【正文】 ............................... 59 4 某化工儲運公司安全設計 摘要 本文安全設計首先分析了儲罐區(qū)內(nèi)的儲存物質(zhì)的物化和危險特性分析，確定儲罐的設計參數(shù)，以及材料和型號的選擇；其次對儲罐上的主要構件、安全裝進行了設計；然后對化工品儲罐區(qū)展開了總平面布置，確定了消防間距、消防通道、消防等級、消防設備等消防問題，并對貯罐區(qū)物質(zhì)危險性進行分析，劃分火災危險等級，設計合理的安全設施來預防事故，設計相應的安全對策和職業(yè)危害控制措施，最后制定了安全管理制度和應急救援預案。 關鍵詞： 儲罐設計 消防平面布置 安全措施 應急 對策 儲罐的設計背景及設計要求： 本設計背景為：某化工企業(yè)需建 5000 3m 甲醇儲罐 4 只， 6 只 4000 3m 醋酸儲罐，建設地點位于貯運碼頭罐區(qū)的預留地。當?shù)刈钚☆l率風為西北方。 完成工程的消防安全設計：著重消防通道、消防等級確定，滅火劑（及器材）的選型，防雷電、 靜電措施設計。 如需增加輔助設施，請自行添加設計內(nèi)容 平面布置按照遵循占地面積最小原則 5 第 1 章 儲罐的設計 甲醇儲罐的設計 甲醇儲罐的選型和選材 一、選型 甲醇的理化性質(zhì) ： 物質(zhì)名稱 甲醇 分子式 物化特 性 沸點（ ） 相對密度（水 ） 飽和蒸氣壓（ KPa） （ 熔點 蒸氣密度（空氣 =1） 1． 11 溶解性 溶于水、醇、醚等 外觀與性狀 無色澄清液體，有刺激性氣味， 易揮發(fā)，易流動。 火災爆炸危險性 易燃， 蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 %～%(體積 ) 閃點（ ） 11 引燃溫度（ ） 385 致死量 100～ 200ml 危險特性 易燃， 蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物。與氧化劑接觸能發(fā)生化學反應或引起燃燒。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到遠的地方，遇明火會引著起回燃。 2 、內(nèi)浮頂罐的 性質(zhì) 內(nèi)浮頂罐是在固定頂罐內(nèi)部再加上一個浮動頂蓋，主要由固定頂罐體、內(nèi)浮盤、密封裝置、通氣孔、高低液位報警器等組成。浮頂與密封元件一起構成了儲液面上 的覆蓋層，隨著儲液上下浮動 ,使得罐內(nèi)的儲液與大氣完全隔開 ,不受風雨等外界因素的影響，減少了儲液儲存過程中的蒸發(fā)損耗 ,減少了大氣污染，易于保證貯液的質(zhì)量 6 和安全。 內(nèi)浮頂罐與固定頂罐比較有以下優(yōu)點 : (1)大量減少蒸發(fā)損耗。 (3)易于將己建成固定頂罐改選為內(nèi)浮頂罐 ,并取消呼吸閥 ,阻火器等附件 ,投資少 ,經(jīng)濟效益明顯。 (5)在密封效果相同的情況下，與浮頂罐相比，能進一步降低蒸發(fā)損耗，這是由于固定頂蓋的遮擋以及固定頂與內(nèi)浮盤之間的氣相層甚至比雙盤式浮頂具有更顯著的隔熱效果。 二、 選材 儲罐用材的選擇根據(jù)儲罐的設計溫度、物料的 特性、鋼材的性能和使用限制，在保證儲罐各部分安全、可靠的基礎上節(jié)省投資的原則。內(nèi)浮頂由專業(yè)廠家生產(chǎn)制造，一般采用 188不銹鋼和鋁及鋁合金材料制成，對比甲醇在兩種材料中的腐蝕情況，采用 188不銹鋼。只有其中 的一種尺寸的材料最省，相應投資最省。 計算貯罐經(jīng)濟尺寸見表 1。其中。 從表 11 可以看出，對大型封閉貯罐，按材料最省的經(jīng)濟尺寸 H=。若把罐壁和罐頂費用看作相同的費用，并且分別為罐底費用兩倍時，其經(jīng)濟尺寸為 H= (11)較為合理。內(nèi)浮頂罐的體積公式為： VHD ??? 24? )21(? 在充裝化工原料和成品是充裝系數(shù)定位 。 甲醇儲罐的壁厚設計 設計參數(shù)： 表 12 8 儲罐內(nèi)徑： 罐壁高度： 10m 儲罐設計溫度： 55℃ ； 儲罐設計壓力：常壓 儲液密度：相對密度： 許用應力： 157MPa 腐蝕裕量 2C ： 2mm 鋼板負偏差 1C ： 其他設計參數(shù) 1）設計壓力 設計壓力是指 設定的容器頂部的最高壓力。 2）設計溫度 設計溫度是指容器正常操作時，在相應設計壓力下，設定的受壓元件的金屬溫度，甲醇 貯罐工作溫度為常溫。 3）設計壽命 壓力容器一般壽命為 10 到 20 年，設計為 15 年。 5）風載荷 P====420Pa μ——為風壓高度變化系數(shù) , 對于有密集建筑群的大城市，取 W ——為建罐地區(qū)基本風壓，根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》，基本風壓取值，南京 50 年一遇風壓值為 。由于甲醇罐直徑 ，可以采用定點法計算。當標準規(guī)定的最低屈服強 度大于 390 aMP 時，底圈罐板取 ? = 表 13 鋼板許用應力值 計算壁厚分別加至各自附加壁厚的較大值。 取 C1=， C2= 從底下開始計數(shù)，計算可得： 第一層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? 10 26 .][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第二層： m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第三層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第四層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 第五層： 3m 26 . ][ )( 21 ???? ???????? ）（ρ CCDHt d ?? ][ )( 1 ??? ?????? ）（CDHt o ?? 表 14罐壁最小公稱厚度 11 各層圈板厚度為： 表 15 圈板厚度 (mm) 第一層 10 第二層 9 第三層 8 第四層 6 第五層 6 罐底設計 罐底設計的主要依據(jù)是：對罐底的結構形式、排板、焊接、聯(lián)接方法和 板厚的要求 排 扳： 罐底的排版形式根據(jù)儲罐的大小、控制焊接變形等制造工藝因素決定。如圖 11 所示： 圖 11 12 罐底扳的厚度 根據(jù) HG （化工鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂儲罐系列標準）查得，中幅板為 7mm，邊緣板為 9mm。立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范 187。 ① 鋼浮頂。 ② 不銹鋼浮頂。浮頂蓋板選用 ，骨架、浮筒用 ， 浮盤重量約在 9t。鋁浮頂耐腐蝕性較好，整體重量輕，制作方便。由于重量輕，浮盤運行穩(wěn)定性好。 內(nèi)浮盤與罐壁之間的密封通常采用彈性材料密封結構（也叫填料式密封），如圖 12 所示，在內(nèi)浮頂儲罐中，密封間隙通常取為 150mm，在采用斷面寬度 230~250mm 的軟泡沫塑料密封塊后，密封力約為 200N/m。為了防止液體的毛細現(xiàn)象，要在橡膠密封袋上壓有鋸齒。 因此本設計采用 型號說明： PLZ□/◇ PLZ:鋁制 內(nèi)浮盤 □：儲罐內(nèi)徑取 米 ◇ ：儲罐公稱容積取 5000 立方米 內(nèi)浮頂罐頂中的固定頂設計壓力： 設計內(nèi)壓： 內(nèi)p=0 設計外壓： 外p= 1q+3（ 1－ 5） 經(jīng)計算 =，則外p=+=522k mN 1q固定頂單位面積自重2 3雪壓載荷或附加荷載，取其中較大者，且不小于 2k mN 我國主要地區(qū) 50年一遇到雪值2 地區(qū) 雪壓值 地區(qū) 雪壓值 北京 濟南 上海 青島 14 南京 鄭州 浮頂罐的罐壁設計外壓： 00 Wz??（ 1－ 6） == z?風壓高度變化系數(shù)，取 0W建罐地區(qū)的基本風壓，2k mN 內(nèi)浮頂罐罐壁設計外壓： Wz??（ 1－ 7） == 公式中意義同上 取兩者較大值： 我國主要地區(qū) 50年一遇風壓值2k mN 地區(qū) 風壓值 地區(qū) 風壓值 上海 鄭州 南京 洛陽 徐州 南通 甲醇儲罐的安全附件 氮封 由于環(huán)保的理念并且為減少呼吸損耗，此次設計在內(nèi)浮盤上加氮封，不采用通氣孔的方式，這樣能減少油氣排放造成的空氣污染，結構如圖 2 所示。只有這樣才能做到既隔絕空氣，又保證儲罐不變形。呼吸閥安裝在儲罐罐頂?shù)闹行牟课挥靡哉{(diào)節(jié)儲罐的正壓或真空度。本次設計選用 ZGBII 石油儲罐阻火器，結構如圖 15 所示： 16 圖 15 ZGBII 石油儲罐阻火器 高液位報警器 可燃液體的儲罐除設置液位計外 ,還應設高液位報警器（如圖 16 所示） ，防止過量充液造成災害性事故。為保證安全，至少安裝二組靜電導線。 防雷和防靜電接地 17 對于爆炸危險場所 ,儲罐應按規(guī)范要求做防雷和防靜電接地設計。其主 要作用是使浮頂和儲罐保持相等的電位，防止靜電的危害，保證儲罐安全運轉。但甲醇是劇毒、高易燃性（閃點低，只有 176。但是 由于夏季溫度較高，甲醇儲罐需安裝水噴淋系統(tǒng)，夏季防日曬噴淋冷卻的用水量供給強度為 3L／ (min?m2)。 水噴淋個數(shù)的計算： 根據(jù)《化工設備設計全書》 P47頁，淋水管的灑水孔徑不小于 4mm，以防止水垢、灰塵堵塞灑水管。人孔的公稱壓力可按儲液密度和高度來選擇，公稱直徑一般有 DN500、 DN600、 DN750 三種。本儲罐選用 DN600 的人孔 管道與閥門 在 甲 醇 罐 區(qū) 的 管 道 安 全 設 計 時 ,工藝物料管道應符合下列基本要求： （ 1)采用無縫管道 ,管 道 之 間 除 必 須 用 法 蘭 或 螺 紋 連 接 外 ,其 余 均 應采用 焊接 。必須采用管溝敷設時 ,應采取措 施 防止 物 料在管 溝 內(nèi) 積聚 ,并在進 、出罐 群及 建 (構 )筑物處密封隔離 ,管溝內(nèi)的污水應經(jīng)水封井排入污水管網(wǎng) 。 (4)進、出儲罐的主管道根部宜設雙重閥門。整個盤梯通過焊于儲罐體上的若干個支架與儲罐相連接，即盤梯是支撐在支架上的。 1 溫度計 溫度計距罐底 ， 為了保證溫度計的準確性，溫度計應設置在遠離加熱的地方，二者水平距離不得小于 2m。 醋酸儲罐的設計 醋酸儲罐的選型和選材 一、 選型 19 醋酸的理化性質(zhì) ： 物質(zhì)名稱 醋酸 分子式 理化性質(zhì) 性狀：無色透明液體，有刺激性酸臭。與鉻酸、過氧化鈉、硝酸或其他氧化劑 接觸，有引起爆炸的危險。 吸入本品蒸氣對鼻、喉和呼吸道有刺激性。 根據(jù)《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》醋酸儲罐的選用：固定頂儲罐 固定頂儲罐：按形似可分為，錐頂儲罐，拱頂儲罐，傘形儲罐，網(wǎng)殼頂儲罐。其結構一般只有自支撐拱頂一種，自支撐拱頂有可分為無加強肋拱頂（容量小于 1000 立方米），有加強肋拱頂（容量 100020210 立方米）。自支撐拱頂?shù)暮奢d靠拱頂板周邊支撐與罐壁上。如圖 17 所示： 20 圖 17 二、選材 醋酸是用途最廣、最重要的有機酸，也是腐蝕性最強的有機物質(zhì)之一。不銹鋼在醋酸工業(yè)中用途廣泛：含鉬的超低碳鉻鎳不銹鋼 (316 型 )對醋酸的耐腐蝕最好 ,也能抗孔蝕，適合于稀醋酸蒸氣，以及高溫和高于大氣壓力環(huán)境中，也適于一切濃度的醋酸溶液；普通不銹鋼比含鉬鋼耐腐蝕性要差一些。因為價格高 ,通常只使用于高溫、高濃醋酸或產(chǎn)品要求高純度 ,或者還含有硫酸或其它腐蝕介質(zhì)等苛刻的環(huán)境中。同時根據(jù)耐腐蝕性的情況分析 ,在常溫和純工業(yè)醋酸介質(zhì)操作工況條件下，如醋酸儲存、輸送管線、設備和儲罐等，采用 316L 就能完全滿足設備和管道的耐腐蝕要求。呼吸閥的上游和通氣管上應設阻火器。 (3)較高凝固點的液體應設加熱器間接加熱 ,并設置隔熱層。 21 醋酸儲罐經(jīng)濟尺 寸的選擇 根據(jù)公式（ 11）和（ 12）及充裝系數(shù)為 ，則醋酸罐罐高度與直徑計算結果為： 4?D 2H ＝4?D3=4000 D=， H= 醋酸儲罐的壁厚設計 設計參數(shù)： 表 16 儲罐內(nèi)徑： 儲罐高度： 設計溫度： 55℃ 設計壓