安徽工业大学防火防爆课设.docx
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安徽工业大学防火防爆课设
防火防爆课程设计
----新睿化工防火防爆设计
学号119044028
班级安111
姓名荀海涛
目录
摘要1
1前言2
2工程概况3
2.1自然概况.............3
2.2.1地理位置3
2.2.2地形地貌3
2.2.3气象特征3
2.2.拟建项目概况5
2.2.1拟建项目基本情况5
2.2.2建设项目内容5
2.2.2主要建筑物及厂区平面布置7
3工程项目分析8
3.1工艺流程介绍8
3.1.1生产工艺简述8
3.1.2安全防火重点部位12
3.1.3安全工作重点13
3.2工艺环节的划分14
3.2.1生产区............14
3.2.2仓储设施14
3.2.3其他设施15
4区域划分15
5总平面的布置16
5.1分区布置16
5.2火灾危险类别的确定17
5.2.1生产原料的理化性质简介17
5.2.2生产工艺火灾危险分类19
5.2.3存储区火灾危险分类20
5.3耐火等级的确定21
5.3.1生产区21
5.3.2储存区22
5.3.3附属设施区.......................................................................................................22
5.4防火间距22
5.4.1防火间距设计原则22
5.4.2防火间距的确定23
6防爆电气的设计23
6.1划分爆炸危险区域23
6.2防爆电气选择25
6.2.1爆炸性混合物分级、分组25
6.2.2防爆电气选择25
7泄爆方式确定及泄爆面积计算25
7.1泄爆方式25
7.2泄爆面积的计算26
8总结27
参考文献..........................................................................................................................27
摘要
化工行业是国民经济的支柱产业之一，在国民经济中占有重要地位，发挥着重要作用。
人们的衣、食、住、行等样样都离不开化工产品。
石化产品与人们的生产生活密切相关，渗透到国民经济的各个领域，被广泛使用在飞机、传播、汽车及制造业、建筑业和农业上，而且成为发展国防工业和尖端科学技术必不可少的原料。
因此，化学工业对于促进其它工业的迅速发展和提高人们的生活水平都发挥着重要作用。
而化工厂的生产、储存、经营是危险性较大的行业，潜在着火灾、爆炸、中毒等危险有害因素，突发性事件多，产生的后果严重，易造成众多人员伤亡和巨额财产损失。
近半个世纪以来，发生的多起特大事故，无不令人触目惊心。
本设计是针对新睿化工厂而进行的防火防爆设计，根据生产原料及产品的性质，进行生产设计。
再根据生产工艺过程，设置工厂内所需的厂房。
按照工厂的生产生活需要，对厂区进行合理分区布置，确定工厂内的主要建筑物的防火间距，对工厂进行区域规划和总平面布置。
再选择一个有爆炸危险性的厂房，分析厂房的主要爆炸危险方式并对厂房内的主要防爆电气设备进行分析并且选型；选择一有爆炸危险的厂房通过计算厂房的泄爆面积，确定泄爆方式。
关键词：
火灾危险性；耐火等级；防火间距；防爆电气设备
1前言
“入世”以来，我国化工产业发生了巨大变化，化学品市场在世界上的地位进一步得到提升，化学品产量持续增长，化学品进口的年均增长率近十年来一直居世界首位，我国化工园区的基地化、规模化正在加速，外商外资全方位进入我国市场的步伐明显加快，烯烃及其下游衍生物装置正在向规模化发展，我国化工产业已经进入了一个全方位、多层次、宽领域的开放、竞争和发展的新阶段。
同时火灾爆炸事故屡次发生本。
设计是针对新睿化工厂而进行的防火防爆设计。
根据《石油化工企业设计防火规范》分析确定各生产环节和存储场所的火灾危险类别来设计。
按照工厂的生产生活需要，对厂区进行合理分区布置，大致可分为：
存储区、生产区、生活区及附属设施区四个部分。
依据《石油化工企业设计防火规范》和《建筑设计防火规范GB50016-2006来确定工厂内的主要建筑物以及它们之间的防火间距，对工厂进行区域规划和总平面布置。
再选择一个有爆炸危险性的厂房，根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》进行爆炸危险区域划分，分析厂房的主要爆炸危险方式并对厂房内的主要防爆电气设备进行分析并且选型；选择一有爆炸危险的厂房通过计算厂房的泄爆面积，来确定泄爆方式。
了解生产工艺过程，分析确定工艺过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别 设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能，确定建、构筑的耐火等级，进行工厂区域规划和总平面布置。
分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分对该厂房的主要防爆电气设备进行分析、选型 对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积，并选择确定泄爆方式 绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图 。
本次课程设计任务比较艰巨，为了搞好这次设计，我们班级同学和指导老师一起进行了缜密研究，明确分工，专题分析，及时讨论，分头准备，全体人员全身心地投入，完成了本次设计。
但因我们时间仓猝，没有足够的实地试验调查的条件，在设计中遇到了一定的困难，设计中纰漏和失误恳请同学和老师指正。
在此感谢我们敬爱的钟老师给我们耐心的指导和无私的帮助。
2工程概况
2.1自然环境概况
2.1.1地理位置
本项目位于苏州高新区浒墅阳山工业园内，项目周边环境见图1。
项目所在区域的交通条件十分便利，距上海虹桥国际机场90公里、浦东国际机场130公里，距上海港100公里、张家港港口90公里、太仓港70公里、常熟港60公里。
沪宁高速公路、312国道、京沪铁路、京杭大运河和绕城高速公路从境内穿过，建设中的世纪大道横贯东西。
2.1.2地形地貌
从地质上来说，该区域位于新华夏和第二巨形隆起带与秦岭东西向复杂构造带东延的复合部位，属原古代形成的华南地台，地表为新生代第四纪的松散沉积层堆积。
地质构造体比较完整，断裂构造不发育，基底岩系刚性程度低。
坡度平缓，一般呈水平层、交互层或夹层，较有规律。
地质特点：
地势高，地质硬，地耐力强。
地耐力：
18~24吨/平方米。
地震设防：
历史上属无灾害性地震区域。
土质：
以粘土为主。
拟建项目厂址所在的苏州新区为长江下游冲积平原区域，四周地势平坦，河道纵横，属典型的江南水乡平原。
区域内西侧山丘较多，如狮山、天平山、灵岩山、金山、阳山等，西南近郊有横山、七子山，远郊有洞庭东山、西山。
2.1.3气象特征
本项目所在地属于亚热带季风气候，冬温夏热，四季分明，气候温和，雨量充沛，无霜期230天左右，日照2000小时以上。
气温：
年平均气温15.6℃，最高年平均气温17℃（1953年），最低年平均气温14.9℃（1980）；历史最高气温39.2℃（1992年7月29日），历史最低气温-9.8℃（1958年1月16日）。
风向风速：
年平均风速3.9m/s，年最大平均风速4.7m/s（1970年、1971年、1972年），年最小平均风速2.0m/s（1952年）；最大风力等级8级。
常年主导风向为东南风（夏季居多），其次为西北风（冬季）。
降水量：
年平均降水量1130.4mm，年最大降水量1544.7mm（1957年），年最多降水日为154天（1980年），年最小降水量600.2mm（1978年）；日最大降水量343.1mm（1962年9月6日）。
年平均相对湿度为83%。
雪：
降雪次数平均1～3次/年；最大积雪厚度26cm（1984年1月19日）。
霜：
平均年无霜期321天；最早初霜期10月21日（1984年）；最迟终霜期4月18日（1962年）。
气压：
年平均气压1016mbar。
冻土深度：
最大冻土深度-20cm。
图1拟建项目周边环境图
2拟建项目概况
2.1拟建项目基本情况
1）项目名称：
新睿化工
2）项目内容：
1000t/a水处理剂；4000t/a浓硫酸－稀硫酸；250t/a有机无机化学品分装；50t/a乙醇和60t/a异丙醇提纯
3）项目投资：
总投资3000万元，其中环保投资20万元
2.2项目建设内容
新厂区工程主要有水处理剂生产线、无机和有机化学品分装装置、浓硫酸－稀硫酸配置装置、乙醇和异丙醇提纯生产线。
具体工程及产品方案见表3.1-1。
表1主体工程及产品方案
序号
产品名称及规格
设计能力（t/a）
生产时间（h）
备注
1
水处理剂
1000
2400
2
浓硫酸－稀硫酸（49％）
4000
2400
3
分装
防白水、氢氧化钠、双氧水
250
2400
三种物质各约80～80吨
4
乙醇提纯
乙醇（99.7%）
50
2400
主产品
乙醇（99.57%）
20
2400
副产品
乙醇（99.5%）
7
2400
副产品
乙醇（45%）
2.7
2400
副产品
5
异丙醇提纯
异丙醇（99.7%）
60
2400
主产品
异丙醇（99.5%）
39．5
2400
副产品
异丙醇（55%）
0．3
2400
副产品
合计
由于项目建在新区浒墅阳山工业园，部分公用工程依托园区的公用工程。
具体公用及辅助工程见表2
表2公用及辅助工程
公用及辅助工程
供水
生产用水：
3200m3/a
生活用水：
600m3/a
设备、地面冲洗水：
200m3/a
循环冷却补给水：
450m3/a
由园区给水管道供给
排水
工艺废水：
770m3/a
冲洗废水：
200m3/a
初期雨水：
150m3/a
生活污水：
510m3/a
经本项目污水处理系统处理达接管标准后送新区第二污水处理厂处理。
电力
42000KWh/a
由园区电网提供
循环系统
水循环泵
2台
/
储运
工程
硫酸储槽
6立方米
/
液碱槽
3只*5立方米
/
大号液碱槽
20立方米
/
化学品储槽
3只*5立方米
/
危险品运输车
4辆
/
环保
工程
废气处理系统
－
自建
废水处理系统
－
自建
2.3主要建筑物及厂区平面布置
本工程主要建（构）筑物有：
乙醇、异丙醇提纯车间、硫酸稀释车间、化学品分装车间、办公楼、污水处理设施等。
总图布置在满足工艺流程的前提下，尽可能使工艺路线短捷通畅，并满足消防、安全等有关规范、规定。
厂区构筑物和道路间的空地布设有绿地，全厂绿化率为9%。
全厂建筑物见表3。
表3全厂建筑物一览表
序号
建筑物名称
层数
建筑面积
数量
长×宽
1
乙醇、异丙醇提纯车间
二层
300m2
1座
15×10
2
硫酸稀释车间
一层
200m2
1座
20×10
3
化学品分装车间
一层
100m2
1座
12.5×8
4
原料仓库
一层
200m2
1座
20×10
5
办公楼
二层
200m2
1座
12.5×8
6
成品仓库
一层
100m2
1座
12.5×8
7
配电间
一层
20m2
1座
5×4
8
储罐区
——
150m2
1座
25×6
9
消防水池
——
180m3
1座
8×6
10
污水处理池
——
120m3
1座
6×4
11
事故池
——
30m3
1座
6×1
3工程项目分析
3.1 工艺流程介绍
3.1.1生产工艺简述
3.1.1.1水处理剂生产工艺流程
将原料亚硝酸钠、氯化锌、硫酸羟胺和纯水在常温常压下按配方要求加入反应釜里充分溶解即得水处理剂成品，然后化验包装入库。
具体工艺流程图见图2。
3.1.1.2硫酸稀释工艺流程
在浓硫酸配置反应釜中按要求加入一定量的从硫酸雾喷淋吸收塔过来的纯水，然后向釜中通入浓硫酸（98％），反应釜通过循环冷却水夹套冷却，经分析浓硫酸达需要浓度时分装、入库。
具体工艺流程图见图3。
3.1.1.3化学品分装工艺流程
将原料防白水、氢氧化钠溶液、双氧水泵入高位储槽内，然后再桶装或罐装成需要的溶积成品。
具体工艺流程图见图4。
3.1.1.4乙醇和异丙醇提纯工艺流程
将原料泵入电加热预热处理设备进行加热，达一定温度后进入蒸馏塔进行蒸馏提纯，塔頂物经冷却冷凝、检测按不同档次产品分装、入库。
不合格产品回流进蒸馏塔进一步提纯。
塔底产物配成低档次产品分装、入库。
乙醇和异丙醇生产设备为同一套生产设备。
具体工艺流程图见图5和图6。
（1）水处理
（2）硫酸稀释
纯水
硫酸雾喷淋吸收塔
浓硫酸98％
配置反应釜
浓硫酸49％
不符合要求
化验
符合要求
分装
成品
图3硫酸稀释生产工艺流程图
（3）化学品分装
原料
高位槽
分装
成品
图4化学品分装生产工艺流程图（t/a）
（4）乙醇提纯
乙醇99.5％
电加热预热
蒸馏塔
回流
冷凝
化验
不符合要求
符合要求
分装
图5乙醇提纯生产工艺流程图（t/a）
（5）异丙醇提纯
异丙醇99.5％
电加热预热
蒸馏塔
分装
化验
冷凝
符合要求
回流
不符合要求
图6异丙醇提纯生产工艺物料平衡图（t/a）
表6新睿化工各生产工艺物料平衡表（t/a）
序号
入方
出方
物料名称
数量
产品
废气
1
亚硝酸钠
350
水处理剂1000
G1:
乙醇0.1
G2:
乙醇0.2
G3:
异丙醇0.1
G4:
异丙醇0.1
2
氯化锌
160
3
硫酸羟胺
60
4
纯水
430
5
硫酸（98％）
2000
硫酸（49％）4000
6
纯水
2000
7
防白水
250
防白水
250
8
氢氧化钠
氢氧化钠
9
双氧水
双氧水
10
乙醇
80
乙醇（99.7%）
50
乙醇（99.57%）
20
乙醇（99.5%）
7
乙醇（45%）
2.7
11
异丙醇
100
异丙醇（99.7%）
60
异丙醇（99.5%）
39.5
异丙醇（55%）
0.3
合计
5430
3.1.2安全防火重点部位
3.1.2.1乙醇、异丙醇提纯车间
提纯乙醇，异丙醇：
乙醇，异丙醇易燃，受热或遇明火有燃烧爆炸危险，燃烧时发出蓝色火焰。
蒸气能与空气形成爆炸性混合物。
与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧危险。
3.1.2.2配电间
带有低压负荷的室内配电场所称为配电室，主要为低压用户配送电能，设有中压进线（可有少量出线）、配电变压器和低压配电装置，容易发生火灾。
以下均为配电间火灾原因。
1、一般配电房的空间都不是很大，因此通风散热也很重要同时还有湿度空气不能太潮湿，防止因电气设备短路或自然引起火灾;
2、工作人员思想的麻痹，缺乏防火安全意识;
3、设备长时间的工作加快设备的老化，因此要定期对设备进行检测;
4、用电设备的负载使用，以及电气连接线的松动和接触不良;
3.1.2.3浓硫酸稀释反应釜与储存罐区
1. 进行检修时必须穿戴好耐酸衣料、胶鞋、手套及防护眼镜，并放尽罐内的余酸。
进入罐内作业时，应安装通风设施。
2. 输酸管道、阀门、储罐保持完好、密闭，硫酸不得泄漏。
3. 酸罐附近必须备有水量充足的供水设施，以备应急。
4. 装卸硫酸时，应穿戴好个人防护所用品。
作业现场应设立安全警示牌。
5. 有稀酸的罐内动火时，应先排气置换，并经气体分析合格后方可作业。
3.1.2.4液碱槽
储存注意事项：
应与易燃物或可燃物，酸类等分开存放，切忌混储。
储区应备有合适的材料收容泄漏物。
液碱贮槽应设置围堤，并有明显标志。
搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。
配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
3.1.3安全工作重点
（1）动火作业前的隔绝、清洗、置换准备工作是安全动火的关键。
应严格执行工艺操作规程。
大修时应将设备、管道内的可燃易爆有毒介质排净，再用空气置换，分析合格。
（2）进入设备内作业，必须办理罐内作业许可证。
入罐作业前必须严格执行安全隔离、清洗、置换的规定。
入罐作业前30分钟取样分析，易燃易爆、有毒有害物质浓度及氧含量合格方可进入作业。
视具体条件加强罐内通风；对通风不良环境，应采取间歇作业。
在罐内动火作业，除了执行动火规定外，还必须符合罐内作业条件，有毒气体浓度低于国家规定值，严禁向罐内充氧。
（3）要按控制程序进行，经常检查是否有控制机构失灵等异常现象，发现异常反应及时处理，避免反应热不能及时导出发生爆炸事故。
要经常监督检查该系统的严格管理、维护情况，督促正确使用，纠正和制止违章行为。
（4）设置的安全防护设施，如可燃气体检测报警仪、毒物检测报警仪、冲洗喷淋设备、解毒抢救器材等，应定期进行检查校验。
定期对消防器材（消火栓、灭火器、火灾报警等）进行检查。
（5）考虑到作业环境对作业人员的重要性，对该系统设备出现的故障，应指令及时进行抢修。
定期或不定期的检查或抽查本装置的一些安全保护性措施与规定的执行情况。
3.2工艺环节的划分
3.2.1生产区
生产区包括：
乙醇、异丙醇提纯车间、硫酸稀释车间、化学品分装车间
表3生产区建筑物一览表
序号
建筑物名称
层数
建筑面积
数量
长×宽
1
乙醇、异丙醇提纯车间
二层
300m2
1座
15×10
2
硫酸稀释车间
一层
200m2
1座
20×10
3
化学品分装车间
一层
100m2
1座
12.5×8
8
高位小储槽
聚乙烯
3*0.5立方米
8,9,10
3.2.2仓储设施
仓储设备包括原料仓库，成品仓库，储罐区。
4
原料仓库
一层
200m2
1座
20×10
5
成品仓库
一层
100m2
1座
12.5×8
6
储罐区
——
150m2
1座
25×6
其中储罐区包含一下各类储槽
7
硫酸储槽
铁制
6立方米
11
液碱槽
PE制
3只*5立方米
11,12.13
14
大号液碱槽
FRP
20立方米
15
其他物品储槽
PE制
3只*5立方米
15,16,17
3.2.3其他设施
包括办公楼一座配电间一座，消防水池一座，污水处理池一座，事故池一座。
规格如下
18
办公楼
二层
200m2
1座
12.5×8
19
配电间
一层
20m2
1座
5×4
20
消防水池
——
180m3
1座
8×6
21
污水处理池
——
120m3
1座
6×4
22
事故池
——
30m3
1座
6×1
4区域划分
在对生产工艺及各项原料和产物进行了一定的分析后，根据生产流程及各组成部分的特点及火灾危险性，及可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、全厂性污水处理场，原料仓库和成品仓库等机动车辆频繁进出的设施等的特点，并根据本次设计的安全防火工作要点，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置对厂区进行划分。
将厂区划分为生产区、仓储区、办公生活区及其他设施区。
由于化工厂主要污染源来自于生产区，根据《石油化工企业设计防火规范》中的规定，在进行区域规划时，石油化工企业的生产区宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧，以便于生产过程中废气的及时排除和扩散，减少对企业自身和邻近企业及居民的影响。
本文中新睿厂址设于苏州高新区浒墅阳山工业园内。
常年主导风向为东南风（夏季居多），其次为西北风（冬季）。
因此，根据厂区地形、风向特点，及生产工艺、物料危险性，将本厂的生产区放置在厂区的西南部；办公生活区位于厂区的西北部；仓储区位于厂区的东南部；其他设施区位于厂区的东北部。
如此，则会加快生产区工业生产中废气的排放，并减少其对办公生活区的影响。
如发生有毒有害气体泄漏，也可避免或减缓对办公生活区的影响。
由于仓储区储存着生产原料以及成品产物，所以为了便于储存、运输，防止有毒物质的泄露对生活区产生影响，则将仓储区放置在生产区的东部。
5总平面的布置
5.1分区布置
高位小储槽进行编号，8号储存防白水,9储存液碱,10储存双氧水；液碱槽3只*5立方米分别为11,12.13；其它物品储槽3只*5立方米，15号储存纯水,16储存未提纯的乙醇,17储存未提纯的异丙醇。
图2--2
5.2火灾危险类别的确定
5.2.1生产原料的理化性质简介
（1）亚硝酸钠的理化性质:
白色至淡黄色粒状结晶或粉末，无味，易潮解，有毒，微溶于醇及乙醚，水溶液呈碱性，PH值约为9.相对密度（水=1g/cm3）：
2.17g/cm3；熔点：
271℃；沸点320℃（分解）。
属强氧化剂又有还原性，在空气中会逐渐氧化，表面则变为硝酸钠，也能被氧化剂所氧化；遇弱酸分解放出棕色二氧化氮气体；与有机物、还原剂接触能引起爆炸或燃烧，并放出有毒的刺激性的氧化氮气体；遇强氧化剂也能被氧化，特别是铵盐，如与硝酸铵、过硫酸铵等在常温下，即能互相作用产生高热，引起可燃物燃烧。
（2）氯化锌的理化性质:
白色六方晶系粒状结晶或粉末,氯化锌易溶于水，是固体盐中溶解度最大的，可溶于甲醇、乙醇、甘油、丙酮、乙醚，不溶于液氨。
潮解性强，能自空气中吸收水分而潮解。
具有溶解金属氧化物和纤维素的特性。
熔融氯化锌有很好的导电性能。
灼热时有浓厚的白烟生成。
氯化锌有腐蚀性，有毒。
化学性质1.与碱反应2.与难挥发性酸反应3.氯化锌的浓溶液中，由于生成配合酸----羟基二氯合锌酸而具有显著的酸性，它能溶解金属氧化物：
在焊接金属时用氯化锌浓溶液清除金属表面上的氧化物就是根据这一性质。
焊接金属时用的‘熟镪水’就是氯化锌的浓溶液。
焊接时它不损害金属表面，而且水分热蒸发后，熔化的盐覆盖在金属表面，使之不再氧化。
（3）硫酸羟胺理化性质
无色或白色结晶。
熔点约170℃（分解）。
沸点56.5℃。
密度1.204g/cm3。
溶于冷水、乙醇和甲醇。
极易吸湿。
羟胺性质很不稳定，在常温下逐渐分解，在较高温度下会爆炸，故通常将其制成比较稳定的硫酸盐和盐酸盐。
其中以硫酸羟胺为最常用。
（4）硫酸（98％）理化性质
纯硫酸是一种无色无味油状液体。
常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3％，其密度为1.84g·cm-3，其物质的量浓度为18.4mol·L-1。
硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。
浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。
” 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生"发烟"现象,这样超过98.3%的硫酸称为"发烟硫酸" 化学性质有脱水性，吸水性，强氧化性以及酸性。
（5）防白水理化性质
防白水是无色液体，带有中度程度的醚味。
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