防火防爆课设说明书Word文档下载推荐.doc
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5.4防火间距 14
5.4.1防火间距设计原则 14
5.4.2防火间距的确定 14
6防爆电气的设计 16
6.1划分爆炸危险区域 16
6.2防爆电气选择 16
6.2.1爆炸性混合物分级、分组 16
6.2.2防爆电气选择 17
7泄爆方式确定及泄爆面积计算 18
7.1泄爆方式 18
7.2泄爆面积的计算 18
8灭火器配置 20
8.1灭火器的选择 20
8.2灭火器设置 20
总结 23
参考文献 24
附录Ⅰ火灾危险类别划分 25
附录Ⅱ防爆电气选型 28
附录Ⅲ灭火器的配置 30
附录Ⅳ爆炸危险区域划分 33
附录Ⅴ防火间距 34
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第1页
1前言
石油化工企业是以石油、天然气和石油炼制产品为原料，加工和生产各种燃料油，润滑油，化工原料，化工中间体和化工产品的工业，包括炼油，石油化工，化纤和化肥四大行业。
随着社会的发展和科学技术的进步，在经济建设快速发展的同时，由于物质财富的增多，商品流通领域的扩大，新材料，新工艺，新技术的大量使用。
人们生产和生活用火、用电、用油、用气日益增多引发火灾的因素增加。
比起社会进步和经济，科技的快速发展，社会消防安全意识和防御火灾的能力相对滞后，致使火灾起数逐年增加，重大特大火灾时有发生。
火灾形式仍较严峻。
而石油化工企业的火灾尤为严重。
然而石油化工原料和产品的易燃性、易爆性和毒性，决定了其他生产事故的多发性和严重性。
例如
2010年3月26日14时40分左右，青岛海怡精细化工有限公司爆炸引发火灾，事故造成3人死亡、1人失踪、1人重伤。
血的教训一再的告诫我们，重视和加强石油化工生产的防火防爆工作有效的防火灾爆炸事故的发生，保卫国家和人民的生命财产安全，已是一项十分紧迫的任务，这也是本次对丙酮氰醇厂进行防火防爆设计的初衷。
本次课程设计主要依据《石油化工企业设计防火规范.GB50160-92》、《建筑设计防火规范GB50016-2006》、《总制图标准.GB/50160-92》、《房屋建筑制图统一标准.GB/T5001-2001》和《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范.GB50058-92》等材料对丙酮氰醇厂进行防火防爆设计。
2工程概况
每个企业都不是孤立存在的，都是连接整个社会生产分配链的一个环节，它的输出（产品）就是另一个企业的输入（原料、材料）。
任何企业的选址都既要考虑供应厂家，又要考虑顾客，还要考虑产品分配。
从系统的观点看，选址决策应该使得整个生产分配链的成本最低；
同时，从一个企业看，选址决策也应该使得它所能控制的那段生产分配链的成本最低。
因此，针对企业自身特点，综合考虑工程地质、资源环境、运输条件等因素，选择合适的厂址，才能最大限度地实现企业价值最大化的目标。
所以一个化工生产企业，原料和产品的运输量每年有几百万吨之多，水、电动力消耗也非常巨大。
因此，选择厂址要充分考虑外部交通运输条件，以及水、电及其他能源供应条件。
这些条件的优劣将直接影响生产成本。
同时，化工生产企业又是技术密集型的企业，选择厂址也要考虑到有利于集结资金、人力、资源。
一般化工生产企业宜建在大中城市附近。
抚顺望花区是东北老工业蕃地中一个典型的重工业城区。
它位于抚顺市区西部，毗邻省会城市沈阳，距营口海港240公里，距大连海港400公里。
行政建制下辖10街l镇，辖区总面积112平方公里.总人口34万人，是一个以工业为主、农业为辅.正在振兴发展的新型城区。
抚顺地区处于中温带，属大陆性季风气候，四季分明。
夏季温暖多雨，冬季寒冷，春秋两季较短，多风，年平均气温为摄氏13.9度，年平均降水量为826.8毫米，降雪日数历年平均24天，地面冻结深度1.2-1.4米。
所以将工厂地址选在抚顺市望花区沈通线附近，靠近大型城市道路、交通方便且远离市区。
厂子西侧为荒地，东侧为沈通线，南北侧为其他厂区，厂区内道路为东西，大门朝东。
厂长400m，宽280m，厂区占地面积112000m2。
3工程项目分析
3.1工艺流程介绍
3.1.1生产工艺简述
该装置以氢氰酸、丙酮为原料，进行加成反应生产丙酮氰醇。
简要工艺流程是将氢氰酸与丙酮加入反应器中，在催化剂氢氧化钠的作用下，进行加成反应，生成丙酮氰醇。
反应产物经预冷、深冷后送入中和釜，加入硫酸进行中和反应，以去除氢氧化钠。
中和后的反应液进入结晶槽，使硫酸钠结晶析出。
析出晶体后的液体经过滤得到产品丙酮氰醇。
[1]其方框流程图如图3.1所示。
深冷
预冷
加成
氢氧化钠
氢氰酸
丙酮
硫酸
丙酮氰醇
过滤
结晶
中和
图3.1丙酮氰醇生产工艺方框流程图
该装置的物料氢氰酸、丙酮易燃、易爆、有毒；
丙酮氰醇可燃、可爆、有毒；
氢氧化钠、硫酸有强腐蚀性。
3.1.2安全防火重点部位
1.反应釜
氢氰酸与丙酮的加成反应，在碱性条件下，在反应釜中进行。
氢氰酸与丙酮有火灾爆炸危险。
在反应过程中，要控制氢氧化钠的加入量，少则满足不了反应需要；
多则会使后工序的中和反应生成大量的硫酸钠，析出晶体过多，造成管道阻塞。
当操作人员疏通管道时，由于物料外泄，容易发生中毒事故。
该装置曾发生过中毒死亡事故。
在疏通管道工作中，由于物料外泄造成中毒死亡2人、轻度中毒4人的重大伤亡事故。
2.中和釜
丙酮氰醇不稳定，在碱性条件下，易重新分解为氢氰酸和丙酮，只有在低温和酸性条件下才较稳定。
因此在中和釜中加入硫酸用来中和反应液中的氢氧化钠，并且控制温度为-20℃。
中和釜中反应液PH值要控制在一定范围内，pH值过低，设备腐蚀增强，还可能引起氰根的水解；
pH值过高，丙酮氰醇的分解加剧，容易引起氢氰酸发生聚合，有爆炸危险。
因此要控制好硫酸的加入量，使中和釜物料的pH值在2.5～3.0的范围内。
3.1.3安全工作重点
（1）向反应釜投料后，要控制反应温度不能急剧上升。
冷却系统要保证运行正常，以保证反应温度控制在10℃。
（2）控制好氢氧化钠的加入量，保证氢氧化钠不超量。
（3）杜绝泄漏
（1）严格控制硫酸的加入量，保证反应液的pH值在2.5～3.0的范围内。
（2）控制好中和釜的温度。
（3）中和釜的溢流管易被硫酸钠结晶体堵塞，操作人员在进行疏通时，必须做好防护，防止发生中毒。
3.3.其他部分
（1）维修工人在有毒岗位进行检修时，必须穿戴好防护用品。
（2）定期对装置区的大气进行监测，保证空气中的有害气体浓度不超过国家容许标准。
（3）一旦发生火灾，在灭火时，必须戴好防毒面罩。
（4）所有安全装备要保证处于良好状态。
（5）严禁在工作场所内饮食。
3.2工艺环节的划分
3.2.1生产区
丙酮氰醇的工艺流程共分为六个步骤：
加成、预冷、深冷、中和、结晶、过滤。
由于洗涤、过滤是在分馏塔中进行的。
所以将丙酮氰醇的生产工艺过程分为六个部分。
各个生产车间的功能与规模见表3.1。
表3.2各个生产车间的功能与规模
编号
生产车间功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡㎡）
1
氢氧化钠、氢氰酸、丙酮加成反应
60
40
8
2400
2
进行预冷
40
3
进行深冷
40
4
加入硫酸进行中和，除去氢氧化钠
5
使硫酸钠结晶析出
6
经过滤得到丙酮氰醇
3.2.2仓储设施
为了方便工厂的生产与成品的管理，所以在厂内设计有储存车间和成品车间。
储存车间（建筑物7）是为了储存生产原料氢氧化钠（钢桶），储存车间（建筑物8）是为了储存生产原料氢氰酸的。
储存车间（建筑物9）是为了储存生产原料丙酮（密封容器）的。
储存车间（建筑物10）是为了储存生产原料硫酸（密封容器）的，成品车间（建筑物11）是储存生成物丙酮氰醇的。
原料库存储的物质为氢氧化钠、氢氰酸、丙酮和硫酸的，成品库存储的物质为丙酮氰醇的。
下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍。
1.氢氧化钠
纯的无水氢氧化钠为白色半透明，结晶状固体。
氢氧化钠极易溶于水，溶解度随温度的升高而增大，溶解时能放出大量的热，288K时其饱和溶液浓度可达26.4mol/L。
在工业上，氢氧化钠通常称为烧碱，或叫火碱、苛性钠。
这是因为较浓的氢氧化钠溶液溅到皮肤上，会腐蚀表皮，造成烧伤。
固体氢氧化钠可装入0.5毫米厚的钢桶中严封，每桶净重不超过100公斤，包装容器要完整、密封，应有明显的“腐蚀性物品”标志，不得与易燃物和酸类共贮。
失火时，可用水、砂土和各种灭火器扑救，但消防人员应注意水中溶入烧碱后的腐蚀性。
2.氢氰酸
HCN又称氰化氢。
无色、剧毒、有苦杏仁气味的挥发性液体，沸点25.7℃。
溶于水，易聚合。
广泛用于制造有机玻璃、金属氰化物及用作乳酸和三聚氯氰等有机产品的原料。
有水、碱及铁屑等杂质存在时，氢氰酸易分解和聚合而引起爆炸。
贮存时要求氢氰酸含水量小于1％，并需加入0.06％～0.5％硫酸或磷酸作稳定剂，储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
避免光照。
库温不宜超过30℃。
包装要求密封，不可与空气接触。
应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。
采用防爆型照明、通风设施。
禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备。
应严格执行有毒物品“五双”管理制度。
灭火方法：
切断气源。
若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。
消防人员必须穿戴全身专用防护服，佩戴氧气呼吸器，在安全距离以外或有防护措施处操作。
灭火剂：
干粉、抗溶性泡沫、二氧化碳。
用水灭火无效，但须用水保持火场容器冷却。
用雾状水驱散蒸汽。
3.丙酮
又名二甲基甲酮，为最简单的饱和酮。
是一种无色透明液体，有特殊的辛辣气味。
易溶于水和甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等有机溶剂。
易燃、易挥发，化学性质较活泼。
将丙酮储藏于密封的容器内，置于阴凉干燥优良好通风的地方，远离热源、火源和有禁忌的物质。
所有容器都应放在地面上。
高度易燃性，有严重火灾危险，属于甲类火灾危险物质。
在室温下蒸汽与空气会形成爆炸性混合物。
用干粉、抗溶泡沫灭火剂、卤素灭火剂或二氧化碳来灭火。
用水来冷却暴露于火中的容器，并驱散丙酮蒸汽。
4.硫酸
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。
储存于阴凉、通风的库房，库温不超过35℃，相对湿度不超过85％，保持容器密封，应与易（可）燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品分开存放，切忌混储。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
有害燃烧产物：
二氧化硫。
消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。
干粉、二氧化碳、砂土。
避免水流冲击物品，以免遇水会放出大量热量发生喷溅而灼伤皮肤。
5.丙酮氰醇
无色至淡黄色液体。
熔点-19℃。
沸点95℃。
相对密度0.932（20/4℃）。
折射率nD（20℃）1.3996。
闪点63℃。
易溶于水和常用有机溶剂，但不溶于石油醚和二硫化碳。
加热或与碱或水接触时，该物质快速分解，生成高毒和易燃的氰化氢和丙酮。
与氧化剂和酸激烈反应，有着火和爆炸危险。
其为剧毒、易燃物品，应密闭贮存于温度不高于25℃的干燥通风处，不易存放时间过长，存放期间应保持全酸性，以防止分解聚合，附近不可有明火。
火灾时可用雾状水、干粉灭火剂、抗溶性泡沫或二氧化碳灭火。
丙酮氰醇能通过皮肤或呼吸道被人体吸收,应为接触丙酮氰醇的人员提供皮肤和呼吸器官的保护措施。
各个建筑物功能与规格如表3.2所示。
表3.3储存车间的功能和规格
储存及成品车间的功能
面积（㎡）
7
30
20
8
600
8
氢氰酸
30
25
750
9
10
硫酸
20
600
11
25
750
3.2.3其他设施
为了使化工厂更加完整，更加规范。
现设置食堂（建筑物12）、礼堂（建筑物13）、浴池（建筑物14）、污水处理站（建筑物15）、锅炉房（建筑物16）变，配电站（建筑物17）、消防水池（建筑物18）、水泵站（建筑物19）、办公室（建筑物20）、技术安全处（建筑物21）。
各个建筑物的规格如表3.3所示。
3.3其他设施的名称和规格
名称
层数
12
食堂
60
3
1800
13
礼堂
4
1200
14
浴池
40
2
800
15
污水处理站
1
225
16
锅炉房
450
17
变、配电站
18
消防水池
19
水泵站
办公楼
21
技术安全处
400
4区域划分
根据《石油化工企业设计防火规范.GB50160-92》，在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻的主导风向为北风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，以便生产过程中的废气及时排除和扩散，以减少对本企业和邻近企业和居民的环境影响。
并考虑石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距。
本次设计所选区域与同类化工企业相邻，应考虑工厂内火灾危险等级较高的生产厂房或库房之间的防火间距，根据本规范表3.1.7该工厂与邻近企业的间距应为45m，与厂外公路的间距应为20m。
该区域一年内的主导风向为北风，因此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，以便生产过程中的废气及时排除和扩散，以减少对本企业和邻近企业和居民的环境影响。
另外，厂区总平面布置应做到功能分区明确。
生产区宜选在大气污染物本底浓度低和扩散条件好的地段，布置在当地夏季最小频率风向的上风侧;
散发有害物和产生有害因素的车间，应位于相邻车间全年最小频率风向的上风侧;
厂前区和生活区（包括办公室、食堂、浴池等）布置在当地最小频率风向的下风侧。
[2]
详细情况可见图纸。
5总平面的布置
5.1分区布置
根据工厂生产和生活要求，充分考虑人身财产安全和火灾爆炸危险等多方面因素。
为了便于厂内防火，将整个厂区划分为4个防火区，防火1区：
生产区；
防火2区：
仓储区；
防火3区：
附属设施；
防火区4：
生活区。
靠近消防车道的生产车间和仓库距道路10m。
之所以将整个划分为4个防火区，是根据每个场所火灾危险性以及建筑物的作用和重要性划分的。
办公楼、水泵站、消防水池、污水处理站、锅炉房、变配电站等附属设施及生活区均布置在上风向，生产区和仓储区布置在下风向。
5.2火灾危险类别的确定
5.2.1丙酮氰醇及生产原料的理化性质简介
1.丙酮氰醇
产品英文名Acetonecyanohydrin，产品别名2-羟基异丁腈;
氰丙醇;
2-甲基-2-羟基丙腈，分子式（CH3）2C（OH）CN，产品用途用于制甲基丙烯酸甲酯,偶氮二异丁腈等，还用作合成农药。
无色至淡黄色液体，蒸气比空气重。
2.氢氧化钠
英文名称：
sodiunhydroxide,分子式：
NaOH，密度2.130克/厘米3，熔点318.4℃，水溶性SOLUBLE，沸点1390℃，Kb=3.0，pKb=-0.48。
3.氢氰酸
hydrogencyanide,分子式：
HCN，又称氰化氢。
熔点（℃）：
-13.2，沸点（℃）：
25.7，相对密度（水=1）：
0.69，相对蒸气密度（空气=1）：
0.93，饱和蒸气压（kPa）：
53.32（9.8℃），临界温度（℃）：
183.5，临界压力（MPa）：
4.95，辛醇/水分配系数的对数值：
0.35，闪点（℃）：
-17.8，引燃温度（℃）：
538，爆炸上限%（V/V）：
40.0，爆炸下限%（V/V）：
5.6，溶解性：
溶于水、醇、醚等。
4.丙酮
Acetone,分子式：
CH3COCH3，分子量58.08，密度：
在25℃时比重0.788，熔点:
-94℃，沸点:
56.48℃，饱和蒸气压（kPa）：
53.32（39.5℃），折光率1.3588,,闪点:
-17.78℃（闭杯），又名二甲基甲酮，为最简单的饱和酮。
5.硫酸
sulfuricacid,分子式：
H2SO4，分子相对质量：
98.08，纯硫酸是一种无色无味油状液体。
化学性质：
可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水；
可与所含酸根离子氧化性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸；
可与碱反应生成相应的硫酸盐和水；
可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气；
加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。
5.2.2生产工艺火灾危险分类
根据《建筑设计防火规》范表3.1.1（见附录中表A1生产的火灾危险性划分）可知丙酮酸化、结晶除氢氧化钠属于甲类生产，理由如下：
物质种类，由于从反应到中和，装置中都有氢氰酸、丙酮（闪点均小于28℃的液体）等甲类物质，而在结晶和过滤环节，仅剩丙酮氰醇、硫酸等火灾危险性为乙类的物质，虽然丙酮氰醇的闪电大于60℃，可是它却极易分解为甲类物质氢氰酸和丙酮，而具有强氧化性的硫酸相对便于控制而不易引起爆炸和火灾，所以均把它们化为乙类物质，因此结晶和过滤工艺环节属于乙类火灾危险，但为了提高安全性能，把它的火灾危险性提高到甲类。
（见附录Ⅰ火灾危险性划分方法）。
[3]
5.2.3存储区火灾危险分类
根据《建筑设计防火规范》表3.1.3（见附录中表A2贮存物品火灾危险性划分）有：
（1）氢氧化钠常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的物品，所以氢氧化钠库的火灾危险性为乙类；
（2）氢氰酸的闪点<
28℃，因此氢氰酸库的火灾危险性为甲类；
（3）丙酮的闪点<
28℃，因此丙酮库的火灾危险性为甲类；
（4）硫酸是强氧化剂，因此硫酸库的火灾危险为乙类；
（5）丙酮氰醇由于受热或遇碱均易分解为火灾危险等级为甲类的物质氢氰酸和丙酮，所以丙酮氰醇库的火灾危险性为甲类。
5.3耐火等级的确定
5.3.1生产区
根据生产区厂房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》第3.2.1条表3.2.1（见附录中表A3厂房的耐火等级及厂房面积）确定各厂房的耐火等级及厂房面积。
本次设计厂房全为单层厂房，1号、4号、5号、6号生产车间火灾危险类别都为甲类，选择耐火等级为一级，2号和3号生产车间火灾危险类别都是甲类，选择耐火等级为二级，厂房面积均为2400㎡。
5.3.2储存区
根据库房的火灾危险类别，依据《防火与防爆》书中表4-7（见附录一中表A4库房的耐火等级、层数和占地面积）库房的耐火等级、层数和占地面积确定各库房的耐火等级及库房耐火等级，氢氰酸库为甲类，选择耐火等级为一级，面积为750㎡；
丙酮库为甲类，选择耐火等级为一级，面积为750㎡；
氢氧化钠库为乙类固体，面积为600㎡；
硫酸库为乙类，选择耐火等级为二级，面积为600㎡；
丙酮氰醇库为甲类，选择耐火等级为一级，面积为750㎡。
5.3.3生活区
根据《建筑设计防火规范》，生活区的建筑可以依据民用建筑确定耐火等级和面积（见附录一中表A5民用建筑确定耐火等级和面积）。
办公楼、食堂、浴池、技术安全科、礼堂，确定
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