10000m3乙烯储罐区安全设计(共69页)

1、精选优质文档倾情为你奉上精选优质文档倾情为你奉上专心专注专业专心专注专业精选优质文档倾情为你奉上专心专注专业毕业设计（论文）课题名称10000m3乙烯储罐区安全设计 院 (系)专 业安全工程姓 名 学 号起讫日期2015年12月2016年6月指导教师二一六年六月10000m3乙烯储罐区安全设计摘 要 最近几年，乙烯大型化发展的同时，乙烯的储存也向着大型化发展。然而，储罐的大型化发展要求其安全性也将更高。乙烯易燃易爆，如果泄漏遇到明火就会引起火灾爆炸，后果会非常严重。所以乙烯的安全储存就非常的重要。本设计确定了乙烯的储存工艺以及罐体的选型及选材，并对其内罐进行了设计计算。根据相关规范，完成了乙烯

2、罐区的总平面布置，对乙烯罐区存在的危险进行分析，提出相应的安全对策措施。最后，运用安全检查表和道化学法对乙烯罐区进行安全评价，运用安全管理方法来有效解决乙烯罐区所存在的安全问题。关键字：乙烯 低温 储罐 危险性 安全设计Safety design of 10000m3 ethylene storage tank zoneAbstractIn recent years, with the large-scale development of ethylene, the storage of ethylene also heads toward large-scale development. H

3、owever, the large-scale development of storage tanks demands more safety. Ethylene is flammable and explosive. If the leakage of ethylene encounters fire, a fire explosion will occur and cause serious damage. Therefore safe storage of ethylene is very important. This design determines the storage te

4、chnology of ethylene and the selection of the tank and material, and the design and calculation of the inner tank are investigated. According to the relevant norms, general layout of the ethylene tank is fulfilled and the risk of ethylene tank is analyzed and then corresponding safety measures are p

5、roposed. Finally, safety of ethylene tank zone is assessed by means of safety checklist and Dow Chemical Method, and problems concerning safety of ethylene tank zone will be effectively solved by utilizing safety management method.Keywords: ethylene; cryogenic temperature; storage tank; danger; safe

6、ty design目录 TOC * MERGEFORMAT 摘 要IABSTRACTII第一章 概论 PAGEREF _Toc18718 11.1 背景介绍 PAGEREF _Toc17260 11.2 乙烯的理化性质 PAGEREF _Toc7457 11.3 乙烯储罐的选型、储存条件的确定 PAGEREF _Toc19861 21.3.1 储罐选型 PAGEREF _Toc32050 21.3.2 乙烯储存工艺 PAGEREF _Toc32354 2第二章 乙烯球罐设计 PAGEREF _Toc4586 42.1 乙烯球罐形式及选材 PAGEREF _Toc31865 42.2 乙烯球罐壳

7、体 PAGEREF _Toc19971 42.2.1赤道板尺寸计算 PAGEREF _Toc25522 52.2.2极板尺寸计算62.2.3极中板尺寸计算82.2.4极侧板尺寸计算102.2.5极边板尺寸计算122.3 乙烯球罐壳体壁厚 PAGEREF _Toc6704 152.4 乙烯球罐的保冷措施 PAGEREF _Toc11589 172.5 支座设计 PAGEREF _Toc5454 172.6 乙烯球罐的附件 PAGEREF _Toc23881 172.6.1 压力表 PAGEREF _Toc6468 172.6.2 液位计 PAGEREF _Toc11524 182.6.3 温度计

8、 PAGEREF _Toc20573 182.6.4 梯子平台 PAGEREF _Toc26993 183.6.5 人孔 PAGEREF _Toc30730 182.6.6 安全阀 PAGEREF _Toc21814 192.6.7 静电接地192.7 水喷淋装置19第三章 乙烯罐区的总平面布置253.1 防火堤的设计253.1.1 储罐的防火间距253.3.2 防火堤253.2 消防设计 PAGEREF _Toc9859 263.2.1 消防车道 PAGEREF _Toc13741 263.2.2 消防水泵房 PAGEREF _Toc4330 263.2.3 消防水池 PAGEREF _To

9、c21746 273.2.4 灭火器的选择 PAGEREF _Toc30672 273.3 乙烯罐区其他功能分区 PAGEREF _Toc12742 283.3.1 汽车装卸站 PAGEREF _Toc3554 283.3.2 配电房的设计 PAGEREF _Toc18053 283.3.3 压缩机房 PAGEREF _Toc13547 283.3.4办公区 PAGEREF _Toc25407 28第四章 乙烯罐区危险有害因素辨识及安全措施304.1 乙烯危险性分析304.2 乙烯罐区重大危险源辨识304.3 乙烯罐区火灾爆炸 PAGEREF _Toc24200 314.3.1. 火灾和爆炸原

10、因314.3.2 乙烯罐区爆炸事故树314.3.3 防火灾爆炸措施 PAGEREF _Toc5458 334.4 中毒与窒息334.4.1 中毒窒息原因334.4.2 防中毒窒息措施344.5其他危险性34第五章 罐区的安全评价365.1 用安全检查表对罐区进行安全检查 PAGEREF _Toc13148 365.1.1 安全检查表 PAGEREF _Toc20678 365.1.2安全管理措施 PAGEREF _Toc31505 375.2 道化学评价法 PAGEREF _Toc25350 375.2.1评价结果 PAGEREF _Toc27480 385.2.2 安全技术措施 PAGERE

11、F _Toc29634 435.2.3 安全管理措施43总结45参考文献46第一章 概论1.1 背景介绍在石化产品中,乙烯产品的比重可以达到四分之三以上。乙烯工业是石油化工业的核心，乙烯的产量就可以衡量出一个国家化工行业的发展水平。在中国，乙烯的迅速发展使其在经济领域也有着很重要的地位。我国是仅次于美国的世界第二大乙烯生产国。2010年，我国的乙烯产能为1426.6万吨。而到了2015年，其产能为 1714.6万吨。与此同时，我国乙烯装置的平均规模也超过世界的平均规模，达到了70万吨/年。根据我国的有关文件和政策,工业和经济的快速发展,中国对乙烯需求必将呈现显著增长趋势 吴建卿.我国乙烯工业的

12、发展现状J.中国石化，2014，8。 乙烯的生产、运输以及存储的量将大大增加，所以各方面的要求会相应的增加。对乙烯的集中管理，不但可以减少费用和提高效率，而且会使得储存更加的安全。由此看来，大型化储存乙烯将是一种发展趋势，未来我国乙烯储存的主要方式就是采用低温储存。 本文为4个2500 m3 大型乙烯储罐区安全设计。罐区在一平坦开阔人少地带，该区域为一大型炼油厂的西北角，在考虑平面安全设定时，考虑该区域的风向，由于该区全年主导东南风。1.2 乙烯的理化性质乙烯最大的用途是生产聚乙烯，另外通过不同的工艺也可以用来制造环氧乙烷、乙醛、苯乙烯、炸药等，合成纤维、合成橡胶、合成塑料、合成乙醇也需用到乙

13、烯。其物理化学性质见下表:表1.1 乙烯的物理化学性质标识中文名：乙烯液化的；液化乙烯危险货物编号：21017英文名ethylene，refrigerated liquidUN编号：1038分子式：C2H4分子量：28.06CAS号：74-85-1理化性质外观、性状无色，略臭。熔点（）-169.4相对密度(水=1)0.61相对密度(空气=1)0.98沸点（）-103.9饱和蒸气压（kPa）4083.4/0续表1.1溶解性不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚。毒性及健康危害侵入途径吸入。毒性 LD50： LC50：95000ppm(小鼠吸入)健康危害对人有麻醉作用。急救方法皮肤接触：若有冻伤，就

14、医治疗。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。遇到呼吸停止的情况，需送医院救治。燃烧爆炸危险性燃烧性易燃燃烧分解物CO、CO2闪点()-136爆炸上限（v%）36.0引燃温度()425爆炸下限（v%）2.71.3 乙烯储罐的选型、储存条件的确定1.3.1 储罐选型 乙烯可以用球罐、立式圆筒形储罐或者卧式圆筒形储罐来储存。本文选用球罐来存储乙烯,与圆筒形立式和卧式贮罐相比较而言，球罐有以下几个优点: 1）相同的体积，球罐的表面积最小，所以球罐用的钢材最少； 2）采用同样钢板时，相同直径和压力下，球罐板厚只需圆筒形容器的一半，板壳承载能力是其一倍； 3）球罐的占地面积

15、比较小，可向空间高度发展，更加合理使用地表面积 徐英，杨一凡等球罐和大型储罐M.北京：化学工业出版社，2004。 另外球罐基础比较简单，受风面小，外观漂亮，所以本设计设计选取球罐。1.3.2 乙烯储存工艺乙烯的储存方式: 全压力式、半冷冻式和全冷冻式。1.全压力式在常温和较高压力下储存液化烃或其他类似可燃液体的方式，相应的储罐为全压力式储罐。2.半冷冻式在较低温度和较低压力下储存液化烃或其他类似可燃液体，相应的储罐为半冷冻式储罐。3.全冷冻式在低温和常压下储存液化烃或其他类似可燃液体的方式，相应的储罐为全冷冻式储罐。本文采用加压低温存储，为半冷冻式储存，操作压力为2.0MPa，操作温度为-10

16、3.5。选择乙烯球罐的设计温度-45，设计压力2.16MPa，球罐是由外球和内球组成的双层壳体，内外球之间使用保冷材料，温度较低的乙烯就可以很好地储存 范斌. 乙烯低温存储技术及设计应用J.工业科技，2004，33。本设计只对其内球壳体进行了设计。第二章 乙烯球罐设计2.1 乙烯球罐形式及选材球壳可分为三种形式，分别为纯橘瓣式、纯足球瓣式与足球橘瓣混合式。本设计采用的是混合式排板，其赤道带与温带为橘瓣式，而极板则是足球瓣式，这种结构拥有橘瓣式与足球瓣式两种结构的优点，适用于大型球罐，优点是可以充分利用材料且焊缝比较短，球壳板数量少。本文中的乙烯内层壳体材料为9Ni钢，外层则是16Mn钢，中间采

17、用保冷材料来降低冷损，继而减少能耗 Huang J,Chen Y,Chen C,et al.Analytical Design of 2000m3 ethylene spherical tank made in 09MnNiDR steelJ.Process Equipment&Piping,2014.。设计选用的9Ni钢为正火+正火+回火(以下简称NNT)，第一次的正火为900空冷，第二次的正火为780空冷，回火的温度580，回火后急冷，NNT处理后的金属组织是马氏体+贝氏体，低温冲击韧性比较好 梅晔.9Ni钢10000m3乙烯低温储罐焊接技术J.化工建设工程，2002，24。9Ni钢存在不

18、足的是钢强度的级别不是很高，因此罐体厚度就会增加 黄金国，陈永东，陈崇刚等. 09MnNiDR制2000 m3乙烯球罐的分析设计J. 化工设备与管道， 2014， 51。2.2 乙烯球罐壳体本文的球壳结构采用的是三带十二柱混合式结构。这种结构赤道板数量少，极板的尺寸大，可以减少焊缝的长度。同时，其可以极大的利用板材的长和宽。 图2.1 球罐主视图 图2.2 球罐俯视图符号：R-球罐半径8420mm N-赤道分瓣数18 -赤道带周向球角20 0-赤道带球心角80 1-极中板球心角20 2-极侧板球心角20 3-极边板球心角202.2.1赤道板尺寸计算：图2.3 赤道板 弧长 （2-1） 代入公式

19、（2-1）得， 弦长 (2-2)代入公式（2-2）得， 弧长 （2-3）代入公式（2-3）得，弦长 （2-4）代入公式（2-4）得，弧长 （2-5）代入公式（2-5）得，弦长 （2-6）代入公式（2-6）得，弦长 （2-7）代入公式（2-7）得，弧长 （2-8）代入公式（2-8）得，2.2.2极板尺寸计算：图2.4 极板弦长 （2-9）代入公式（2-9）得，弧长 （2-10）代入公式（2-10）得，弦长 （2-11）代入公式（2-11）得，弧长 （2-12）代入公式（2-12）得，弦长 （2-13）代入公式（2-13）得，弧长 （2-14）代入公式（2-14）得，对角线弧长与弦长最大间距： （

20、2-15）代入公式（2-15）得，2.2.3极中板尺寸计算：图2.5 极中板弧长 （2-16） 代入公式（2-16）得，弦长 （2-17）代入公式（2-17）得，弧长 （2-18） 代入公式（2-18）得，弦长 （2-19）代入公式（2-19）得，弦长 （2-20）代入公式（2-20）得，弧长 （2-21） 代入公式（2-21）得，弦长 （2-22）代入公式（2-22）得，弧长 （2-23）代入公式（2-23）得，对角线弦长与弧长的最大间距： （2-24） 代入公式（2-24）得，弦长 （2-25） 代入公式（2-25）得， 弧长 （2-26）代入公式（2-26）得，2.2.4极侧板尺寸计算：

21、图2.6 极侧板弦长 （2-27） 代入公式（2-27）得，弧长 （2-28） 代入公式（2-28）得，弦长 （2-29） 代入公式（2-29）得，弧长 （2-30）代入公式（2-30）得，弧长 （2-31） 代入公式（2-31）得，弦长 （2-32）代入公式（2-32）得，弧长 （2-33）代入公式（2-33）得，弦长 （2-34）代入公式（2-34）得，弦长 （2-35）代入公式（2-35）得，弧长 （2-36）代入公式（2-36）得，式中 A 、H 同前: （2-37） 代入公式（2-37）得， （2-38）代入公式（2-38）得，2.2.5极边板尺寸计算：图2.7 极边板弧长 （2-3

22、9）代入公式（2-39）得，弦长 （2-40）代入公式（2-40）得，弦长 （2-41）代入公式（2-41）得，弧长 （2-42）代入公式（2-42）得，弧长 （2-43）代入公式（2-43）得，弦长 （2-44）代入公式（2-44）得，弧长 （2-45）代入公式（2-45）得，弦长 （2-46）代入公式（2-46）得，弦长 （2-47）代入公式（2-47）得，弧长 （2-48）代入公式（2-48）得，弧长 （2-49）代入公式（2-49）得，弦长 （2-50）代入公式（2-50）得，式中 （2-51）代入公式（2-51）得， （2-52）代入公式（2-52）得， （2-53）代入公式（2-5

23、3）得， （2-54）代入公式（2-54）得，2.3 乙烯球罐壳体壁厚 液化气体储罐其充装系数大都不超过0.95，在本设计中，液化乙烯球罐的充装量系数一般为0.9 TSG_R0004-2012，固定式压力容器安全技术监察规程。表2.1系数K1 与充装量系数关系0.600.650.700.75K11.13411.20281.27351.34730.800.850.900.951.01.42571.51121.60841.72932.0000球罐充液高度就可以算出，为。球壳各带的液柱高度为0mm,10824.54mm,13542.73mm。球罐设计参数如下：（a）公称容积：2500m3（b）球壳内

24、直径：16840mm（c）存储介质:乙烯 （d）操作压力:2.0MPa（e）设计压力:2.16MPa（f）操作温度：36（g）设计温度:45 （h）壳体材质：9%Ni钢球壳壁厚计算公式为： （2-55）式中 材料许用应力，MPa 设计压力，MPa罐体内径，mm焊接接头系数（根据JB/T473-2005钢制压力容器，在本设计中取焊接系数=1.0）通过规定可以知道乙烯腐蚀裕量C2=1mm，钢板厚度负偏差C1=0.9mm,所以厚度附加量C=1.9mm GB/T709-2006，热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差。 （2-56）代入公式（2-56），得，代入公式（2-55），得圆整后可取圆整后

25、可取圆整后可取圆整后可取表2.2 球壳各带壁厚计算值分带号（自上而下）1234各带有效壁厚62.7mm62.7mm64.67mm68.14mm各带圆整壁厚64mm64mm66mm70mm2.4 乙烯球罐的保冷措施 乙烯大多数用球形储罐存储。乙烯的存储温度是-45-35，乙烯球罐基本都是建造在外面，没有东西遮挡，夏季的时候，阳光比较强烈，可以使球罐温度达到六十摄氏度。乙烯的存储温度与环境相差比较大，所以就需要在内外罐之间填充保冷材料。保冷材料的选择，要看其性能及其其性价比。导热系数、吸水率及使用温度都是保冷材料性能的参照，本设计保冷材料选用的是聚氨酯泡沫塑料，因为其性价比最高 耿永丰，顾永干，徐

26、松林，窦万波. 乙烯球罐保冷工程设计技术浅析J.石油和化工设备， 2012, 15。2.5 支座设计 支座是用来支撑球罐本体以及物料重量的。本文中乙烯球罐采用赤道正切柱支撑，这种支座受力均匀、弹性好、安装方便、施工简单、容易调整，现场操作和检修也比较方便。支柱还需要设置拉杆，增加球罐的稳定性。因为其不仅支撑着球罐承，同时还受到地震载荷以及风载荷。本文中乙烯球罐拉杆选用单层可调式拉杆。2.6 乙烯球罐的附件2.6.1 压力表由于本设计中的球罐是加压储罐，所以球罐的上下部各设有两个（故障可备用）压力表用来测量储罐内的压力。同时应设置安全联锁装置，当超压时可以进行声光报警，以便提醒工作人员及时处理故

27、障，确保球罐平稳运行。2.6.2 液位计本文储罐中装有液化乙烯，需要安装液位计进行液位测量。在此我们选择的是浮子-齿带液位计，因为其操作比较安全可靠，同时灵敏度也非常高，可以使工作人员快速识别出液位计上的读数。当球罐内出现高、低液位时，会有警报提醒，防止工作人员在输送乙烯时过量或者抽空，导致安全事故。2.6.3 温度计 在乙烯储罐上要设置至少两个温度计。温度计需要保护管进行保护，使其能够承受一定的压力及外部冲击。另外，本设计采用的是低温储罐，如果有水进入保护管，就会发生结冰的现象，需注意防水保护，避免影响温度计的准确性。 2.6.4 梯子平台 由于本设计中球罐体积较大，为了方便工作人员检查罐体

28、的状况以及维修球罐，需在罐体上设置梯子平台。球罐顶部和中间位置设有平台，而在赤道带以下为四十五的斜体，以上则是螺旋线盘梯。图2.8 球罐盘梯2.6.5 人孔乙烯储罐长期使用过程中，可能发生罐体破裂损坏，那就就需要检修人员进入罐内检查维修。为了方便人员进入罐内，需在球罐的上下极带各设置一个大小为DN500人孔。人孔还可在焊后热处理时排出烟气。在焊接时，壳体与人孔的连接处要用与壳体相近的材料。2.6.6 安全阀乙烯球罐是加压低温储罐，当储罐内超压时，就需要安全阀进行泄压，保证罐内压力平稳，防止事故的发生。安全阀需根据工作压力和温度温度以及物料的物理化学特性进行选择 吴井峰. 浅谈乙烯工程原料罐区储

29、罐安全附件J.化学工程与装备，2014，5。安全阀的公称压力有1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.4MPa、10MPa、16MPa和32MPa。安全阀设计制造的依据就是公称压力。安全阀开启压力是由球罐工作压力所确定的，起大小为1.051.1倍的球罐工作压力。在本设计中，乙烯球罐工作压力为2.0MPa，则安全阀开启压力就是2.2MPa，所以我们采用公称压力为2.5MPa的弹簧全启式安全阀 GB/T12243-2005，弹簧直接载荷式安全阀。见图2.9。图2.9 弹簧全启式安全阀2.6.7 静电接地 乙烯球罐壳体和法兰等金属设施要进行静电接地，其接地电阻不超过 5，可以有效地防止静电积聚

30、而引发事故，对于五十立方米以上的球罐，接地点至少存在两处 徐昀，程刚，吴晓梅，宋天宝.浅谈大型储罐安全附件的设计，化工设备与自动化，2010。2.7 水喷淋装置1概述 乙烯低温存储，除了使用保冷材料，罐外还应设置水喷淋装置，可以对罐体进行降温。另外，水喷淋还可以作为消防装置。其作为淋水装置时，均匀地向整个储罐淋水，按球罐本体表面积，淋水量每平方米淋水2L/min。作为消防淋水装置时要能使用二十分钟以上，淋水量每平方米淋水不得低于9L/min。2. 淋水管的设计淋水管要耐热、耐腐蚀，洒水孔口径为不得低于4mm，可以避免洒水孔被堵住。另外，其强度需在镀锌水管或以上。所需洒水量 球罐外表面积： （2

31、-57）代入公式（2-57），得 所需撒水量： 即 （2）洒水管口径 水流速： 所需管径： （2-58）代入公式（2-58），得（3）洒水孔数1 （2-59）代入公式（2-59），得3.消防喷淋的设计冷却用水总体积流量： （2-60）式中,qv-消防冷却用水总体积流量，L/min； S-球罐的外表面积，m2； Pi-消防冷却水供给强度，L/(minm2)； Di-球罐内直径，mm； 为球壳钢板的名义厚度，mm。代入公式（2-60），得水雾喷头体积流量： （2-61）式中，qV1-水雾喷头体积流量，L/min； K-水雾喷头平均特性系数； P-水雾喷头工作压力，MPa，0.35 MPa。代入公式

32、（2-61），得喷雾保护面积可近似为以喷头为顶点,喷头与球罐外表面间距为高的圆锥。图2.10 喷雾保护面积 水雾喷头喷雾的保护面积： （2-62）代入公式（2-62），得式中，s-水雾喷头喷雾保护面积，m2； A-水雾喷头的喷雾锥角，()，选=120的中速水雾喷头； R-喷雾锥底半径； h-喷头距球罐外表面距离，mm，选h=600mm。水雾喷头与液态烃储罐距离不超过0.7 m。1000 m3以上的球罐，间距最好为0.50.6m。 通过其几何关系，相邻层喷淋环管圈在球罐经线方向的间距值应是略大2R，但不超过其值的5%，工程上相邻层喷淋环管圈间距可以按2R计算: （2-63）代入公式（2-63），

33、得式中，H-球罐经线方向相邻层喷淋环管圈的间距，mm； R-喷雾锥底半径，mm。环管圈的计算层数： （2-64）代入公式（2-64），得式中，N-环管圈的计算层数； HV-环管圈的垂直间距，mm。环管圈应尽量按球罐赤道线对称布置，保证各层环管圈的压力平衡。圆整后取N=9。沿经线方向各相邻层喷淋环管圈与球心形成的夹角，用下式表示: （2-65）代入公式（2-65），得式中，-相邻层喷淋环管圈与球心形成的夹角，()； N-圆整后的环管圈计算层数。图2.11 相邻层喷淋环管圈与球心形成的夹角根据GB 50219-95，水喷雾灭火系统设计规范的规定，水雾锥线沿经线方向应相交,则每圈喷淋管喷头的数量n用

34、下式表示: （2-66）式中 Hv为各层喷淋环管圈与球罐赤道线的垂直距离,mm。通过计算，可以得到球罐赤道线及其自上而下各层环管圈喷头数量分别是39个，39个，36个，30个及15个，共279个。为保证各层环管圈喷头的工作压力均衡，罐表面积的冷却水强度相同,供水竖管应选用2条对称布置。单根供水竖管的直径用下式表示: （2-67）式中，Dst-单根供水竖管的直径，mm； V-供水竖管内水的流速，m/s，一般取不小于2.0 m/s。经计算Dst=207.96mm。环管直径由各层水雾喷头数量和流量来确定，各层喷淋环管的公称直径不宜超过100 mm。喷淋环管内径规格为100 mm、81 mm及68 m

35、m 党战伟，高中稳，刘福录，段晋海.液态烃球罐消防喷淋设计计算，石油化工设备，2008，7。乙烯球罐消防管布置及管径选择见图2.10。图2.10 乙烯球罐消防管布置及管径选择第三章 乙烯罐区的总平面布置本文为4个2500 m3 大型乙烯储罐区安全设计。设计罐区在一平坦开阔人少地带，该区域为一大型炼油厂的西北角，在考虑平面安全设定时，考虑该区域的风向，由于该区全年主导东南风，因此需将办公楼等设置在上风方向。此外需要考虑储存区、办公区等区域还有其相应机构的布置。根据相关条例，应该将其分排放置，每排两个，在区内摆放4个2500m3乙烯储罐。3.1 防火堤的设计3.1.1 储罐的防火间距 根据石油化工

36、企业设计防火规范可以知道，乙烯储罐属于半冷式且其体积需大于5000m3，且没有事故排放至火炬的措施。所以储罐间的防火间距为D，D为直径 GB50160-2008，石油化工企业设计防火规范，即计算的间距：16.84m。球罐与防火堤间的间距为0.5D=8.42m。 3.3.2 防火堤 防火堤内放置4个体积为2500立方米的乙烯球罐，两排放置，每排2个，则防火堤内径长67.4m，宽67.4m。 在进行防火堤设计时，应该充分考虑该区域的情况，做到设计可操作，经济适用，安全有效。根据相关规定，本文防火堤的材料选用钢筋混凝土。 根据相关规定，设置防火堤的参数如下所示： 储罐罐组防火堤有效容积: （3-1）

37、式中，V-防火堤有效容积 ，m2； A-防火堤中心线围成的水平投影面积，m2； Hj-设计液面高度，m； V1-设计中最大储罐基本体积，m3； V2- 除油储罐以外的其他储罐的基础体积之和，m3； V3-在中心线以内和内培土体积之和，m3； V4-管子、操作机械等其他构筑物体积之和，m3。因为设计球罐在拉杆上方，可将其视为悬挂着。则(3-1)式简化为： （3-2）式中，V- 防火堤有效容积 ，m3； Hj-设计液面高度，m；本设计中防火堤高度设为H （3-3）(其中L是储罐区的长，S是储罐区的宽)L=67.4m，S=67.4m（上文已提）解得Hj=0.55m所以我们取防火堤的高度为0.55m，

38、其平均厚度为350mm，防火堤长68.4m,宽度为68.4m。防火堤的有效容积为2500m3。防火堤见图3.1。图3.1 防火堤3.2 消防设计3.2.1 消防车道 根据石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范相关规定，乙烯储罐区为可燃气体储罐区，需要设置环形消防车道。其路宽不得低于6m，同时转弯半径不可以小于12m，路面上方隔拦物应在5m之上。所以在本设计中消防车道路宽设为6m，转弯半径为12米。3.2.2 消防水泵房灭火系统动力需要消防水泵房来提供，消防水泵房应该独立设置，并且采用一二级的建筑内。附设在单层、多层或高层建筑内的泵房，要有较好的防火分隔。应该安排专项人员按时检查消防水泵，可

39、以从以下几个方面：各机件、压力、流量等，此外在要检查出水管设备和检验放水阀是否可以使用。水泵房的设计：根据GB50160-2008中8.3.3规定消防水泵房宜与生活或生产水泵房合建，其耐火等级不应低于二级。其距离防火堤的距离要求为：距离泵房最近的储罐发生火灾时泵房需正常运转。在这里把泵房放在消防车道外侧距罐区15m，其间距满足规定要求，其大小设计为长宽7m的消防水泵房。3.2.3 消防水池 依照石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范相关规定：储罐区应设置消防水池，保证水压和水量符合消防水平，其吸水高度应小于6m。在充分保证水池的容积够大，里面的水够多，这样就能够保证连续补水时，它的容量可减

40、去火灾延续时间内的补充水量。当水池能够容纳1000m3水时，应将其分隔成两个，并设连通管且其带切断管。寒冷地区应设防冻措施，消防水池还应该将液位检测、高低液位报警和自动补水等设施建立完整。 根据可燃液体贮罐区消防设计见解，通过比较各个消防工程技术，消防水池建成半地下式，采用钢筋水泥土，这样可以节约成本，另外施工也较为方便。通过查找资料，可以大约得出消防水池的大小为1800m3所以需设置两个消防水池，南北各一个，长17m，宽17m，地上1.0m，地下2.0m，并设带切断阀的连通管。3.2.4 灭火器的选择依照石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范的相关规定：液体火灾场所应选择泡沫、碳酸氢钠或

41、磷酸铵盐干粉、二氧化碳、卤代烷灭火器等。本论文设计的是乙烯储罐区，介质为乙烯，可以用泡沫和干粉灭火器进行灭火。表3.1 B、C 类火灾场所的灭火器最大保护距离(m)灭火器型式危险等级手提式灭火器推车式灭火器严重危险级918中危险级1224轻危险级1530表3.2 B、C 类火灾场所灭火器的最低配置基准危险等级严重危险级中危险级轻危险级单具灭火器最小配置灭火级别89B55B21B单位灭火级别最大保护面积(m2/B)0.51.01.5 乙烯球罐区属C类(易燃气体火灾),严重危险级火灾。最大保护距离为9m,每具灭火器最小配置灭火级别为89B 侯捷.球罐区消防冷却系统的设计计算J. 兰州工业学院学报，

42、2002，9。依照石油化工企业设计防火规范相关规定：可燃气体、液化烃和可燃液体的地上罐组宜按防火堤内面积每400m2配置一个手提式灭火器，但每个储罐配置的数量不超过3个。通过计算，本文中每个球罐配备3个灭火器。3.3 乙烯罐区其他功能分区3.3.1 汽车装卸站乙烯罐区需设置汽车装卸站来运输乙烯。装卸站内用泵来抽送乙烯，通过管道与球罐连接。由于装卸站车辆进出频繁，应避开人流主要通道，防止发生事故。依照石化规的相关规定：石油化工厂总平面布置的防火间距中规定，汽车装卸站台与储罐的距离为20m，与原料运输道路的距离为10m SH3053-2002，石油化工企业厂区总平面布置设计规范。3.3.2 配电房

43、的设计耐火等级：二。根据规定，配电房应设在全年最小频率放的下风向，另外最好靠近用电量较大的设备附近，并且宜设在围墙附近，与围墙间距为6m。综合以上考虑故将配电站设计为长宽均为5m的方形平定建筑。综合以上考虑故将配电站设置在泵房一侧且靠近厂区公路边缘，位于泵房附近5m处。3.3.3 压缩机房 乙烯在进入储罐内时，需要通过压缩机将气体液化。依照规定，压缩机和乙类泵房是释放源，且与点火源接触容易产生爆炸，并且爆炸危险范围为15m。又和石化规中石油化工厂总平面布置的防火间距相协调，乙类泵房和压缩机距储罐距离也为15m，距原料运输道路10m，距厂区围墙15m。3.3.4办公区办公区设有领导办公室和小型会

44、议室，用于人员办公，企业策划以及领导指挥工厂运营等，设在工厂大门附近（在全年最小频率风的下风侧），距罐区20米。本章在进行乙烯罐区总平面布置时，通过防火间距，算出防火堤长68.4m,宽68.4m，高0.55m，平均厚度为350mm，其有效容积为2500m3。另外按规定设计了消防水池、泵房、压缩机房等。乙烯罐区总平面布置见附图1。第四章 乙烯罐区危险有害因素辨识及安全措施4.1 乙烯危险性分析储罐区的危险是由乙烯的物理和化学性质决定的。在危险化学品的分类及标志(GB13690-2009)中，液体乙烯的危险类别为第2类压缩气体和液化气体中2.1易燃气体 GB13690-2009，危险化学品的分类及

45、标志。同时在危险货物分类和品名编号（GB6944-2012）中，乙烯属于第第2类2.1项易燃气体 GB6944-2012，危险货物分类和品名编号。在建筑设计防火规范（GB 50016-2014）中，乙烯属于甲2类，爆炸下限小于10%的气体 GB50016-2014，建筑设计防火规范，具有以下危险特性：1.易燃、易爆性乙烯易燃易爆，临界温度为9.9摄氏度，爆炸极限为2.7%36%。如果储罐发生了泄漏，那么泄漏出来的乙烯就会与空气混合，形成爆炸性的混合物。该混合物在遇到明火、静电或者雷电的情况下，就会发生火灾和爆炸。2.毒性乙烯具有一定的毒性，可以使人麻醉，对眼睛及呼吸道粘膜也有刺激作用。4.2

46、乙烯罐区重大危险源辨识根据规定：乙烯的临界量为50t19。 （4-1）式中：F充装系数， V气瓶容积，L； n罐区的球罐数， 充装气体密度，kg/L； Wf罐区所有球罐的储存量，kg。通过计算可以得到。 在重大危险源辨识（GB182182009）中，在单元内的乙烯是单一的，所以乙烯的数量就是单元内危险化学品的总量。本文中罐区内的乙烯总量已经高于其临界值50t的15倍以上，所以判断此乙烯罐区为一级重大危险源。4.3 乙烯罐区火灾爆炸 罐区的危险来自于人、机、环三个方面，为了保证罐区的安全，必须在事故发生之前找出罐区中所存在的隐患，确保人员的安全。所以，识别危险性十分的重要。4.3.1. 火灾和爆

47、炸原因 乙烯易燃易爆，一旦遇到明火，就会发生火灾爆炸的情况。在乙烯罐区中，泄漏是引起火灾或爆炸的主要原因，下面是造成乙烯泄漏的几点原因：1.客观原因若乙烯球罐的安全附件如压力表、液位计、安全阀等失效，那么球罐超压及装载过量就难发现，由此就会使球罐裂开，从而发生泄漏。另外，如果安全阀等附件与乙烯球罐之间安装的不到位，也会发生泄漏的情况。乙烯球罐在设计中可能存在一定的缺陷，在其产生制造的时候没有达到其标准，使得乙烯球罐的承压能力大大降低，缺少罐体所需要的安全附件，也会发生乙烯泄漏的情况。2.主观原因工作人员在操作过程中会发生违规操作甚至错误操作，检修人员在设备保养得不当，就会使乙烯发生跑、冒、滴、

48、漏的情况。如果在乙烯输送过程中，操作人员误增加了输送压力，输送管线就会发生破裂；另外输送管连接不紧凑的话，就会使管线的连接处发生脱落跑气，导致乙烯泄漏出去，遇到明火，继而发生火灾爆炸。4.3.2 乙烯罐区爆炸事故树乙烯罐区爆炸危险性非常大，所以下面将用乙烯罐区爆炸事故树（图4.1）进行分析，并算出结构重要度，可以分析出罐区事故发生的直接原因以及潜在原因。图4.1 乙烯爆炸事故树表4.1 事故树中各字母含义TM1M2M3M4M5M6C1X2X3乙烯爆炸点火源泄漏明火撞击火 花静电火 花雷电火 花乙烯浓度达到爆炸极限带入火 种危险区动火X4X5X6X7X8X9X10X11X12铁制设备撞击穿铁钉

49、鞋设备静电放电人体静电放电雷 击避雷针失效安全附件失效设备密封不严人员误操作事故树最小割集数量：21C1,X2,X10，C1,X4,X10，C1,X6,X10，C1,X8,X9,X10，C1,X3,X10，C1,X5,X10，C1,X7,X10，C1,X2,X11，C1,X2,X12，C1,X4,X11，C1,X4,X12，C1,X6,X11，C1,X6,X12，C1,X8,X9,X11，C1,X8,X9,X12，C1,X3,X11，C1,X3,X12，C1,X5,X11，C1,X5,X12，C1,X7,X11，C1,X7,X12结构重要度：IC1=0.99，IX2=0.58，IX3=0.58

50、，IX4=0.58，IX5=0.58，IX6=0.58，IX7=0.58，IX8=0.33，IX9=0.33，IX10=0.84，IX11=0.84，IX12=0.84结构重要度大小：IC1IX10=IX11=IX12IX2=IX3=IX4=IX5=IX6=IX7IX8=IX9事件名称是：乙烯浓度达到爆炸极限安全附件失效=设备密封不严=人员误操作带入火种=危险区动火=设备静电放电=人体静电放电=设备放电=穿铁钉鞋雷击=避雷针失效。最小割集共有21个，表示顶上事件发生的可能性越大，则罐区危险性越大。从结构重要度来看，乙烯浓度达到爆炸极限是造成乙烯爆炸的主要原因，同时储罐安全附件失效、设备密封不严

51、及人员误操作也较重要，在进行安全对策措施时应重点分析。4.3.3 防火灾爆炸措施 1.设置可燃气体报警仪，注意通风，防止乙烯浓度达到爆炸极限2.及时检查乙烯储罐的安全附件，保证其完好，防止出现安全附件失效的情况。3.在安装安全阀等附件时，要注意与储罐直接的连接是否到位，日后要多检查，及时发现问题，防止乙烯泄漏。4.工作人员在输送乙烯时，操作时应遵守规章制度，防止误操作，检修人员要及时对设备检修保养，防止跑、冒、滴、漏。5.禁止工作人员带入明火进入罐区。6. 禁止在危险区域进行动火作业。7.防止铁器撞击产生静电火花，工作人员禁止穿铁钉鞋和化纤衣服，防止产生人体静电。8.在储罐设计时，应认真检验，

52、防止设计缺陷，在建造时也要达到其设计标准。9.要定期检查避雷针是否失效，防止雷击引起火灾爆炸 冼巧妍.液氨储罐危险有害因素辨识及安全对策措施J. 东北化工，2010。4.4 中毒与窒息4.4.1 中毒窒息原因乙烯是有一定毒性的，当工作人员吸入大量的乙烯，就会使人麻醉，甚至丧失自我。另外，乙烯可以刺激到人的眼睛和呼吸道粘膜。如果人长期与乙烯相接触的话，可会引起各种不适，如头脑昏沉、四肢乏力以及思维无法集中等情况。少数的人也有的情况发生。造成乙烯中毒窒息的情况有以下几点：1.在储存以及装卸乙烯的过程中如果发生泄漏的情况，乙烯气体就会挥发到空气中。如果此时作业人员处在通风不良的工作环境下，吸入了有毒

53、的乙烯，就会发生中毒现象。2.机械打击、化学腐蚀、压力作用会破坏球罐从而导致乙烯泄漏。另外如果工作作人员发生误操作，也会使乙烯泄漏。漏出的乙烯可以与空气混合，产生毒气云团。在此区域内的工作人员就会发生中毒现象。3.检修人员在检修球罐的时候，尤其是进储罐检修时，如果通风不良，没有严格执行规章制度进行乙烯或氧气检测，罐内乙烯浓度过高，工人又没将个人防护用品配戴齐全，就容易使工作人员发生中毒窒息的情况。4.4.2 防中毒窒息措施1.在储存和装卸乙烯时，注意管道的连接，防止乙烯泄漏，使工作人员中毒。2.防止物体打击及车辆撞击破坏球罐。3.工作人员遵守规章制度，防止误操作。4.检修人员在进储罐检修之前，

54、要对罐内进行气体浓度检测，同时配戴齐全其个人防护用品，防止罐体通风不良，造成中毒窒息。4.5其他危险性根据工伤事故类别，乙烯罐区还存在其他的危险性： 1.车辆伤害乙烯进行装修时，会有装修汽车在罐区内行驶，驾驶员疲劳驾驶、注意力不集中或者厂区员工不注意，都有可能发生车辆伤害。为避免车辆伤害，汽车驾驶员应遵守规章制度，不疲劳驾驶，厂区员工也应注意避让车辆。 2.机械伤害在乙烯罐区的日常运作中，有压缩机，泵来完成操作过程，人在旁边时可能被这些设备的转动机造成机械伤害。因此，为了防止工作人员在机械运作中发生机械伤害，应当在机械部分有一定的防护措施。 3.触电在罐区中，装卸台，压缩机房都需要用到泵和压缩

55、机，其动力来源于电动机，而电动机电源电压都比较高，如果发生接地不良或失效，设备、管道和其它零部件外壳就会出现的情况，工作人员碰到就会发生触电伤害。为防止触电伤害的发生，平时应注意检查接地是否良好，如果不小心发生触电，应立即关闭电源，用不导电的物品使触电者隔离电源，同时立即打120送医院。 4.高空坠落根据规定：作业高度大于2m时就属于高处作业 GB/T3608-2008，高处作业分级。而本设计中的乙烯球罐直径为16.84米，所以在安装过程中作业高度较高, 工作人员在进行储罐的巡检及安全附件日后的维修过程中, 如果违章操作，注意了不集中，很容易从高处坠落致人受伤 GB6441-1986，。所以工

56、作人员需按照规章制度进行巡检维修，同时代安全帽、系安全带、穿防滑鞋。 5.淹溺由于乙烯罐区有两个消防水池，因此，如果有工作人员不慎掉入其中，就会发生淹溺。为了避免人员发生淹溺，消防水池的边上应当有明显的危险警示牌，同时还要采取防护措施。6.其他1）冻伤在储存及输送乙烯的过程中，如果有液态乙烯泄漏溅到人的皮肤上，可以使皮肤发生冻伤，所以工作人员在工作过程中，应注意避免被液态乙烯溅到，若不小心出现皮肤冻伤，应立即就医。 2）噪声伤害 在乙烯罐区用到压缩机和泵，其会产生较大的噪声，如果长期处在这样的环境中，会对工作人员的听力造成影响，还可使人烦躁。在泵房以及压缩机房可以装一些吸声材料，工作人员也可配

57、戴防声耳塞。第五章 罐区的安全评价5.1 用安全检查表对罐区进行安全检查5.1.1 安全检查表安全检查表可以有效地解决乙烯罐区所存在的安全问题。其中包括分类项目及检查内容等。工作人员在查后都需根据评分内容进行得出最后的总评分。检查表要写清楚检查日期，还要有检查人员以及被检单位的签字 李少君浅谈安全检查表J. 化工劳动保护，2001,22(3),108109。本设计使用安全检查评分表对乙烯罐区进行安全检查，见表5.1。表5.1 罐区安全检查评分表检查人： 检查时间：序号检查项目检查内容应得分数减扣分数实得分数1罐体检查1、储罐基础变形，出现裂纹，扣10分2、安全阀、压力表、液位计等安全附件失效，

58、扣510分3、安全附件及管道连接不牢固，扣5分4、法兰垫片老化，扣4分 202防火防爆1、储罐附近存在点火源，扣10分，2、工作人员穿化纤服饰及铁钉鞋，扣10分3、危险区动火，扣10分4、没有静电接地，扣5分5、避雷针失效，扣2分 203安全防护措施1、没有安装静电接地报警器，或有损坏，扣5分2、没有安装呼吸阀、液位计、温度计、压力表等安全附件，或有损坏，扣10分3、梯子平台或通道防护措施，扣5分4、消防水池边没设置警示牌，扣2分 20 4消防设施续表5.11、储罐区防火堤有破损，扣5分2、水喷淋系统损坏，扣10分3、没有灭火器材，或种类、数量不符合规定，扣10分204、储罐区有没有合适的排水

59、系统，扣5分5、消防器材没有定期检查，扣2分 5运输与装卸检查1、运输车辆没有安装防火帽，扣5分2、打料管道没静电防护，扣5分3、运输车辆没有停车熄火装卸物料，扣10分4、打料泵没有设置紧急停止按钮，打料管道是否有紧急切断阀，扣5分 20小计100 检查总结5.1.2安全管理措施1.加强对罐体及其安全附件的检查，防止连接不牢或失效2.安全附件要安装到位，并保证完好无损，危险区域设防护装置或警示标志3.对消防设施要及时检查，发现损坏及时上报更换4.运输装卸与物料时，要遵守规章制度，同时要有静电防护5.2 道化学评价法乙烯易燃、易爆，在罐区内发生乙烯泄漏，会引起火灾爆炸。一旦发生事故，就会出现人员

60、伤亡以及财产损失。而对乙烯储罐区的危险性进行安全评价，就可以发现并解决其安全问题，减少或避免工厂损失。本文用道化学法对乙烯储罐区进行危险性评价，其依据是过去的事故统计资料及物质的潜在能量和现行的安全措施 韩啸.道化学法在丙烯罐区安全评价中的应用J. 安全，2012，11。通过道化学法进行安全评价，可以找出可能导致事故发生的设备，量化潜在火灾、爆炸事故的预期损失。另外可以通过预期损失来找减轻事故严重性和总损失的有效方法。评价程序见图5.1。图5.1 道化学法安全评价程序5.2.1评价结果1.乙烯储存单元危险物质系数乙烯储存单元危险物质系数见表5.2。表5.2 乙烯储存单元危险物质的物质系数评价单