毕业设计（论文）-焦作100kt树脂厂防腐蚀安全设计.doc

中原工学院能源与环境学院毕业论文（设计） 毕业设计（论文）题目名称：焦作10万吨树脂厂防腐蚀安全设计 院系名称：能源与环境学院 班 级：安全工程101班 学 号：201001134101 学生姓名： 指导教师： 2014年5月 论文编号：201001134101 焦作100kt树脂厂防腐蚀安全设计 The Safety Design of 100,000 tons of anti-corrosion resin factory Area of JiaoZuo 院系名称：能源与环境学院班 级：安全工程101班学 号：201001134101学生姓名：指导教师： 2014年5月摘要树脂厂总平面安全设计的思想就是要保证树脂厂的选址、平面布置在满足生产任务的同时，要尽可能避免导致树脂厂出事故和造成人员损伤。本设计是从考查焦作市武陟县的地形、地质、气象数据等情况，确定该树脂厂的具体位置，并对其腐蚀状况进行安全设计。设计的内容主要包括：厂区建筑平面布置图；盐酸车间立面、平面布置图；腐蚀介质分析、最大腐蚀量计算；厂区道路防腐蚀设计；厂区绿化设计；防腐蚀材料的选定等。此外，在安全设计的基础上撰写了焦作树脂厂防腐蚀的安全设计说明书技术经济分析。关键词：盐酸车间，设备防腐，建筑物防腐，防腐材料，安全设计 AbstractThe conception of resin master plan safety designing is to ensure that the resin factory site and the layout need to meet the production task, and at the same time it need to avoid causing the accident and injury to people as soon as possible.The design is from the examination of Wuzhi country of Jiaozuo City terrain, geological and meteorological date, etc, to determine the specific location of the terminal, and the resin tank area for safety design. Design content mainly includes: the plant construction layout; Hydrochloric acid workshop facade, layout; Analysis of corrosive medium, the maximum corrosion quantity calculation; Factory anti-corrosion road design; Campus virescece design; Selection of anticorrosion materials, etc. In addition, on the basis of the safety design wrote jiaozuo anti-corrosion resin factory safety design specifications technical and economic analysis. Key words: Hydrochloric acid plant Equipment corrosion Building anti-corrosion Anti-corrosion material Safety design目录第一章 设计概述11.1 引言11.1.1 项目来源11.1.2 设计目的11.2 工程概况11.2.1 焦作地区交通及气候条件11.2.2 厂区地貌特征31.2.3 车间总体安全设计31.2.4 盐酸车间与其他建筑物防火距离的确定4第二章 盐酸的生产流程52.1 盐酸的生产流程52.2 氯气的性质62.3 盐酸的性质72.4 氢气的性质7第三章 厂区的主要危险因素及防范措施83.1 厂区的危险有害因素分析83.1.1 厂区的自然有害因素83.1.2 盐酸生产过程中的危险有害因素93.2 盐酸车间防范措施113.1.2急救措施113.1.3消防措施12第四章 盐酸车间设备的防腐124.1 盐酸车间建筑物腐蚀概述124.1.1 车间建筑物和构筑物的功能特点124.1.2 结构特点124.1.3 腐蚀特点134.1.4 盐酸车间腐蚀状况144.1.5 应对措施144.2 盐酸车间存在的主要腐蚀类型154.2.1 化学腐蚀154.2.2 全面腐性164.2.3 局部腐蚀164.3 防腐蚀方法184.3.1 正确选材184.3.2 合理设计 合理施工184.3.3 钝化法194.3.4 加入缓蚀剂法194.3.5 阴极保护法194.4 防腐设备及材料的选用194.4.1 生产设备简介194.4.2 主要防腐设备选用及材料构成204.5 防腐蚀安全设计224.5.1 防腐蚀安全设计概述224.5.2 平面布置224.5.3 集中布置 局部设防234.5.4 孔洞要求234.6 建筑物防腐设计234.6.1 地基和基础234.6.2 地面与楼面234.6.3 梁244.6.4 其他244.7 钢筋混凝土结构的防腐蚀措施25第五章 厂区绿化设计275.1化工厂各类绿地绿化设计要点275.1.1厂前区的绿化设计275.1.2生产区的绿化设计275.1.3 厂区内道路防腐和绿化设计285.2 安全设计投资分析29第六章 结论30参考文献31致 谢32相关法律法规和标准33附件34V中原工学院能源与环境学院毕业论文（设计）第一章 设计概述1.1 引言1.1.1 项目来源受焦作市发展和改革委员会的委托，依据查询的相关资料并结合焦作市发改委提供的相关要求和资料，对焦作100kt树脂厂进行盐酸车间设备、建筑物防腐蚀安全设计。1.1.2 设计目的针对一个年产量为10万吨的焦作树脂厂盐酸生产车间进行设备建筑物的防腐蚀安全设计，分析危险物的危险性并应该采取的相关安全措施。1.2 工程概况1.2.1 焦作地区交通及气候条件焦作市武陟县具体地址附图1焦作市武陟县具体地址总图所示该区域温度：历年最高温度23.8，最低温度4.6，平均气温14.2 ；极端最高温度42.5 ，极端最低温度-15.1。如 表1-1 2002-2014年气压数据资料 表1-2 2002-2014年气温数据资料 表1-1 2002-2014年气压数据资料历年平均气压100.996KPa历年最高气压102.0KPa每年1月份历年最低气压99.59KPa每年6月份表1-2 2002-2014年气温数据资料月份气温123456789101112最高气 温5.87.814.221.327.432.032.130.826.321.314.07.6平均气 温-0.12.07.915.121.125.927.125.820.715.07.91.8最低气 温-4.6-2.52.69.114.619.823.821.716.69.93.1-2.8历年极端最高气温42.5历年极端最低气温-15.1 该区域降水量：水资源比较丰富，水质优良，年平均可利用总量5.5亿立方米，全县历年最高降水量1180毫米，最低降水量318毫米，平均降水量707毫米。表1-3 2002-2014年降水量数据资料 月份降水量123456789101112平均月降水量(mm)8.612.526.853.742.968.0154.4119.371.043.830.59.5历年平均降水量707mm历年最高降水量1180mm 2002年7月份降水持续5天 强度为大暴雨历年最低降水量318mm 2005年1月份降水持续13天 强度为中雨该区相对湿度：历年平均相对湿度为62%。该区域风向：全年主导风向为西南风，年频率为28%；次主导风向为东北风，年频率为27%；年平均风速2.9m/s，瞬时最大风速为28m/s。该区年平均日照时数：2300-2400小时。该区抗震裂度：7度。该区平均海拔高度：230米。1.2.2 厂区地貌特征该地块地势平坦，属于黄河冲积区，多为荒地、薄田，且远离居民区。平均海拔高度为230m，高差为0.2m左右,西南部较低，东北部较高。厂址地处黄河东北方向，周围皆为第四系覆盖,厚度很大，在千米以上，地面为黄河漫滩冲积层。第四系下伏基岩属侏罗系。据原工程地质勘察报告：地质属黄河冲积土，表层以粘土为主，深层以细砂、粉砂为主，抗震裂度为7度设防区。1.2.3 车间总体安全设计1）盐酸车间方位盐酸车间是将电解车间电解出来并且经过处理的氯气和氢气，导入车间生产工序，最终合成盐酸成品。为方便生产，盐酸生产车间布置在电解车间周围。其成品要出厂，靠近出厂区大门一侧，因此，盐酸生产车间设在电解车间的东侧。2）盐酸车间安全距离主要参照石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）满足企业各厂房建筑物之间的防火间距，并结合企业内具体建筑物情况，设定盐酸车间安全间距。对盐酸车间的安全间距设计如下：电解车间与氯氢合成车间、液氯工段的安全间距为100米。液氯库房与电解车间的安全间距为100米，与科研所的安全间距为90米。锅炉房与最近的氯氢合成车间的距离为180米。液氯罐组与最近的建筑物距离都为180米。1.2.4 盐酸车间与其他建筑物防火距离的确定见表1-4车间与其他建筑物防火间距（m）表1-4 车间与其他建筑物防火间距（m）名称与盐酸生产车间的距离（m）电解车间100重要厂房建筑50配电站75明火、散发火花地点100厂内道路路边主要20次要10 盐酸车间具体方位参看详见附图2焦作100kt树脂厂建筑平面布置总图第二章 盐酸的生产流程2.1 盐酸的生产流程盐酸及氯化氢合成工段处于盐酸生产车间。盐酸及氯化氢合成工段的生产流程如下：燃烧合成-冷却-水吸收-商品盐酸见附图3盐酸车间的立面图图2-1盐酸车间工艺流程图如下：图2-1 盐酸车间生产工艺流程图 本工段的任务是将来自氢处理，纯度大于98%、含氧小于2%的合格氢气，与来自氢处理，纯度大于95%、含氢小于0.4%的的氯气，在合成炉内燃烧合成为氯化氢，经冷却至常温后，用水吸收制成31%的商品盐酸。2.2 氯气的性质 如表2-1氯气的性质所示 表2-1 氯气的性质物品危险类别性质氯气有毒黄绿色，有强烈刺激臭味的气体，液化后为黄绿色透明液体液氯A级剧毒沸点-34.5，易于压缩气化，气体相对密度为2.48（比空气重许多），液体密度为1468/（重于水），易溶于水、烧碱，与水反应生成了盐酸和次氯酸 火灾危险性为乙类，本身在空气中不燃，但可助燃，一般可燃物大部分能在氯气中燃烧，一般易燃气体或蒸气都能与氯气形成爆炸性混合物。对金属和非金属都有腐蚀作用，能与氨、燃料气、氢气等猛烈反应形成爆炸性混合物；氯气能与金属铜、钠,镁,铝,铁等几乎所有的金属发生反应,并且生成的为最高价的金属氯化物。2Fe + 3Cl2 =点燃=2FeCl3（棕色烟） Cu + Cl2=点燃=CuCl2 （棕黄色的烟） 2Na + Cl2 =点燃=2NaCl （白烟）Mg + Cl2=点燃=MgCl2 2Al + 3Cl2=点燃=2AlCl3 Zn + Cl2=点燃=ZnCl2 液氯属级剧毒物质，车间空气中的最高容许浓度为1/m3主要从呼吸道进入人体，主要损害呼吸和神经系统，对眼、呼吸道黏膜有刺激作用，吸入高浓度时可发生电击样死亡，皮肤接触液氯或高浓度氯可造成灼伤或急性皮炎。2.3 盐酸的性质如表2-2盐酸的性质所示表2-2 盐酸的性质物品危险类别性质盐酸酸性腐蚀品无色透明，工业品为微黄色发烟液体，强酸性，强腐蚀性，与活性金属粉末放出氢气，遇氰化物反应放出氰化氢剧毒气体，遇碱中和反应放热。氯化氢级毒物、不燃气体氯化氢气体无色，有刺激性气味，相对于空气的密度为1.27（比空气重），易溶于水形成盐酸。车间最高容许浓度为15/,对眼和呼吸道黏膜有强烈刺激作用,吸入可导致急性中毒,误服可引起消化道灼伤,眼和皮肤接触可灼。2.4 氢气的性质氢气的危险性类别属第2.1类。氢气火灾危险性为甲类，极易燃烧爆炸，与氟、氯能引起剧烈反应（见表2-3氢气的化学性质）表2-3 氢气的化学性质氢气化学性质引燃温度400；最小点火能0.019 mJ;爆炸上限74.1%爆炸下限4.1%最大爆炸压力0.720MPa 氢气分子量很小，运动速度快，粘度小，扩散性和渗透性强，极易泄漏且不易察觉。氢气的快速扩散性决定其具有很高的导热性-热传导率较空气大6倍，火焰温度高达2000，传播速度快。氢气因其密度小而易于积聚在设备或建筑物顶部，如与空气形成爆炸性混合气体，遇明火或高温发生火灾爆炸。纯氢气燃烧火焰为无色透明，由于视觉原因，容易造成烧伤。第三章 厂区的主要危险因素及防范措施3.1 厂区的危险有害因素分析厂区的危险有害因素包括地震、雷击、洪水、高气温、低气温等自然有害因素，还包括火灾、爆炸、电气伤害、静电、机械伤害、高空坠落等生产过程中的危险有害因素。火灾、爆炸是厂区最大的危险有害因素。3.1.1 厂区的自然有害因素1.地震根据河南省地震局资料，中牟地区历史上未发生过大的地震，地震烈度为8度。油库所在地的地质条件简单，不属于土崩、断层、滑坡、沼泽、流沙及泥石流的地区和地下矿藏开采后有可能塌陷的地区。2.雷击焦作地处河南中部，夏季多雷雨，厂区有充满易燃易爆介质的高大储罐、罐顶呼吸阀和金属的管道、设备以及供配电设备设施等，有可能遭受雷电袭击破坏，甚至引起火灾爆炸，伤害人身。为避免雷电伤害，脂类产品已经贮存在密闭性的容器内，周围设计有防火隔断，可避免易燃或可燃性气体混合在容器周围积聚。易燃或可燃性气体可能泄漏或积聚的区域，应避免金属导体间产生火花放电。固定顶金属容器附件(如呼吸阀、安全阀)设计装设阻火器。安全管理上，压力容器及其附属装置(如阻火器、呼吸阀等)会保持良好的工作状态。盐酸生产设备设计采用防雷接地、防静电接地和电气设备接地，已设计共用同一接地装置。主要还是要在厂区设置避雷措施，设计采用避雷针。3.洪水焦作地区平均年降雨量707mm，且偶尔会有暴雨暴雪天气。当降水量过大时，可能会有雨水阻滞的现象，为避免水淹厂区这类事故，在厂区内开辟了引水沟，可以快速的将雨水引至蓄水池，并通过处理除污，可作为消防用水。4.高气温、低气温大部分年份，焦作的最高气温多在38以内，最低气温在-10以内，武陟县曾出现过极限最高温度42.5，极限最低气温-15.1。在高气温和烈日暴晒下，脂类因沸点较低而易于挥发泄漏。在这种情况下，设计利用储罐的固定消防系统在夏日里定时为储罐降温。低气温有可能导致设备和管线破裂，所以会适当的在管线上包裹保温材料，防止管线冻裂。在高气温天气，室外作业职工会受到太阳热辐射危害。高温环境会引起中暑，长期高温作业可能出现高血压，心肌受损和消化功能障碍等病症。低气温天气会引起人员的冻伤、体温降低，会使人的操作功能明显降低，注意力不集中，作业失误率增高。所以在办公区和辅助生产区都设置有环境良好的职工休息室，高温天气和低温天气，应尽量避免工人长时间在户外劳动，如果工人不能避免要在高热天气劳动，会提供给工人一定的避暑措施，保证工人的健康。3.1.2 盐酸生产过程中的危险有害因素见表3-1 盐酸生产过程中的危险有害因素所示表3-1 盐酸生产过程中的危险有害因素主要腐蚀性物质危险因素氯化氢、氯气、氢气火灾、化学爆炸、车间设备建筑物的腐蚀、其他危险因素 由于盐酸生产车间的，危险性高，数量大，以及生产工艺条件要求高等原因，因此固有的潜在危险有害数量较多，等级较高，分布密度较大，应当引起高度重视。下面着重介绍存在的几种危险。 1.火灾 生产区域内存在的氢气为易燃物质，极易燃烧爆炸。能与氯发生猛烈反应。氢气的分子量很小，运动速度快，黏度小，扩散性和渗透性强，极易泄漏且不易察觉。氢气的快速扩散性决定其具有很高的导热性热传导率较空气大6倍，火焰温度高达2000，传播速度快。氢气因其密度小而易于积聚在设备容器或建构筑物顶部，如与空气形成爆炸性混合气体，遇明火或高温发生火灾爆炸。如果操作不慎，一旦泄露遇见明火，就会引起火灾，造成人员伤亡。 2.化学爆炸 由于用于生产盐酸的原料氢气、氯气，氢气属易燃易爆品，氢气与空气或氯气均可形成易燃和爆炸性混合物。因此在电解、氯氢处理、氯化氢及盐酸合成、液氯工段由于操作、设备等因素的影响，均有可能引起爆炸。2H2 + O2 = 2H2O（点燃） H2 + Cl2 = 2HCl(点燃)见表3-2 氢的爆炸极限表3-2 氢的爆炸极限种类氢的爆炸极限氢气和空气混合物氢气体积含量达4.174.2%（20和常压下）氢氧混合气氢气体积含量达4.595%（体积）氢与氯的混合气氢气体积含量达587.5%（体积） 3.车间设备 、建筑物的腐蚀 盐酸车间中，建筑材料及生产设备经常和HCl（g）、HCl（l） 、Cl2等强腐蚀性介质接触而被腐蚀。腐蚀不仅使金属及其合金材料损失巨大，影响设备的使用寿命，而且缩短设备的检修周期，增加辅助时间和维修费用，严重的造成原料和成品大量损失，影响产品质量，污染环境。特别是腐蚀引起的设备爆炸、火灾等事故，使设备遭到破坏而停止生产带来的损失更为严重。 4.其它危险有害因素 见表3-3 其它危险有害因素表3-3 其它危险有害因素种类内容中毒窒息 主要原因是氯气和氯化氢泄漏或设备爆炸后有大量气体外泄、进入设备内未按程序办理手续、不会使用或不正确使用个人防护器材。氯气大量存在于氯化氢合成等过程中，整个氯气系统普遍存在氯中毒的危险性。触电 车间的用电操作控制室、各种以电力（泵、风机等）为能源的动力、照明和控制电器设备、电缆、设备等因故障、误操作、过负荷、老化失修、雷击等原因，不仅本身可能发生火灾爆炸危险，而且可能直接造成人身触电伤害和财产损失。机械伤害 生产过程中高速旋转或往复运动的机械零部件和固定机械设备、汽车罐车、火车罐车、运输物料用的吊钩及吊物等因防护不良，操作失误警示信号不灵或无防护，当人与其接触时，会使人遭受打击、挤压、绞卷、碾压等伤害。续表3-3灼伤在盐酸生产过程中，由于氯气和氯化氢的泄露，使空气中弥漫大量的腐蚀性酸雾，这些物质与人体接触后均会对人造成极大的伤害甚至死亡。另外有些场所的设备和管壁温度过高，如果保温及隔热措施不当，都会造成高温（500以上）物体灼伤。物体打击在日常操作安装检修过程中由于人的失误，引起设备、零件、工具坠落，造成人身伤亡事故。3.2 盐酸车间防范措施3.1.2急救措施皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，用大量流动清水冲洗，至少15分钟，然后及时就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗，至少15分钟，然后及时就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道畅通。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸，然后及时就医。3.1.3消防措施危险特性：氯化氢无腐蚀性，但遇水时有强腐蚀性。氯化氢为不燃气体，但与一些活性金属粉末接触，发生反应，放出氢气，潜伏着爆炸和着火的危险。遇氰化物能产生剧毒氰化氢气体。 灭火方法：火小时，用干粉、二氧化碳灭火；火大时，用水或常规泡沫灭火。消防人员须穿戴全身防护服，关闭火场中钢瓶阀门，减弱火势，并用水喷淋保护去关闭阀门的人员；喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。钢瓶变色，立即撤离。第四章 盐酸车间设备的防腐4.1 盐酸车间建筑物腐蚀概述4.1.1 车间建筑物和构筑物的功能特点设备是工业化生产的基础，厂房建筑物和构筑物则是化工设备的基础。构成厂房建筑物和构筑物的梁、柱、屋面板、地基基础和墙的腐蚀破坏，都会导致化工设备运转不安全或遭到破坏。甚至建筑物和构筑物的倒塌会导致化工物料泄露 爆炸着火等事故。由于盐酸生产工艺的要求，建筑物或构筑物的内外要安装不同高度的运转、动力等设备和贮槽类设备。这些设备之间的化工物料输送，多为管路及其泵机、阀门，它们都需直接或间接地安装在建筑物和构筑物上，还应起到遮雨、避阳、抗震挡风、通风防寒等作用，以保障化工设备的正常运行、操作人员的安全正常作业等，因此它的功能是十分明显的。4.1.2 结构特点由于盐酸生产中的酸性介质的强腐蚀性，盐酸车间的建筑物和构筑物多不采用永久性结构。而材料来源方便、价廉、坚固耐用的混凝土及其钢筋混凝土结构被广泛采用。同时，由于化工生产的需要，为了满足支承不同重量设备及管路。建筑的结构多为形式多变的框架结构。由于结构复杂，建筑材料多用碳钢、砂石，混凝土以及钢筋混凝土和少量木材。结构材料品种多，但抵御腐蚀的能力较差。本设计中本设计中采用的是预混框架，混凝土的强度等级选用C30,水泥标号为42.5R选用的钢筋直径为12mm材质HRB335/HRB400的II级钢筋，钢筋间距不应大于200mm。 建筑物和构筑物使用过程中，由于受到介质腐蚀而遭到破坏，其强度的下降速度较一般工业建筑快得多。因此，为了保证安全，在使用一段时间后，必需按有关规定检查加固，并且在投入使用前要采取防腐措施，在使用期间给予检查、修补。4.1.3 腐蚀特点下面以常用的钢筋混凝土为例来说明化工建筑物、构筑物的腐蚀特点。混凝土具有很大的抗压强度，但拉伸强度很低，一般只有抗压强度的1/101/20，在受拉应力时很容易断裂。所以在混凝土构件中受拉部件配上钢筋，使混凝土与钢筋紧密地粘合在一起，共同受力。钢筋能大大增加混凝土结构的抗拉强度，钢筋在混凝土结构的缝隙中处于PH12.5的碱性环境时，表面能生成致密的钝化膜，对钢筋具有一定保护作用。由硅酸盐水泥、砂石、水组成的混凝土，在钢筋混凝土的腐蚀中，骨料的影响较小，水参与水化反应；而以水泥与钢筋的影响最大。普通硅酸盐水泥硬化后，由约占50的水合硅酸钙凝胶(3CaOSO2H2O)，25氢氧化钙晶体、水合铝酸钙(3CaOA12O36H2O)及水合铁酸钙(CmOFe2O3H2O )凝胶以及部分未水化内核、毛细孔和凝胶间的胶孔组成。胶孔尺寸在15x10-1020X10-10约占凝胶总体积的28，它与水泥的水灰比和水化程度无关，只与养护温度有关。因此混凝土结构中存在空隙。钢筋可分为I级钢(A3钢)、II级钢(16锰钢)和级钢(25MnSi钢)。锰对钢材的腐蚀性能稍有不利；硅可在钢铁表面形成硅酸盐的保护膜，可提高耐蚀性能，因而II级钢的耐腐蚀性优于I级钢。腐蚀性介质可通过混凝土结构中的孔隙抵达钢筋表面。在一定条件下，钢筋表面的钝化膜会失去保护作用，从而产生锈蚀，因锈蚀而产生的铁锈体积比锈前的钢筋体积大1倍以上，强大的张力将致使混凝土结构的开裂，给腐蚀介质的进入提供了更有利的条件。4.1.4 盐酸车间腐蚀状况氯化氢合成厂房是氯碱企业腐蚀最严重的部位，主要的腐蚀介质盐酸和氯化氢气体。盐酸对楼面、地面的钢构件和钢筋腐蚀特别严重，这些构件的使用寿命很短，只有数年时间，维修更换频繁。钢筋混凝土的楼面和梁、柱较多地出现腐蚀和钢筋裂缝，裂缝的伸展一般都很大，严重的会露筋或断筋。因为受盐酸严重腐蚀的钢筋混凝土结构，修复困难。在盐酸生产厂房，多采用钢筋混凝土的室外管架，设计时应采取防腐措施。大气环境中有氯和氯化氢，在湿气或雨水影响下，钢筋混凝土的柱、梁和檩架会陆续出现因钢筋生锈的顺筋、裂缝，并以立柱的下部腐蚀更为严重，加固，更换较为普通。有的负荷较大的电线立柱会因钢筋腐蚀、混凝土开裂而弯曲变形。盐酸储槽周围地坪的腐蚀均较严重，腐蚀介质亦污染环境。有装酸平台的钢筋混凝土结构和钢结构均受腐蚀，未防腐的构件腐蚀严重。4.1.5 应对措施 (1) 钢筋混凝土和预应力混凝土结构及构件的选择。选择钢筋混凝土和预应力混凝土结构及构件应符合以下要求: 框架结构宜采用现浇式或装配整体式； 屋架和屋面大梁宜选用预应力混凝土构件, 但不应采用块体拼装的后长法构件； 重级、中级工作制吊车梁宜采用预应力混凝土构件；腐蚀性等级为强腐蚀、中等腐蚀时、柱截面宜采用实腹式, 不应采用腹板开孔的工字形。 (2) 钢筋混凝土结构的构造措施有: 控制构件的裂缝开裂宽度, 增加钢筋的混凝土保护层厚度, 提高混凝土的密实度, 限制构件的最小截面,加强构件节点和预埋件的保护处理等。 第一，钢筋混凝土结构的裂缝宽度是构件防腐蚀的重点之一。构件的横向裂缝宽度对耐久性有一定的影响, 宽度过大将导致钢筋的锈蚀。在不同腐蚀性气体和不同相对湿度作用下, 构件裂缝宽度不大于 0.2mm, 对钢筋锈蚀基本无影响；腐蚀性等级为弱腐蚀且处于室内的一般钢筋混凝土构件, 最大裂缝宽度允许值为 0.3 mm。 第二, 混凝土对钢筋的保护, 除需要混凝土的密实度, 还需要一定厚度的保护层。保护层厚度若减小 1/4, 则混凝土中性化层到达钢筋表面的时间将缩短一倍。构件的保护层厚度应比一般构件厚 10 mm15mm 比较适合。另外, 重要部位的钢筋混凝土构件, 其混凝土强度等级不应低于 C25；重要部位的预应力混凝土构件, 其混凝土强度等级不应低于 C35。 第三, 限制构件的最小截面。厂房框架柱的宽度宜大于 400 mm, 主梁的宽度宜选用 300 mm 以上, 现浇屋面板的厚度应大于 70 mm。第四, 对装配式构件及构件之间的连接要科学。如大型屋面板与屋架或梁的连接节点、屋架与柱的节点, 这些属于保证结构整体性的重要构件, 可以用混凝土或聚合物水泥砂浆包裹。另外, 为保证钢筋混凝土板上、梁上与孔洞的距离、刚度及保护措施, 限制钢筋混凝土构件伸入承重砖墙内的最小支承长度以及合理选择钢结构、木结构的断面和节点形式等也是其重要组成部分。4.2 盐酸车间存在的主要腐蚀类型4.2.1 化学腐蚀 金属与周围介质发生化学反应而引起的破坏，称为化学腐性。盐酸车间常见的化学腐蚀有： 1) 金属氧化 指金属同氧作用所产生的腐蚀。铁在潮湿的空气中会被氧化。它的氧化机理是，首先生成氢氧化亚铁Fe(OH)2，继之被氧化成氢氧化铁Fe(HO)3， 4Fe+3O2=2Fe2O3 4Fe(0H)2+02+2H20=4Fe(0H)3氢氧化铁以一种疏松的沉淀形式覆盖在金属表面，在吸取空气中的水分的同时，更加速了其腐蚀作用，最后生成水合氧化铁铁锈(FenOm Fe2O3 7H2O)。金屑在干爆或高温气体中。也能同氧作用，生成氧化铁。一般盐酸车间中金属化工设备的外壁都比较容易被大气氧化腐蚀。2)金属与酸介质作用 金属与介质中的Cl 离子作用下产生腐蚀，生成金属的盐类。空气中的二氧化碳和二氧化硫,在有水分的存在下生成碳酸和硫酸，它也能使容器的金属表面被腐蚀。 SO2 + H2O=H2SO3 2H2SO3 + O2=2H2SO4 CO2 + H2O=H2CO3 3)脱碳 高温下，钢中渗碳体与气体介质(水蒸气、氢、氧等)，发生化学反应，引起渗碳体脱碳的过程。结果形成一定厚度的缺碳铁素体，使钢表面硬度和疲劳极限下降。4）氢腐蚀(见高压氢气对钢的腐蚀)4.2.2 全面腐性材料对全面腐蚀的耐蚀性可以用腐蚀率来评价。腐蚀率常用二种单位表示：一是单位时间内，单位面积材料上损失的质量，以g(m2h)计；另一种是单位时间内材料损失的平均厚度，以mma(毫米年)计，它们之间的换算关系为：1g/(m2h)x8.76/d=1mm/a (式中 d-材料密度，g/cm3)。金属材料按腐蚀率(mma)评价可分为4个耐蚀等级。见表4-1腐蚀等级划分表4-1 腐蚀等级划分等级腐蚀速率/(mma)耐蚀性11.5不适用，腐蚀严重对非金属材料(除石墨、玻璃、陶瓷外)的耐蚀性不以腐蚀率为标准，而以失强()、增重()和外形破坏等作为综合评价指标，一般分为三级：一级为良好，无腐蚀或轻度腐蚀；二级是可用，但有明显腐蚀，如轻度变形、变色、失强、增重等；三级为不适用，变形破坏或强严重，本设计中采用的非金属均为一级材料。4.2.3 局部腐蚀 1).孔蚀在盐酸车间内孔蚀通常发生在表面有钝化膜或有保护膜的金属上，如不锈刚、铝合金和钛。由于金属表面存在缺陷，当与能破坏钝化膜的活性离子（如Cl ）作用时，钝化膜被局部破坏，微小的破口处的金属(阳极)与破口周围的膜(阴极)形成原电池的两极，从而产生电化学腐蚀，形成蚀孔。蚀孔形成后，孔内氧很快耗尽，因此只有阳极反应在进行。孔内积累了带正电荷的金属离子(M+)，而Cl不断向孔内扩散，形成金属氧化物(MCl)。金属氯化物水解成盐酸，盐酸使更多的金属熔解，促进阳极反应，而孔周围保护模却受到了阴极保护。这样孔向纵深发展，形成小而深的孔洞，甚至金属板被穿透，容器内的物料流出，酿成事故。2).裂缝腐蚀这类腐蚀发生在缝隙内，如铆缝、焊缝、垫片或沉积物的下面。由于缝隙中溶液流动不畅，逐渐使缝内外构成浓差电池，发生阳极溶解，原理同孔蚀。其破坏形态为够封状，严重的可穿透金属板，其防止方法是消除缝隙。3).脱层腐蚀这类腐蚀发生在层状结构的层与层之间，腐蚀先垂直向内，然后改变方向，有选择地腐蚀与表面平行的物质，腐蚀产物的胀力使未腐蚀的表面呈层状脱离。合金腐蚀时，是合金的某种组分被选择性的溶解而发生的腐蚀，或称为脱成分腐蚀。常见的有铸铁脱铁而石墨化，都是选择性腐蚀。4)晶间腐蚀晶间腐蚀是一种沿材料晶粒间界发生的腐蚀破坏。它可以在外观无变化的情况下，完全丧失金属的强度。在外界腐蚀环境中，由于金属材料晶界和晶粒本身的物理化学性质和电化学性能有差异，或晶间沉积了杂质，或某一种元素增多与减少，致使在它们之间构成了原电池。 这类腐蚀常常由于设备不适当的热处理或冷加工所致，特别是在焊缝两侧23mm处易产生晶间腐蚀。 5)磨损腐蚀流体对金属表面的磨损和腐蚀同时产生，在流体的高速冲击下，金属表面的保护膜破损，加速了破口处的腐蚀。盐酸车间化工管中的弯头、三通和阀门等，流体在这些地方产生湍流或变化方向，引起冲击，极易产生磨损腐蚀。防止磨损腐蚀的方法是改进设计。减少摩擦，选用耐磨材料或在材料上施以耐磨涂层。6).应力腐蚀应力腐蚀是金属材料在腐蚀性介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种破坏形式。金属发生应力腐蚀时，腐蚀和应力这两个因素是相互促进的。一方面腐蚀使金属的有效截面积减小和表面上形成缺口，产生应力集中，如果是晶间腐蚀，则会使金属晶粒之间的结合力降低；另一方面，应力加速了腐蚀的进展，使表面缺口向更深处（或沿晶间)扩展，最终导致断裂。7).高压氢气对钢的腐蚀 在高温下氢分子扩散到钢的内部，与钢中的碳发生反应，生成甲烷。甲烷在钢的内部不能扩散，形成高压，使钢内部产生裂纹，破坏刚的结构，使其硬度下降。在石油化工生产中有一些容器的工作介质是高温高压下的氢气（如在盐酸合成炉中），这些设备如果设计、制造或使用不当就有可能因氢腐蚀而导致破坏。这种氢腐蚀属于化学腐蚀，因为在发生氢脆破坏的破裂处，钢的金相组织为脱碳的铁素铁。4.3 防腐蚀方法4.3.1 正确选材 防止或减缓腐蚀的根本途径是正确的选择材料。要根据生产过程中介质的性质浓度及反应温度、 压力、 流速等工艺条件，和材料的耐腐蚀性能，考虑经济技术指标，综合选择材料。本设计中采用现浇钢筋混凝土结构,盐酸厂房各种构件的混凝土强度都定为C30 ，它在增大建筑物或构筑物的整体刚度上和减少构件拼接点防止侵蚀性介质作用形成局部腐蚀破坏方面是有利的。由于非金属材料具有优良的耐腐蚀性及很好的机械性能，广泛用于防腐设备代材，常用的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、橡胶、陶瓷、不透性石墨、玻璃等。4.3.2 合理设计 合理施工为了避免腐蚀性介质对设备的腐蚀，可以选择耐蚀材料，在器壁上防腐层或加内衬里，表面涂层可以是金属的，如电镀，电喷层等；也可以是非金属的，如油罐、搪瓷等；也可以采用复合钢板。在结构上及连接形式上，注意避免出现缝隙，开孔位置的选择要合理，在设备制造，维修时，要注意消除应力。车间布置成矩形，车间设计面积为720。车间高度从屋檐到地面高度是9m。从地面到屋脊高度是12m，采用坡度约为10的倾斜屋顶构造。生产车间长60m，宽12m。盐酸车间的选址在开阔和远离生活办公地带,并布置在全年主导风向的下风侧。如果发生盐酸泄漏事故,能够迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即进行隔离,小泄漏时隔离150m,大泄漏时隔离450m,严格限制出入。4.3.3 钝化法利用化学药剂使金属表面形成钝化膜，对金属起保护作用。常用的成膜剂有铬酸盐、磷酸盐、碱、硝酸盐和亚硝酸盐的混合物。钝化膜在不太强的腐蚀环境中，如化工厂的循环水系统中，以及在大型设备上都有应用。4.3.4 加入缓蚀剂法在流体介质中加入少量的缓蚀剂，能大大降低金属的腐蚀速度。缓蚀剂有两类，一类是有机类，如苯胺、硫醇胺 磷酸盐 、乌洛托品等；另类是无机类，如铬酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。4.3.5 阴极保护法这种方法对电化学腐蚀有效。阴极保护法有两种，一种是牺牲阳极法；另一种是外加电流法。1）牺牲阳极法 将较活波的金属或合金连接在被保护的金属上，形成原电池，较活泼金属作为腐蚀电极的阳极被腐蚀，被保护的金属作为阴极免遭腐蚀。一般选铝、锌及其合金作为阳极材料。2）外加电流法 将被保护的金属与另一附加电极作为电解电池的两个极，被保护金属为阴极，在外加电流的作用下得到保护。4.4 防腐设备及材料的选用4.4.1 生产设备简介1）三合一石墨合成炉 用来燃烧氢气和氯气。 从尾气洗涤塔来的稀酸溶液吸收生成的盐酸气体。燃烧部分由石墨分布器，石墨筒和钢水冷外套组成。 冷却水带走燃烧时产生的热量， 内燃烧器由2个同心透明的石英管构成，内管走氯气，外管走氢气。 冷却吸收部分合二为一，采用块孔式石墨圆块， 氯化氢气体走纵向通道，冷却水走径向通道。 2)氢气冷却器及除雾器 将80C85 C并且带饱和水蒸气的氢气冷却至约50C再通过氢气除雾器除去冷凝水滴。3） 氢气阻燃器填充有陶瓷环 防止火焰从盐酸合成装置回燃到供应的氢气管道中。4）氯气阻燃器填充有陶瓷环 作用是防止火焰从盐酸合成装置回燃到供应的氯气管道中。5）尾气洗涤塔 合成单元中未被吸收的氯化氢气体在此处被软化水进一步吸收从尾气洗涤器排出的气体主要是过量的氢气和氮气，通过烟囱排入大气。尾气洗涤塔部分为顶部分液器、装有石墨环填料的中部吸收段和带水冷夹套的底部。6) 盐酸贮槽 储存成品盐酸的装置。4.4.2 主要防腐设备选用及材料构成1） IHF型稀酸泵（IHF型离心泵）泵体采用金属外壳内衬聚全氟乙丙烯（F46），泵盖、叶轮和轴套均用金属嵌件外包氟塑料整体烧结压制而成，轴封采用外装式先进的波纹管机械密封，静环选用99.9%氧化铝陶瓷（或氮化硅），动环采用四氟填充材料，其耐腐耐磨密封性极好。泵的进出口均采用铸钢体加固，以增强了泵的耐压性。该泵具有耐腐、耐磨、耐高温、不老化、机械强度高、运转平稳、结构先进合理、密封性能严格可靠、拆卸检修方便、使用寿命长等优点。广泛应用于化工生产中的腐蚀性介质输送，可在-85150温度条件下长期输送任意浓度的硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、王水、强碱、强氧化剂、有机溶剂、还原剂等强腐蚀介质而毫不受损。2） 聚乙烯储罐聚乙烯的外文简称为PE。最高应用温度为低密度聚乙烯60，高密度聚乙烯70。最低应用温度为-70。具有无焊接缝、不渗漏、无毒性、抗老化、抗冲击、耐腐蚀、寿命长、符合卫生标准等优点。它弥补了全塑滚塑储罐刚性强度差，不耐压，耐温差的缺点。储罐内衬面平整、光滑、坚固，与传统的钢衬塑料板储槽、钢衬橡胶储罐、钢衬玻璃钢贮槽相比，具有更良好的耐腐蚀、不渗漏、不剥离、耐磨损、可耐一定压力、可耐较高温度、寿命更长等优点，其价格低于同规格的传统储罐，是储存腐蚀液体的理想容器。钢衬塑立式储罐还具有安装方便、占地面积小、能制成用户需要的形状等特点。特大型钢衬塑储罐整体性好更为突出，是其它储罐制造工艺所达不到的。3）三合一石墨合成炉 石墨材料是由石油焦、沥青焦经预碎、煅烧、粉碎、筛分、配料与溶解后的煤沥青捏成糊料,糊料经压型、焙烧、沥青浸渍、石墨化等工序而制成的。由于经高温焙烧而逸出挥发物,以致石墨材料形成很多微细的孔隙,不但影响到它的机械强度和加工性能,而且在处理有压力的介质时会发生渗透。因此,石墨制成合成炉过程中需要采用合成树脂浸渍的方法或与合成树脂混合压型的方法来填充孔隙,使它成为不透性。不透性石墨具有以下优点:良好的耐化学腐蚀性。酚醛树脂浸渍的石墨,除强氧化性酸和强碱外,对大部分酸类都是稳定的。对沸点下任意浓度的盐酸均耐腐蚀。优良的导热性能,石墨具有各向异性的特点,块孔式换热块孔道是钻制的,可以使热流方向和块体传热的最佳方向一致,从而获得较高的传热效率,其导热系数是碳钢的2 倍多、不锈钢的5 倍。膨胀系数小,耐温急变性好。石墨与大多数介质之间的亲和力极小,表面无结垢现象,不污染介质,能保证产品的纯洁度。随工作温度的升高不变形,且强度不降低。耐磨性好,质量轻。对进入合成炉的原料Cl2 和H2的含水量无特殊要求,甚至可以省去氯氢处理过程,而合成盐酸仍能正常运行。综上选用石墨合成炉能大大减少盐酸合成过程中腐蚀介质对设备的腐蚀。能够满足防腐要求。4）盐酸贮槽盐酸储槽选用氯化PVC（CPVC）材料。提高了数值的热变形温度的机械性能，氯含量由56.7% 提高到 63-69% ，维卡软化温度由 72-82，（提高到 90-125 ），最高使用温度可达 110 ，长期使用温度为 95 。根据所列CPVC各项指标，可用于制造耐化学品、耐腐蚀的盐酸储槽。见表4-2 氯化PVC（CPVC）材料性能表4-2 氯化PVC（CPVC）材料性能氯含量维卡软化温度最高使用温度长期使用温度56.7%72-82110 95 63-69% 90-125 4.5 防腐蚀安全设计4.5.1 防腐蚀安全设计概述合理的建筑设计、结构选型和防腐蚀设计是控制化工建筑物和构筑物腐蚀重要环节。遵守下列建筑防腐蚀设计的若干原则，有利于腐蚀的全面控制。1)在环境条件合理、生产工艺允许的前提下，要把盐酸车间建筑物设计成敞开或半敞开式。 2)不同腐蚀特性的生产设备。应尽可能分别集中设置，以利于区别选材、防护。3)盐酸介质是车间建筑物和构筑物的主要腐蚀物。因此要特别重视对每一部位流出或泄漏盐酸的控制或排放。每层楼面的残余盐酸都需用耐腐蚀的下水管系，有组织下引，但不可直接进入雨水管，应先经污水处理系统处理后再排故。 4)对重要建筑构件和维修困难部位，应在防腐设计时重点考虑。采取有效措施。对于局部发生腐蚀的化工建筑可采取局部防腐措施。无需全部防护。盐酸车间盐酸储槽周围建筑物的防腐要重点对待。4.5.2 平面布置 为减轻氯化氢气体对建筑物和仪表的腐