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8000m3化工品贮罐区安全结构设计第1章 确定设计参数1.1苯乙烯1.1.1、设计压力根据GB 1502011 压力容器中设计压力的定义：设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。而计算压力的定义是：在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力；当元件所受的液柱静压力小于5%的设计压力时，可以忽略不计。如此看来。设计压力是整个储罐的载荷条件，而计算压力是具体受压元件的计算参数设计压力是反映储罐受压状况的重要指标，但不能全部、准确的反映容器各部位的实际受力情况，因此，设计压力和计算压力可能不一致。根据HG 21502.1-92钢制立式圆筒固定顶储罐系列中的规定，苯乙烯储罐的设计正压为2kPa，负压为 0.5kPa。1.1.2 设计温度根据GB1502011压力容器及HG-205801998钢制化工容器设计基础规定 等 关于设计温度的规定如下。设计温度指容器在正常工作情况下，设定的受压元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值。它与设计压力一起作为设计载荷条件。不过，有别于设计压力是整台容器的载荷条件；设计温度是指具体受压元件的载荷条件。同时，设计温度也是具体受压元件的温度计算参数，就像计算压力是具体受压元件的压力计算参数。对于苯乙烯储罐，可以根据各个工作元件的工作温度的不同，分别设定每个元件的设计温度。比如说罐体和安全附件可以设置不同的设计温度。但是从经济效益，选材的方便程度等方面考虑，我们可以考虑设计温度为一个最值。对于储罐的设计温度，由于储罐壁与外界环境间的直接接触，此时应该记及环境温度对容器壁温的影响，并且考虑储罐的正常储存状态。其中，苯乙烯低闪点易聚合，根据SHT 3007-2007 石油化工储运系统罐区设计规范中第3.2条，苯乙烯储罐内部，需要保证介质温度 在520范围内，因此储罐中介质的储存温度设计在520，假设上下偏差5，则工作温度在030。再考虑环境温度对容器外壁的影响，在南京地区气温在-1040，考虑一下剩余，我们设计储罐的设计温度可以选为50。1.1.3 设计寿命压力容器安全技术监察规程（简称容规）第32条规定：“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。同样，GB 1501998钢制压力容器第 3.3.5.2条规定：“应根据预期的容器寿命和介质对材料的腐蚀速率，确定腐蚀余量”可以看出，两者都要求设计单位对压力容器的设计使用寿命有一个明确的预期和表示，二者就目前大多数设计者来说，都不愿意在图样上注明压力容器的设计使用寿命，因为压力容器设计使用寿命的确定是一个较为复杂的问题，它涉及到材料的选用、腐蚀量的确 定、容器结构设计、使用环境等多种因素：而准确地预计设计使用寿命，一方面反映了设计者的设计经验和水平，另一方面亦是对容器使用单位的安全负责。当然，设计使用寿命是设计者根据容器的设计参数和使用条件给予的一个预期的数据，它并不是容器的真正使用寿命，其作用是提醒使用者，当使用时间超过设计使用寿命时，应缩短检验周期，加强必要的防范措施。一般地说，确定苯乙烯储罐设计使用寿命，主要应考虑以下几点：材料的选择；腐蚀余量的确定；容器结构设计的合理性及防腐性；制造工艺的科学性；非正常因素(如超工况运行等)按国际压力容器设计的惯例，应在图纸上标明压力容器的设计使用寿命，这样做才能真正体现对用户和对设备安全高度负责的精神，也能大大地降低压力容器的爆炸事故(违规操作、长期超过设计使用寿命运行是引发压力容器爆炸的主要因素)。除了一些特殊或重要的设备，一般我们可将设计使用寿命定为1015年。作为易燃易爆易挥发的苯乙烯，储罐设计寿命一般有一定年限。对于我们设计苯乙烯储罐的规格：1000m3 ，属于大型储罐，设备是被动的，工艺是主动的，一般10年工艺技术会发展一次较大规模的改善，设计寿命通常可以定为为十到十五年，我们这里选用设计寿命为15年。1.1.4、腐蚀速率对于苯乙烯，本身基本无腐蚀性，根据腐蚀裕量计算公式（腐蚀裕量设计寿命腐蚀速率），从经济效益等因素来看，储存的苯乙烯本身基本无腐蚀性，为了安全起见，我们可以按轻微腐蚀程度计算（0.050.13mm/a），根据腐蚀数据与选材手册，耐蚀速率可以选择0.09mm/a,属于优良状态。则腐蚀裕量计算为1.35mm。但考虑到顶盖与壳体的差异，可以设计顶盖为1.54mm，壳体为1.58mm。1.1.5、风载荷风载荷是指垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，Wpv2/1600 kN/m2,v为所处环境的最大风速，Wp指的是标态下垂直于风向每平方米面积所受到风的压力。查气象资料可知，近年南京近10年最大风力为12级，风力大于32.6m/s，提供风载裕度后，取风速为33m/s，有Wp1089/16000.681kN/m21.1.6雪载荷雪载荷是根据该地区最大降雪量来确定的，查气象资料表明，南京近50年来积雪最大厚度达到37cm，秦岭淮河以南地区雪的密度区取150kg/m3,根据Sogh ，可求出基本雪压为So0.54kpa，雪载荷根据公式ShUSo。计算，Sh为雪载荷计算的标准值，U为屋面积雪分布系数，So为基本雪压，其中，U取值在雪分布均匀时取1.0，但现实中不存在理想状态，参考相关数据U取1.4，计算后有Sh1.40.540.756kN/m2。1.2 冰醋酸1.2.1、设计压力根据GB 1502011 压力容器中设计压力的定义：设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。而计算压力的定义是：在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力；当元件所受的液柱静压力小于5%的设计压力时，可以忽略不计。根据HG 21502.1-92钢制立式圆筒固定顶储罐系列第2.4.1条及HG 20580-1998 钢制化工容器设计基础规定第4章中相关规定，冰醋酸储罐的设计压力选用：正压为2kPa，负压为 0.5kPa。1.2.2 设计温度根据SHT 3007-2007 石油化工储运系统罐区设计规范中第3.2条及HG 20580-1998 钢制化工容器设计基础规定第5章中相关规定：最低设计温度盛装液体体积占容器容积1/4以上的储罐，最低设计温度取环境温度南京平均月最低温度-3.5，则最低设计温度为-3.5。冰醋酸温度低于16.7时，就会凝固成冰状，凝固时体积膨胀, 能使容器破裂。在冰醋酸的储存过程中要保持冰醋酸是液体，温度必须超过16.7。当T15时，设计温度为介质工作温度加15-30，同时考虑南京近50年最高气温为40.7和一定的余量，因此设计温度设为50。1.2.3 设计寿命固定式压力容器安全技术监察规程TSG R0004第32条规定：“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。HG/T20580-2011钢制化工容器设计基础规定 第八章相关规定：确定储罐设计使用寿命，主要应考虑以下因素：选择合适的材料及结构设计；合理的腐蚀裕量；限制蠕变（高温工况）或疲劳的可能性；容器建造的费用；装量的更换周期等。推荐的容器设计使用寿命如下：一般容器、换热器：10年；分馏塔、反应器、高压换热器：20年；球形容器:25年；重要的反应容器（如厚壁加氢反应器、氨合成塔等）：30年。 考虑本冰醋酸储罐的具体条件，我们设计该储罐的使用寿命为20年。1.2.4 腐蚀速率根据腐蚀数据与选材手册第十章 醋酸和醋酸工业 中可以查的：，耐醋酸腐蚀最有良的有下列一些金属材料，铬镍不锈钢、高合金不锈钢、高硅钢、含钼高硅铁，镍钼铁合金、镍钼铬铁合金等，上述材料在沸点一下各种浓度的酸中腐蚀速率低于0.1mm/a。故在选用上述钢材时，将冰醋酸的腐蚀速率确定为0.1mm/a是合理的。1.2.5 风载荷根据GB 50009-2001（2006版）建筑结构荷载规范第7章、条文说明7.1.2中相关规定，风载荷是指垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，Wpv2/1600 kN/m2,v为所处环境的最大风速，Wp指的是标态下垂直于风向每平方米面积所受到风的压力。查气象资料可知，今年南京最大风力为12级，也就是32.6m/s，提供风载裕度后，取风速为33m/s，有Wp1089/16000.681 kN/m21.2.6 雪载荷根据GB 50009-2001（2006版）建筑结构荷载规范6.1、条文说明6.1.2、附录D.1.1、及查气象资料表明，南京近50年来积雪最大厚度达到37cm，秦岭淮河以南地区雪的密度区取150kg/m3,根据Sogh ，可求出基本雪压为So0.54kpa，雪载荷根据公式ShrSo。计算，Sh为雪载荷计算的标准值，r为屋面积雪分布系数，So为基本雪压，其中，r取值在雪分布均匀时取1.0，但现实中不存在理想状态，参考相关数据r取1.4，计算后有Sh1.40.540.756kN/m2第2章 化学品的物化及危险性分析2.1、苯乙烯 2.1.1、物化性质中文名称：苯乙烯。英文名称：Phenylethylene；Styrene。别名：乙烯苯。CAS No.：100-42-5。分子式：C8H8；C6H5CHCH2。分子量：104.14。危险标记：7(易燃液体)。 主要成分：含量: 一级99.5;二级99.0。外观与性状：无色透明油状液体。熔点()：-30.6。沸点()：146。相对密度(水=1)：0.91。相对蒸气密度(空气=1)：3.6。蒸气压(kPa)：1.33(30.8)。闪点：34.4。燃烧热(kJ/mol)：4376.9。辛醇-水分配系数(KOW)： 3.2。 稳定性和反应活性：稳定。禁配物：氧化剂、酸类。避免接触的条件：光照、空气。2.1.2、危险特性分析根据危险化学品重大危险源辨识（GB182182009）、危险货物品名表（GB 12268-2005）、危险化学品名录 （2002版）、剧毒化学品名录（2002版）、建筑设计防火规范（GB50016-2006）、石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）物质常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)UN编号石化规建规剧毒品爆炸极限苯乙烯33541高闪点易燃液体2055乙A乙爆炸上限%(V/V)： 6.1爆炸下限%(V/V)： 1.1 2.1.2.1 火灾危险特性根据石油化工企业设计防火规范，苯乙烯火灾危险类别属于乙A类，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有燃烧爆炸的危险。引起遇酸性催化剂如路易斯催化剂、齐格勒催化剂、硫酸、氯化铁、氯化铝等都能产生猛烈聚合，放出大量热量。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。2.1.2.2毒害性苯乙烯有毒，对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高浓度时，立即引起眼及上呼吸道粘膜的刺激，出现眼痛、流泪、流涕、喷嚏、咽痛、咳嗽等，继之头痛、头晕、恶心、呕吐、全身乏力等；严重者可有眩晕、步态蹒跚。眼部受苯乙烯液体污染时，可致灼伤。慢性影响：常见神经衰弱综合征，有头痛、乏力、恶心、食欲减退、腹胀、忧郁、健忘、指颤等。对呼吸道有刺激作用，长期接触有时引起阻塞性肺部病变。皮肤粗糙、皲裂和增厚。2.2冰醋酸2.2.1 物化性质乙酸在常温下是一种有强烈刺激性酸味的无色液体。乙酸的熔点为16.6（289.6 K）。沸点117.9 (391.2 K）。相对密度1.05，闪点39，爆炸极限4%17%（体积）。纯的乙酸在低于熔点时会冻结成冰状晶体，所以无水乙酸又称为冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇，其水溶液呈弱酸性。乙酸盐也易溶于水。中文名称：醋酸别名：醋酸、冰醋酸英文名称：ACETIC ACID，Ethanoic acid，Vinegar acid，mathane-carboxylic acid英文缩写：A C 联合国编号（UNNO）：2789CAS号：64-19-7 化学式：CH3COOH 分子量：60.05相对密度（水为1）：1.050凝固点（）：16.7沸点（）：1183粘度(mPa.s）：122(20）20时蒸气压（kPa）：1.5外观及气味：无色液体，有刺鼻的醋味。溶解性：能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有机溶剂。相容性：材料：稀释后对金属有强烈腐蚀性，316#和318#不锈钢及铝可作良好的结构材料。国家产品标准号：GB/T 676-20072.2.2冰醋酸危险性分析本次的设计中涉及的化学物质有冰醋酸。根据危险化学品重大危险源辨识（GB182182009）、危险货物品名表（GB 12268-2005）、危险化学品名录 （2002版）、剧毒化学品名录（2002版）、建筑设计防火规范（GB50016-2006）、石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）物质常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)UN编号石化规建规剧毒品爆炸极限冰醋酸81601高闪点易燃液体2789乙A乙爆炸下限为4.7%, 爆炸上限为17.0%2.2.2.1火灾爆炸危险性根据建筑设计防火规范中储存物品的火灾危险性，冰醋酸的火灾危险类别属于乙类 可燃性液体会与空气形成爆炸性混合物。由于冰醋酸具有一定的挥发性，当温度较高时，由于温度升高，蒸发加速，一旦泄露，就会与外界周围的空气形成爆炸性的混合气体，如遇到明火就会发生混合气体的爆炸事故。与强氧化剂可发生反应； 冰醋酸的相对分子量约为60，而空气只有29，比空气重。一旦泄露容易在低处和沟渠等地方积聚； 受热分解时会产生一氧化碳和二氧化碳。当一氧化碳的浓度较大时，由于它具有一定的毒性，会导致人和动物中毒。而当二氧化碳的浓度较大时，由于它具有窒息作用，也会对人体的健康造成危害。2.2.2.2毒性毒性：属低毒类。急性毒性：LD503530mg/kg(大鼠经口）；1060mg/kg（兔经皮）；LC505620ppm，1小时（小鼠吸入）；人经口1.47mg/kg，最低中毒量，出现消化道症状；人经口2050g，致死剂量。亚急性和慢性毒性：人吸入200490mg/m3712年，有眼睑水肿，结膜充血，慢性咽炎，支气管炎。致突变性：微生物致突变：大肠杆菌300ppm(3小时）。姊妹染色单体交换：人淋巴细胞5mmlo/L。生殖毒性：大鼠经口最低中毒剂量（TDL0）：700mg/kg(18天，产后），对新生鼠行为有影响。大鼠睾丸内最低中毒剂量（TDL0）：400mg/kg(1天，雄性），对雄性生育指数有影响。健康危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。慢性影响：眼睑水肿、结膜充血、慢性咽炎和支气管炎。长期反复接触，可致皮肤干燥、脱脂和皮炎。健康危害性评价：2，3， 2 阈限值（TLV）：50大鼠经口LD50：3530（mg/kg）健康危害：吸入后对鼻、喉和呼吸道有刺激性。对眼有强烈刺激作用。皮肤接触，轻者出现红斑，重者引起化学灼伤。误服浓乙酸，口腔和消化道可产生糜烂，重者可因休克而致死。 2.2.2.3 酸性腐蚀性酸性羧酸中，例如乙酸的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放出来，导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75(25），浓度为1mol/L的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的pH为2.4，也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。2CH3COOH + Na2CO3 =2CH3COONa + CO2 + H2O2CH3COOH + Cu(OH)2=Cu（CH3COO）2 + 2H2OCH3COOH + C6H5ONa =C6H5OH (苯酚）+ CH3COONa 腐蚀性对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表面会形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应，比如最著名的例子：小苏打与醋的反应。除了醋酸铬（II），几乎所有的醋酸盐能溶于水。Mg（s）+ 2 CH3COOH（aq） (CH3COO)2Mg(aq) + H2（g）NaHCO3（s）+ CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O（l）乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，特别注意的是，可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。如乙酸可以与乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下生成乙酸乙酯（本反应为可逆反应，反应类型属于取代反应中的酯化反应）。CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOCH2CH3 + H2O 第3章 贮罐的选材、型号、安装方式及安全附件3.1、苯乙烯3.1.1、贮罐的选材压力容器使用的钢材品种很多，有钢板、钢管、铸锻件、各种型钢等。根据石油化工企业设计防火规范6.2.1 储罐应采用钢罐。其中钢板，是制造储罐的主要材料，按其轧制方式，有冷轧薄板和热轧厚板；按材料种类，有碳素钢板、低合金钢板、高合金钢板、不锈钢与碳钢或低合金钢以及铜、铝、钛等有色金属。 钢材的品种繁多，钢结构中采用的钢材主要有二类。一类是碳素结构钢。根据现行的国家标准碳素结构钢(GB700)的规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值（N/mm2）、质量等级符号和脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五种，屈服强度越大，其含碳量、强度和硬度越大，塑性越低。其中Q235在使用、加工和焊接方面的性能都比较好，是钢结构常用钢材之一。 低合金钢交货时供方应提供屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯试验等力学性能质保；还要提供碳、锰、硅、硫、磷、钒、铝和铁等化学成分含量的质保。低合金钢是指在炼钢过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量低于5的钢材。低合金钢因含有合金元素而具有较高的强度。根据现行国家标准低合金高强度结构钢(GBT/l591)的规定，其牌号与碳素结构钢牌号的表示方法相同，常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。钢材选用的原则应既能使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考虑下列因素，选用合适的钢材牌号和材性。根据GB150-2011固定式压力容器 中4.1.14 非压力容器专用碳素钢板（Q235B 和Q235C ）的使用规定见附录D 。其中，容器的设计压力小于1.6MPa，容器的设计温度Q235B为20300 Q235C钢板是0300。 对于苯乙烯储罐，由设计压力为2kPa，可知该储罐为非压力容器，对钢的强度与腐蚀性要求不是很高，可以选用Q235B或Q235C。在使用、加工和焊接方面的性能都比较好，从经济角度考虑，Q235B最适合。3.1.2、型号及安装方式由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。按大小分类： 100m3 以上为大型储罐，多为立式储罐； 100m 3 以下的为小型储罐，多为卧式储罐。按结构分类：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等。对于结构方面，目前我国使用范围最广泛、制作安装技术最成熟的是拱顶储罐、浮顶储罐和卧式储罐。其中，拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为 1000 -10000m3，目前，国内拱顶储罐的最大容积已经达到 30000m3 。对于苯乙烯储罐，其规格为1000m3，为大型储罐，宜使用立式拱顶储罐。根据石油化工企业设计防火规范中6.2.2 储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于有特殊要求的物料，可选用其他型式的储罐。对于有特殊要求的甲B、乙A液体物料，如苯乙烯、酯类、加氢原料等易聚合或易氧化的液体物料，选用固定顶储罐加氮封储存也是可行的。对于储存介质苯乙烯，具有易聚合易燃易爆的性质，可以选用固定顶罐加氮封。根据GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范、GB50128-2005立式圆筒钢制储罐验收规范 第四章，储罐的组装有基础检查、罐底组装、罐壁组装、固定顶组装和附件安装等。大型立式储罐主体的安装方法有正装法和倒装法。正装法是指以罐底为基准平面，罐壁板从底层第一节开始，逐块逐节向上安装，倒装法是罐顶为基准平面，先安装顶圈壁板和罐顶，然后自上而下，逐圈壁板组装焊接和顶起，交替进行，依次直到底圈壁板安装完毕，国外施工企业大多采用正装法，而国内企业大多的拱顶罐采用倒装法。本储罐安装方式采用倒装法。综合上面所述，1000m3的苯乙烯储罐一般选择立式拱顶固定顶罐，并且设氮封装置。3.1.3、安全附件3.1.3.1、液位报警根据SHT 3007-2007油化工储运系统罐区设计规范第5.5.1条：常压或低压储罐应设置液位计、温度计和高液位报警器。第6.4.2条：液位计、温度计和压力表应能就地显示，并传送至控制室集中显示。3.3.1.1 液面计液面计是用来观察设备内部液面位置的装置。常见的液面计有板式液面计、玻璃管液面计、浮子式液面计、和磁性液面计4种类型，尤其以玻璃管液面计最为常用。液面计结构有多种型式，其中部分已经标准化，最常用的是玻璃管液面计、玻璃板液面计等。根据压力容器安全技术监察规程的安全要求，主要有以下几方面：1应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度准确选用。2在安装使用前，低、中压容器液面计，应进行15倍液面计公称压力的水压试验；高压容器液面计，应进行125倍液面计公称压力的水压试验。3艳服0以下介质的压力容器，应选用防霜液面计。4严寒地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结构的液面计。5易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器，应采用板式或自动液面指示计，并应有防止泄漏的保护装置。6要求液面指示平稳的，不应采用浮子(标)式液面计。7液面计应安装在便于观察的位置。如液面计的安装位置不便于观察，则应增加其他辅助举措措施。大型压力容器还应有集中控制的举措措施和警报装置。液面计的最高和最低安全液位，应作出显著的标记。 8压力容器操纵职员，应加强液面汁的维护治理，常常保持完好和清楚。应对液面计实行按期检验轨制，使用单位可根据运行实际情况，在治理轨制中详细划定。 9液面计有下列情况之一的，应休止使用： 超过检修周期；玻璃板(管)有裂纹、破碎；阀件固死；常常泛起假液位。 10使用放射性同位素料位检测仪表，应严格执行国务院发布的放射性同位素与射线装置放射防护条例的划定，采取有效保护措施，防止使用现场放射危害对于1000m3的苯乙烯储罐，我们可以选用板式或自动液面指示计。3.1.3.1.2 温度计 利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等等等等多种种类供我们选择。对于苯乙烯液体，我们选用电阻温度计，它的测量范围为-260至600左右。完全满足苯乙烯在储存过程中能达到的所有要求。3.1.3.1.3 压力表压力表种类很多，它不仅有一般（普通）指针指示型，还有数字型；不仅有常规型，还有特种型；不仅有接点型，还有远传型；不仅有耐振型，还有抗震型；不仅有隔膜型，还有耐腐型。根据化工自控设计技术规定，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3;测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2;测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5。一般被测压力的最小值应不低于仪表测量上限值的1/3。从而保证仪表的输出量与输人量之间的线性关系. 提高仪表测量结果的精确度和灵敏度。对于苯乙烯储罐，可以选用不锈钢耐震真空表， 量程范围:-0.1-6MPa 3.1.3.2、有毒气体检测报警仪根据SH 3063-1999石油、化工企业气体检测报警设计规范中第 301条：生产或使用可燃气体的工艺装置和储运设施（包括甲类气体和液化烃、甲B类液体的储罐区、装卸设施、灌装站等，下同）的2区内及附加2区内，应按本规范设置可燃气体检测报警仪。生产或使用有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内，应按本规范设置有毒气体检测报警仪。既属可燃气体又属有毒气体，只设有毒气体检测报警仪，苯乙烯既属可燃气体又属有毒气体，故只设有毒气体检测报警仪。3.1.3.3 避雷针根据石油化工企业设计防火规范9.2.3 可燃气体、液化烃、可燃液体的钢罐必须设防雷接地，并应符合下列规定： 甲B、乙类可燃液体地上固定顶罐，当顶板厚度小于4mm时，应装设避雷针、线，其保护范围应包括整个储罐。经计算，冰醋酸储罐拱顶壁厚为2.42mm，小于4mm。故要设置避雷针。3.1.3.4 火灾报警器 传统火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类。 为克服传统的电类传感器的局限性，从上世纪七十年代开始，国际上出现了光纤传感器。众所周知，光纤在通信技术中主要用于长距离传递信息，但是，光纤不仅可以作为光波的传播媒质，而且光波在光纤中传播时表征的特征参量(振幅、相位、电场、位移、转动)的作用而间接或直接地发生变化，从而可以将光纤用作传感元件来探测各种物理量。光纤传感技术是上个世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的、以光波为载体、光纤为媒质，能感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。 由于苯乙烯储罐罐区为易燃易爆场所，在条件允许的情况下，选用以光栅技术制备的光纤光栅温度传感器。3.2 冰醋酸3.2.1 储罐选材根据石油化工设计防火规范第6.2.1条：储罐应采用钢罐。化工设备设计全书-2006版中规定，储罐用材可分为碳钢（碳素钢和低合金钢）、不锈钢、铝及合金等，储罐用材的基本要求是强度、可焊性、夏比冲击功和耐腐蚀性等。(1) 采用的材料应保证工艺要求, 使用可靠, 不吸附和污染介质, 在选材时应因地制宜,要综合考虑质量、投资和实施的可行性等因素。(2) 醋酸是用途最广、最重要的有机酸, 也是腐蚀性最强的有机物质之一。醋酸对钢铁的腐蚀严重, 生产和使用醋酸的设备和管道材料一般需要采用价格较高的有色金属和合金。(3) 碳素结构钢含碳量比较低，属于低碳钢。鉴于储罐罐体对材料强度及塑性的要求，在结构钢的范围之内，Q235-A号钢符合罐体材料选择要求，在不影响储罐正常工作的情况下，此钢在使用经济性方面有很大优势，但是由于钢的本身特性决定，其抗腐蚀性能力没有很好的保障,其腐蚀速率大约为合金钢的10多倍。(4) 不锈钢在醋酸工业中用途广泛: 含钼的超低碳铬镍不锈钢(316 型) 对醋酸的耐腐蚀最好, 也能抗孔蚀, 适合于稀醋酸蒸气, 以及高温和高于大气压力环境中, 也适于一切浓度的醋酸溶液; 普通不锈钢比含钼钢耐腐蚀性要差一些。(5) 高合金不锈钢在沸点以下一切浓度的醋酸、和热醋酸蒸气中的腐蚀都很轻微, 在高温和高浓下比普通不锈钢耐腐蚀性强。因为价格高,通常只使用于高温、高浓醋酸, 或产品要求高纯度, 或者还含有硫酸或其它腐蚀介质等苛刻的环境中。(6) 铝也有非常优良的耐醋酸腐蚀性(腐蚀速率为0.00064-0.00114gm-2h-1）。生产和使用醋酸的设备很早就广泛采用铝制造。国内采用铝材较多, 但由于受到制造工艺和强度的影响, 设备的体积较小。目前国内采用铝材的储罐最大容积为200m3 。 根据以上分析, 对于大容积的醋酸储罐应采用含钼不锈钢00Cr17NiMo2 (316L 钢材标准GB/T 4237) 。同时根据耐腐蚀性的情况分析, 在常温和纯工业醋酸介质操作工况条件下, 如醋酸储存、输送管线、设备和储罐等, 采用316L 就能完全满足设备和管道的耐腐蚀要求。（表1）表1、 316L不锈钢的力学性能：抗拉强度 b (MPa)：480条件屈服强度 0.2 (MPa)：177伸长率 5 (%)：40断面收缩率 (%)：60硬度187HB 90HRB 200HV密度：7.98g/cm3；比热容比（20）：0.502J/(g*K)热导率（W/(m*K)）10030050015.118.420.93.2.2 型号根据SHT 3007-2007 石油化工储运系统罐区设计规范 第4.2条、石油化工企业设计防火规范第6.2.2条中规定：储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于有特殊要求的物料，可选用其他型式的储罐。对于有特殊要求的甲B、乙A液体物料，如苯乙烯、酯类、加氢原料等易聚合或易氧化的液体物料，选用固定顶储罐加氮封储存也是可行的。由于100m以上为大型储罐，多为立式储罐； 100m以下的为小型储罐，多为卧式储罐。本储罐为2000m，选用立式圆筒储罐冰醋酸在温度低于16.7 时就会凝固成冰状,凝固时体积膨胀, 能使容器破裂。且考虑到冰醋酸是易燃易爆低毒液体, 设计选用钢制立式圆筒形固定顶储罐。冰醋酸有易燃、闪点为43 的特点, 设计上采用以下气封措施。(1) 在醋酸储罐顶部设置了氮封系统, 这样可以使储罐内维持一定的压力(正压) , 防止储罐内物料与外界气体接触。(2) 当储罐内的物料被泵抽出或由于外界温度降低, 使储罐内气体冷凝或收缩时, 该系统可以自动补入氮气, 防止外界气体进入。(3) 当向储罐内送料或由于外界温度升高使储罐内压力高于气封氮气压力时, 可以通过泄压阀自动排放。 拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为 1000 -10000m 3 ，目前，国内拱顶储罐的最大容积已经达到 30000m 3 。本储罐为2000m3。 罐底：罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，周边的钢板为边缘板。边缘板可采用条形板，也可采用弓形板。一般情况下，储罐内径 16.5m 时，宜采用条形边缘板，储罐内径 16.5m 时，宜采用弓形边缘板。 罐壁：罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。 套筒式罐壁板环向焊缝采用搭接，纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该形式，其优点是便于各圈壁板组对，采用倒装法施工比较安全。 直线式罐壁板环向焊缝为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同，特别适用于内浮顶储罐，但组对安装要求较高、难度亦较大。 罐顶：罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状，罐顶内侧采用扁钢制成加强筋，各个扇形板之间采用搭接焊缝，整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈（或称锁口）焊接成一体。综上考虑，及查看化工设备设计全书-2006版，设计选用钢制立式圆筒形固定顶储罐加氮封储存。根据 HG21502.1-1992 钢制立式圆筒形固定顶储罐系列可以查得，当容积为2000m时，计算容积为2220m，储罐的内径为15.78m，管壁高度为11.37m,拱顶高度1.721m,总高13.091m，拱顶板厚5.5mm，罐底板厚：中幅板为6mm，边缘板为7mm。3.2.3 安装方式 根据GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范、GB50128-2005立式圆筒钢制储罐验收规范 第四章，储罐的组装有基础检查、罐底组装、罐壁组装、固定顶组装和附件安装等。大型立式储罐主体的安装方法有正装法和倒装法。正装法是指以罐底为基准平面，罐壁板从底层第一节开始，逐块逐节向上安装，倒装法是罐顶为基准平面，先安装顶圈壁板和罐顶，然后自上而下，逐圈壁板组装焊接和顶起，交替进行，依次直到底圈壁板安装完毕，国外施工企业大多采用正装法，而国内企业大多的拱顶罐采用倒装法。本储罐安装方式采用倒装法。 本储罐为钢制立式圆筒形固定顶储罐，储罐选择钢制容器，对于2000m3的储罐而言，需要承载的力较大，介质产生的内压会对储罐有一个环向切应力，由于风载荷的存在，罐体会受到一定升举力的影响，鉴于上述原因的影响，要求储罐有坚固的地基，一般采用钢筋混凝土结构，使用钢架结构支撑，且在施工设计中，应采用增设地脚螺栓的方式以保证其安全性。3.2.4 安全附件3.2.4.1液位报警根据SHT 3007-2007石油化工储运系统罐区设计规范第5.5.1条：常压或低压储罐应设置液位计、温度计和高液位报警器。第6.4.2条：液位计、温度计和压力表应能就地显示，并传送至控制室集中显示。液位报警器也叫（浮球液位开关、水位控制器、液位开关）是指通过机械式或磁感应的方法来进行水位的报警和检查，可以声光报警器等或者磁性报警同时控制水泵等设备的启动或停止，方法有多种，根据选用不同的产品而不同。分别举例说明：1. 通过电缆式的液位报警器（KEY-3、KEY-8）和搭配的水位控制器来控制。 电缆式液位报警器原理是通过微动开关为核心元件封装在密闭的塑料外壳内进行高低水位检测，当被测液体到达动作点时，输出高或低液位信号，当液位低到一定的位置是输出继电器开关信号,或者直接供电给报警器,从而实现对液位的报警功能。电缆式液位报警器不需浮球和干簧管,外部无机械动作,耐污耐用,不怕漂浮物影响，任意角度安装,竖向安装有一定的防波浪功能,这种方式较实用，耐污，寿命长，安全。 它有两种报警方式:超低水位报警和超高水位报警。2. 通过浮球式的液位报警器。这种浮球有塑料/不锈钢，通过内部带有环形磁铁浮球随着水位的上下浮动来吸引杆子内部带有干簧管的磁簧开关，发出开关报警信号，可耐高温、耐酸碱腐蚀、可做多个报警信号，一个浮球2个点，2个浮球4个点，4个浮球4个点的功能，杆子长度可做4米。不锈钢浮球大小尺寸多种多样，材质分为304/316/316L。生产浮球尺寸：28*28*9.5 24*24*9.5 38*28*9.5 38*42*15 52*52*15 45*86*15 75*75*23 125*125*23 圆形、圆柱形、长方形等由于冰醋酸有腐蚀性等性质，选用不锈钢浮球式的液位报警器，材质为316L，圆形球。3.2.4.2火灾报警器火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输等过程，发出警报声，有的还能同时发出灯光信号，并显示发生火灾的部位、地点。传统火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类：(1) 感烟探测器。一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。千扰了带电粒子的正常运动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。(2)感温探测器。一种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开；当温度升到一定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔的特性，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点(7090)时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警;还有一类是差温型，升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。(3)光辐射探测器。一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。为克服传统的电类传感器的局限性，从上世纪七十年代开始，国际上出现了光纤传感器。众所周知，光纤在通信技术中主要用于长距离传递信息，但是，光纤不仅可以作为光波的传播媒质，而且光波在光纤中传播时表征的特征参量(振幅、相位、电场、位移、转动)的作用而间接或直接地发生变化，从而可以将光纤用作传感元件来探测各种物理量。光纤传感技术是上个世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的、以光波为载体、光纤为媒质，能感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。 以光栅技术制备的光纤光栅温度传感器除了具有普通光纤传感器的许多优点外，还有一些明显优于一般光纤传感器的特征，其中最重要的就是光纤光栅传感器是数字式的，它的传感信号为波长调制，其好处在于:测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响;避免了一般干涉型光纤传感器中相位测量的不清晰和对固有参考点的需要;能方便的使用波分复用技术在一根光纤中串接多个布喇格光栅进行分布式测量;由于光纤很细、柔软，很方便粘贴或埋设在被测物内部进行直接测量;能进行远程监测;灵敏度高，可靠性强等。 温度的测量与报警在许多行业与领域起着十分重要的作用，能否对被测环境进行准确及时的温度的测量与报警是企业进行安全生产的基础与保障。特别是对易燃、易爆等恶劣环境更显示其重要性。在石化行业，对大型油罐进行实时温度报警已经成为迫在眉睫的工作。2000年中国石油化工集团发文要求全国5万方以上大型石油储罐全部安装火灾报警系统，但设计部门一直无法在国内外选用合适的火灾报警装置，尽快提供性能可靠，工作稳定，安全程度高，测量准确，性能价格比高的仪表具有十分重要的意义。 光纤光栅火灾报警系统的研制正是基于上述要求提出的，它能够很好地满足现场需要，克服传统电传感器的诸多缺馅，原理可行，技术可靠，将会成为新一代理想的火灾监测报警系统，极大提高我国测温仪表的技术水平，解决我国诸多行业的以传统的测量技术无法涉足的安全监测的技术难题，提升相关行业生产安全管理水平，促进技术进步。本项目主要解决了对安全性、可靠性要求很高的大型石油储罐等易燃易爆场所的温度安全检测，实现现场非电、远程、长期在线、分布式、数字化火灾报警与监控，以达到可靠的安全控制目的。 传统的电类传感器已经形成产业，并在国民经济各行业中发挥着重要作用。但是由于 固有的缺陷，其使用有很多局限性，如难以实现现场非电测量;抗电磁干扰能力较差;抗恶劣环境的能力不强，因此长期稳定性差;难以实现大容量、分布式、数字化和网络化测量;对窄小空间和被测物内部或界入性探测无能为力等等。因此，在应用中，特别是对大型石油储罐等易燃易爆场所的火灾报警难以实现。电类传感技术的这些弊病，正是光纤光栅传感技术的突出特点和优势。综上考虑，由于冰醋酸储罐罐区为易燃易爆场所，在条件允许的情况下，选用以光栅技术制备的光纤光栅温度传感器。 3.2.4.3避雷针根据石油化工企业设计防火规范9.2.2 工艺装置内露天布置的塔、容器等，当顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针、线保护，但必须设防雷接地。由于冰醋酸储罐拱顶壁厚为5.5mm，大于4mm，故可不设避雷针，但必须设防雷接地，其接地电阻不应大于3欧姆即可。 3.2.4.3静电接地静电会造成爆炸和火灾事故，为了减少静电伤害，静电接地是防止静电危害的主要措施之一。静电接地是将带电物体的电荷通过接地导线迅速引入大地，避免出现高电位。 静电接地的对象：一般有储罐，输送管道，闸门，金属丝网，在火灾爆炸危险场所所使用的金属用具，门把手，盲插销，移动式金属车辆等。 接地方式：静电导体才用金属导体直接静电接地。人体与移动式设备应采用非金属导电材料进行间接接地。静电非导体除应间接静电接地外，尚应配合其他防静电措施。 接地电阻：静电接地系统静电接地电阻值不应大于1000000欧姆。专设的静电接地体的对地电阻值不应大于100欧姆。石油化工静电接地设计规范SH3097-2000中具体规定：1 .储罐内各金属构件（搅拌器、升降器、仪表管道、金属浮体等），必须与罐体等电位连接并接地；2 .在罐顶取样操作平台上，操作口的两侧应各设一组接地端子，为取样绳索、检尺等工具接地用；3 .当储罐内壁涂漆时，漆的导电性能应高于被储液体，其体积电阻率应在108m以下4