甲醇生产厂防火防爆设计

摘要本设计是针对甲醇厂而进行的防火防爆设计。通过对甲醇的生产工艺过程的了解，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。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。然后又依据石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范GB500162006来确定工厂内的主要建筑物以及它们之间的防火间距，然后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关键词火灾危险性；耐火等级；防火间距；防爆电气设备；灭火器1前言在现代生产与社会生活中，火灾与爆炸灾害是最主要的灾害之一。火灾具有发生频率高、损失大，而爆炸灾害则具有损害最为惨重的特点。企业为降低成本、压缩经费，首先削减的是安全生产技术措施经费，导致劳动安全投入严重不足，造成设备失修，重大隐患长期得不到治理。一些效益好的企业虽然投入部分资金用于安全管理，但投入也在逐年减少；亏损企业则投入很少或根本不投入。拼设备、拼人力现象普遍，企业设备老化，技术落后，生产现场脏乱差，跑、冒、滴、漏现象十分严重，事故隐患增加，安全生产状况恶化。据有关部门在近期的安全检查中发现，大部分被查的石油、石化、化工企业的消防设备和器材存在很多问题易燃易爆企业自备消防车普遍老化；摆在现场的灭火器有的无压力，有的超过检验期限；消防栓内有的无水枪；消防水泵房普遍没有正常维护保养，有的几近瘫痪。程序多而且复杂，生产具有高度连续性，石化产品多以气体和液体形式存在，易泄露和挥发，遇火源即燃。企业生产设备和事故应急防范基础设施的状况令人堪忧。工艺规程、安全技术规程、操作规程是化工企业安全管理的重要组成部分，在化工厂称其为“三大规程”，是指导生产，保障安全的必不可少的作业法则，具有科学性、严肃性、技术性、普遍性。这一项是我们衡量一个生产企业科学管理水平的重要标志，我们在安全评价工作中发现，有的企业就认为有没有一个样，只要能生产就行，这是一个典型的化工生产“法盲”，他们孰不知这“三大规程”中的相关规定，是前人从生产实验、实践中得来，以致用生命和血的代价编写出来的，具有其特殊性、真实性。在化工生产中人人不能违背，否则将受到惩罚。有的企业领导曾说“我们以前就是这么干的（这种做法实际上是违章的），没出过什么事，不要紧”。这种麻痹思想绝对要不得，尤其是作为企业的负责人。违章不一定出事故，但是相反，出现事故的必然是违章而造成的，这就验证了海因里希“129300”的著名法则。通俗地讲，多次违章必然会发生事故，多次小的事故发生，必然酝酿着重大事故的萌芽，这是我们常说的“安全第一，预防为主”，安全工作超前管理，超前控制的基本法则。2工程概况3工程项目分析31工艺流程介绍311生产工艺简述合成甲醇可以固体（如煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成气（一氧化碳和氢）。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件。单产甲醇（分高压法低压和中压法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇，经预精馏脱除甲醚，精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法，但因其能耗大，加工复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多，今后将由ICI低压和中压法及LURGI低压和中压法取代。2H2COCH3OH甲醇蒸汽与空气形成爆炸混合物，爆炸极限为6736V。燃烧时呈蓝色火焰。甲醇蒸汽在空气中的最高允许浓度为50MG/M。甲醇的自燃点为385C，燃烧热72655KJ/MOL（25C）。生产甲醇的工艺方法较多，采用的原料有好几种，并产生多种有毒有害、易燃易爆物质。3111生产工序合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序，见图31。气态烃或CO、CO2H2、CO、CO2比例合适5、10、32MPA液态烃、煤H2含硫量小于02PPM蒸汽精甲醇成品粗甲醇或氧、空气图31甲醇生产流程图1原料气的制备合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。一般以含碳氢或含碳的资源如天然气、石油气、石脑油、重质油、煤和乙炔尾气等，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇压缩净化原料气制备合成精馏合成气要求（H2CO2）/（COCO2）21左右。合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物。为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。2净化净化有两个方面一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即使降至1PPM，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于02PPM。脱硫的方法一般有湿法和干法两种。脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方法而定。如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工序需设置在原料气设备之前；其它制原料气方法，则脱硫工序设置在后面。二是调节原料气的组成，使氢碳比例达到前述甲醇合成的比例要求，其方法有两种。（1）变换。如果原料气中一氧化碳含量过高（如水煤气、重质油部分氧化气），则采取蒸汽部分转换的方法，使其形成如下变化反应COH2OH2CO2。这样增加了有效组分氢气，提高了系统中能的利用效率。若造成CO2多余，也比较容易脱除。（2）脱碳。如果原料气中二氧化碳含量过多，使氢碳比例过小，可以采用脱碳方法除去部分二氧化碳。脱碳方法一般采用溶液吸收，有物理吸收和化学吸收两种方法。3压缩通过往复式或透平式压缩机，将净化后的气体压缩至合成甲醇所需要的压力，压力的高低主要视催化剂的性能而定。4合成根据不同的催化剂，在不同的压力下，温度为240270或360400，通过催化剂进行合成反应，生成甲醇。由于受催化剂选择性的限制，生成甲醇的同时，还有许多副反应伴随发生，所以得到的产品是以甲醇为主和水以及多种有机杂质混合的溶液，即粗甲醇。5蒸馏粗甲醇通过蒸馏方法清除其中有机杂质和水，而制得符合一定质量标准的较纯的甲醇。称精甲醇。同时，可能获得少量副产物。3112工艺流程工业上合成甲醇工艺流程主要有高压法和中、低压法。1高压法合成甲醇的工艺流程高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在高温高压下合成甲醇的流程，如图32所示。由压缩工段送来的具有3136MPA压力的新鲜原料气，先进入铁油分离器（5），在此与循环压缩机（4）送来的循环气汇合。这两种气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除去，然后进入甲醇合成塔（1）。CO与H2在塔内于30MPA左右压力和360420温度下，在锌铬催化剂上反应生成甲醇。转化后的气体经塔内热交换预热刚进入塔内的原料气，温度降至160以下，甲醇含量约为3。经塔内热交换后的转化气体混合物出塔，进入喷淋式冷凝器（2），出冷凝器后混合物气体温度降至3035，再进入高压甲醇图32高压法合成甲醇工艺流程1合成塔；2水冷凝器；3甲醇分离器；4循环压缩机；5铁油分离器；6粗甲醇中间槽分离器（3）。从甲醇分离器出来的液体甲醇减压至0981568MPA后送入粗甲醇中间槽（6）。由甲醇分离器出来的气体，压力降至30MPA左右，送循环压缩机以补充压力损失，使气体循环使用。为避免惰性气体（N2、AR及CH4）在反应系统中积累，在甲醇分离器后设有放空管，以维持循环气中惰性气体含量在1520左右。原料气分两路进入合成塔。一路经主线（主阀）由塔顶进入，并沿塔壁与内件之间的环隙流至塔底，再经塔内下部的热交换器预热后，进入分气盒；另一路经过副线（副阀）从塔底进入，不经热交换器而直接进入分气盒。在实际生产中可用副阀来调节催化层的温度，使H2和CO能在催化剂的活性温度范围内合成甲醇。2低压法合成甲醇工艺流程低压工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPA左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程，如图33所示。图33低压法甲醇合成的工艺流程1加热炉；2转化炉；3废热锅炉；4加热器5脱硫器；6，12，17，21，24水冷器；7气液分离器；8合成气压缩机；9循环气压缩机；10甲醇合成塔；11，15热交换器；13甲醇分离器；14粗甲醇中间槽；16脱轻组分塔；18分离塔；19，22再沸塔；20甲醇精馏塔；23CO2吸收塔天然气经加热炉（1）加热后，进入转化炉（2）发生部分氧化反应生成合成气，合成气经废热锅炉（3）和加热器（4）换热后，进入脱硫器（5），脱硫后的合成气经水冷却和汽液分离器（7），分离除去冷凝水后进入合成气三段离心式压缩机（8），压缩至稍低于5MPA。从压缩机第三段出来的气体不经冷却，与分离器出来的循环气混合后，在循环压缩机（9）中压缩到稍高于5MPA的压力，进入合成塔（10）。循环压缩机为单段离心式压缩机，它与合成气压缩机一样都采用气轮机驱动。合成塔顶尾气经转化后含CO2量稍高，在压缩机的二段后，将气体送入CO2吸收塔（23），用K2CO3溶液吸收部分CO2，使合成气中CO2保持在适宜值。吸收了CO2的K2CO3溶液用蒸汽直接再生，然后循环使用。合成塔中填充CUOZNOAL2O3催化剂，于5MPA压力下操作。由于强烈的放热反应，必须迅速移出热量，流程中采用在催化剂层中直接加入冷原料的冷激法，保持温度在240270之间。经合成反应后，气体中含甲醇354（体积），送入加热器（11）以预热合成气，塔（10）釜部物料在水冷器（12）中冷却后进入分离器（13）。粗甲醇送中间槽（14），未反应的气体返回循环压缩机（9）。为防止惰性气体的积累，把一部分循环气放空。粗甲醇中甲醇含量约80，其余大部分是水。此外，还含有二甲醚及可溶性气体，称为轻馏分。水、酯、醛、酮、高级醇称为重馏分。以上混合物送往脱轻组分塔（16），塔顶引出轻馏分，塔底物送甲醇精馏塔（20），塔顶引出产品精甲醇，塔底为水，接近塔釜的某一塔板处引出含异丁醇等组分的杂醇油。产品精甲醇的纯度可达9985（质量）。312生产过程中火灾、爆炸、中毒危险性分析3121有毒有害物质的组成，用量、贮存及存在的装置工序。1原料气（天然气）A、组成以甲烷为主；B、用量13800NM/HC、存在的工序原料气工序（配气站）、造气工序、锅炉房。2合成气A、组成H27520、CO456、CO2481、CH41454、C2H6O、及其它。B、存在的工序造成气体工序、压缩工序、合成工序。3粗甲醇A组成CO2045、CH40654、CH3OH7016、C2HOH0037、H2O2919B存在工序合成工序、精馏工序。4精甲醇A、组成CH3OH9999、H2O00032B、存在的工序精馏工序、贮运工序、装车站。C、罐压最大贮量9000M。5分析化验室有一些易燃易爆物，种类较多，但数量都极少。6空分空压装置存在深度较高的氧气，它是一种助燃物。3122主要有毒有害、易燃易爆物质的燃爆性及毒性序号物质名称自燃点C闪点C沸点C密度KG/M爆炸极限V最易爆炸浓度毒性空气中最大允许浓度备注1天然气（甲烷）53719016407175315无甲类可燃气体2氢气510253008994174224无甲类可燃气体3一氧化碳61019112512574230有30乙类可燃气体4甲醇38511116477916736137有50甲B类可燃气体5二甲醚350412306613427有甲类可燃气体3123火灾爆炸中毒危险性分析1危险性天然气生产甲醇的过程中，甲乙类可燃易爆物质达到了一种，即天然气、一氧化碳、氢气、甲醇、二甲醚，这些物质极易在空气中达到爆炸的条件，自燃点也较低；工业生产中的操作条件多为中压、中温和高温范围；尽管生产过程在密闭系统下进行，但在发生事故或检修时，易燃易爆物质因跑冒滴漏等原因进入环境中，可能导致燃烧爆炸。在上述物质中，天然气、氢气、二氧化碳对人体无毒，但当作业区该类物质达到较高浓度时，由于氧气不足而使呼吸困难甚至窒息。氧气是一种很强的助燃物，由于它的存在，可能给火灾扑救带来很大的麻烦。一氧化碳能同血液中的血红素形成化合物，导致血液中毒，症状有气短、呼吸困难、痉挛及窒息。二甲醚是弱麻醉剂，对呼吸道稍有刺激。天然气、氢气、一氧化碳、二甲醚、甲醇燃烧均要消耗大量的氧气，产生热量，除氢气外均产生二氧化碳，天然气、二甲醚、甲醇不完全燃烧还可能产生一氧化碳，这些均给消防施救带来很大的困难。分析化验室的一些化学品，虽然数量少，但危害性较大。2甲醇引发火灾、爆炸危险的物理化学性质（1）挥发性甲醇在常态下为液体，沸点645，20时的饱和蒸气压为128（96），温度愈高，蒸气压愈高，挥发性越强。以地面固定顶罐储存甲醇为例，夏季昼夜温差按10考虑，则1台装料系数为85的50003储罐挥发损失达772/。由此可见，甲醇的挥发性较强，储罐的“小呼吸”损失十分明显。（2）流动/扩散性甲醇的粘度05945（20），并随温度升高而降低，有较强的流动性。同时由于甲醇蒸气的密度比空气密度略大（10），有风时会随风飘散，即使无风时，也能沿着地面向外扩散，并易积聚在地势低洼地带。因此，在甲醇储存过程中，如发生溢流、泄漏等现象，物料就会很快向四周扩散，特别是甲醇储罐一旦破裂，又突遇明火，就可能导致火灾。（3）高易燃性甲醇的闪点111（闭杯），根据美国防火协会/30、中国国家标准石油化工企业设计防火规范（5016092）、危险货物品名表（1226890），甲醇属中闪点（1823）、甲类火灾危险性可燃液体。可燃液体的闪点越低，越易燃烧，火灾危险性就越大。由于可燃液体的燃烧是通过其挥发的蒸气与空气形成可燃性混合物，在一定的浓度范围内遇火源而发生的，因而液体的燃烧是其蒸气与空气中的氧进行的剧烈和快速的反应。所谓液体易燃，实质上就是指其蒸气极易被引燃。甲醇的沸点为645，自燃点为473（空气中）、461（氧气中），开杯试验闪点为16。应当指出，罐区中常见的潜在点火源，如机械火星、烟囱飞火、电器火花和汽车排气管火星等的温度及能量都大大超过甲醇的最小引燃能量。（4）蒸气的易爆性由于甲醇具有较强的挥发性，在甲醇罐区通常都存在一定量的甲醇蒸气。当罐区内甲醇蒸气与空气混合达到甲醇的爆炸浓度范围6736时，遇火源就会发生爆炸。此外，由于甲醇的引爆能量小，罐区内绝大多数的潜在引爆源，如明火、电器设备点火源、静电火花放电、雷电和金属撞击火花等，具有的能量一般都大于该值，因此决定了甲醇蒸气的易爆性。（5）热膨胀性甲醇和其它大多数液体一样，具有受热膨胀性。若储罐内甲醇装料过满，当体系受热，甲醇的体积增加，密度变小（如20时07915/，30时07820/）的同时会使蒸气压升高，当超过容器的承受能力时（对密闭容器而言），储罐就易破裂。如气温骤变，储罐呼吸阀由于某种原因来不及开启或开启不够，就易造成储罐破坏或被吸瘪。对于没有泄压装置的罐区地上管道，物料输送后不及时部分放空，当温度升高时，也可能发生胀裂事故。另外，在火灾现场附近的储罐受到热辐射的高温作用，如不及时冷却，也可能因膨胀破裂，增大火灾的危险性。（6）聚积静电荷性静电产生和聚积与物质的导电性能相关。一般而言，介电常数小于10（特别是小于3）、电阻率大于106的液体具有较大的带电能力。而甲醇的介电常数为3262，电阻率为58106，说明有一定的带电能力。因此，甲醇在管输和灌装过程中能产生静电，当静电荷聚积到一定程度则会放电，故有着火或爆炸的危险。3燃烧爆炸的原因A、泄漏储罐满罐，储罐、容器或管路损坏，阀门关闭不严，输送、罐装甲醇操作失误，甲醇罐车损坏以及检维修等都可能使可燃易爆物的泄漏，引起爆炸燃烧。B、储罐等容器及管道内混入空气达到爆炸极限，引起爆炸。C、现场有明火、火星或雷击、静电等都可能引起爆炸燃烧。因此，天然气生产甲醇的化工装置，技术上采用先进、合理、完善的生产工艺和消防系统，制定可靠的防范措施。在日常生产中，加强生产管理，杜绝生产过程中不合理不安全的用火作业，杜绝人为因素造成火灾，这些均是相当重要的。313安全工作重点3131反应器气态甲醇的爆炸速度极大，火焰温度在1000以上，标准状况下，1M3气态甲醇完全燃烧，发热量高达数万千焦，爆炸所产生的冲击波超压与同能量的TNT爆炸产生的超压相似。由于它燃烧热值大，爆炸速度快，瞬间就会完成化学性变化，破坏性特别强。甲醇气与空气混合进入氧化器进行催化氧化反应和脱氢反应，反应温度在620650，反应的总热效应属于强放热反应，氧化器径向和轴向都存在温差。催化剂的载体往往是导热欠佳的物质，如果催化剂的导热性能良好，且气体流速又较快，则径向温差较小。一般沿轴向温度分布都有一个最高温度，称为热点，热点温度过高，使反应选择性降低，催化剂作用变慢，甚至使反应失去稳定性或产生飞温。生产甲醛的氧化器属于固定床反应器，床层温度分布受到传热速率的限制，可能产生较大温差，甚至引起飞温，导致火灾爆炸事故。反应过程应中应控制好氧醇比即氧气和甲醇的摩尔比和水蒸气配比，防止超温。随着温度升高，反应速度加快，转化率增加，放出的热量也随之增加，如不及时移走反应热，就会导致温度难以控制，产生飞温现象。3132其他部位1装置停车后要监督检查系统中的危险物料的排空置换情况，排出物料是否进行了安全处理，装置中不准存留剧毒物料，特别是装置停车检修时更要仔细地的进行处理。2装置中设置了流散废液集中收回解毒处理系统，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，纠正和制止任意排放有毒物料的违章行为。3检查进入甲醇作业现场的人员，必须穿作业服、胶皮靴，佩戴化学防护眼睛防毒面罩或口罩及手套。禁止人体直接接触甲醇，防止皮肤吸收中毒。4定期对甲醇微波干燥装置周围的微波辐射强度测试情况进行监督检查，当发现超标或防护装置有损坏时，应督促停车维修，防止微波辐射对作业人员的伤害。5本装置的剧毒生产设备检修或抢修，都必须在严密的防护措施下进行，设备、管道未经清洗戒毒处理合格，不准任意拆卸，而且也要禁止无人监护的单人作业。6本装置所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。7定期对消防器材（消火栓、灭火氮、火灾报警等）进行检查。8加强装置中的通、排风系统的运行情况检查和定期维护保养的监督，以减少逸散在厂房空气中的氢氰酸和氰化钠粉尘对作业人员的危害。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。9要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，如作业护具及工器具的解毒处理；作业现场禁止饮食；现场作业服严禁带出车间；皮肤有擦伤未经处理不得进入现场作业；下班和饮食前须淋浴洗涤等，纠正和制止违章行为。32工艺环节的划分321生产区甲醇装置包括以下几个工序原料气工序、造气工序、压缩工序、合成工序、精馏工序、贮运工序。主要工艺流程为原料天然气增压氧化锌脱硫（干法）天然气蒸汽转化制合成气合成气和循环气联合压缩低压法合成甲醇粗甲醇三塔精馏汽提法回收并处理工艺冷凝液。每个生产环节分别为一个厂房，依次编号为1号、2号、3号、4号、5号厂房。所以将甲醇的生产工艺过程分为五个部分。表31各个生产车间的功能与规模编号车间名称生产车间功能长（M）宽（M）高（M）面积（）1原料气制备车间制备原料氢和碳的氧化物6040824002净化车间脱除对甲醇合成催化剂有毒害的杂质、调节原料气的组成604082400编号车间名称生产车间功能长（M）宽（M）高（M）面积（）3压缩车间合成气和循环气联合压缩6040824004合成车间低压法合成甲醇5040820005精馏车间粗甲醇三塔精馏504082000322仓储设施用含有氢气和碳氧化物的合成气，在含铜催化剂、20120巴的压力和200350的温度下生产甲醇。天然气主要成分是甲烷和一氧化碳，只要有催化剂就可以制甲醇。存储物理化性质介绍如下1天然气一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。若天然气在空气中浓度为515的范围内，遇明火即可发生爆炸，这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。爆炸在瞬间产生高压、高温，其破坏力和危险性都是很大的。2一氧化碳在通常状况下,一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体,熔点199,沸点1915。标准状况下气体密度为L25G/L,和空气密度标准状况下1293G/L相差很小,这也是容易发生煤气中毒的因素之一。它为中性气体。3二氧化碳在通常状况下是一种无色、无臭、无味的气体能溶于水，溶解度为0144G/100G水（25）。在20时，将二氧化碳加压到573106PA即可变成无色液体，常压缩在钢瓶中存，在566、527105PA时变为固体。二氧化碳比空气重，在标准状况下密度为1977G/L，约是空气的15倍。二氧化碳无毒，但不能供给动物呼吸，是一种窒息性气体。在空气中通常含量为003（体积），若含量达到10时，就会使人呼吸逐渐停止，最后窒息死亡）枯井、地窖、地洞底部一般二氧化碳的浓度较高，所以在进入之前，应先用灯火试验，如灯火熄灭或燃烧减弱，就不能贸然进入，以免发生危险。表2储存车间的功能和规格编号车间名称储存车间的功能长（M）宽（M）高（M）面积（）6催化剂库储存催化剂302587507原料库储存天然气302587508成品库储存甲醇30258750323其他设施根据化工厂生产和生活需要，工厂内还包括以下附属设施门卫室、食堂、礼堂、办公楼、技术安全处、污水处理站、锅炉房、变配电站、消防水池、水泵站。编号为9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19。表32其他设施的名称和规格编号名称功能介绍长（M）宽（M）层数面积（）9门卫室负责维护厂区正常秩序，检查人员出入10525010食堂供职工进餐50303150011礼堂进行大型集会和活动的场所60403240012办公楼供厂区主要负责人办公进行决策60205120013技术安全处负责厂区各项工作安全问题4020280014停车场停放各种车辆16010160015污水处理站处理污水1515122516锅炉房为整个企业的各项生产与生活提供动力3015145017变、配电站负责企业的生产与生活供电2020140018消防水池负责企业消防用水151522519水泵站为供水提供动力101011004区域划分根据石油化工企业设计防火规范，在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻的工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形，风向等条件，合理布置。选择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。公路和地区架空电力线路，严禁穿越生产区。区域排洪沟不宜通过厂区。当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等，对石油化工企业的安全距离有特殊要求时，应按有关规定执行。接近原料厂地及产品销售地区，运输方便。地下水位最好低于地下室和地下构筑物的深度；地下水对建筑基础最好无侵蚀性。了解蓄水层水量根据工厂运货量、物料性质、外部运输条件、运输距离等因素合理确定采用的运输方式（铁路、公路、水运、空运）。运输路线应最短，方便，工程量小，经济合理。靠近水源，保证供水的可靠性，并符合生产对水质、水量、水温的要求。污水便于排入附近江河或城市下水系统。应有利于同相邻企业和依托城市（镇）要科技、信息、生产、修理、公用设施、交通运输、综合利用和生活福利等方面和协作。避免将厂址选择在建筑物密集、高压输电线路地工程管道通过地区，以减少拆迁。由于本厂的原料和生产成品具有一定的危险性质，所以应该远离居民区和加油站等地点，以确保人身及财产安全。综合以上所述，应该把本厂设置在远离居民区郊区。5总平面的布置51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，把整个工厂分为四个区域生产区、存储区、生活区和附属设施区。生产区在工厂的西南角，按顺时针依次是原料气制备车间、净化车间、压缩车间、合成车间、精馏车间、贮运工序，有利于工艺流程的进行。存储区在工厂的东北角，自西向东依次是催化剂库、原料库、成品库。在生活区中，办公楼、礼堂、食堂被布置在工厂的西北角；在工厂的东侧和南侧各设置一个入口，两个入口处分别设置一个门卫室；技术安全处被布置在生产区中，与中和车间和压片车间相邻；停车场在南门西侧。附属设施区在工厂的东南角，按顺时针依次是变配电站、锅炉房、污水处理站、消防水池、水泵站。52火灾危险类别的确定521生产工艺火灾危险分类根据建筑设计防火规范表311（见附录中表A1生产的火灾危险性划分），依据天然气、一氧化碳和二氧化碳的理化性质可以确定它们的火灾危险类别分别为甲类、戊类和戊类。天然气主要作为1号厂房的生产原料。2号厂房除了存在天然气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体火灾危险类别为甲类。3号、4号、5号厂房主要对甲醇进行进一步加工处理，因此厂房内主要的化学危险物质为天然气混合气。根据厂房内所存在的物质的火灾危险类别确定该厂房的火灾危险类别，且当同一房间内，布置有不同火灾危险性类别的设备时，应按火灾危险性类别最高的设备确定。综上所述，各厂房的火灾危险类别分别为1号厂房甲类、2号厂房甲类、3号厂房戊类、4号厂房戊类、5号厂房戊类。522存储区火灾危险分类根据建筑设计防火规范表311（见附录中表A2贮存物品火灾危险性划分），依据天然气、一氧化碳、二氧化碳的理化性质可以确定它们的火灾危险类别分别为甲类、戊类、戊类。6耐火等级的确定61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321条表321（见附录中附表三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号生产车间火灾危险类别为甲类，选择耐火等级为一级，厂房面积为2400。2号生产车间火灾危险类别为甲类，选择耐火等级为一级，厂房面积为2400。3号生产车间火灾危险类别为甲类，选择耐火等级为一级，厂房面值为24004号生产车间火灾危险类别为丁，选择耐火等级为二级，厂房面积为2000。62储存区根据库房的火灾危险类别，依据防火与防爆（见附录中附表四库房的耐火等级、层数和占地面积）可以确定，5、6号库房的耐火等级均为一级，二个库房面积分别为750、750。63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（见附录一中附表五民用建筑确定耐火等级和面积）。食堂和礼堂耐火等级均为一级，面积分别为2400和3000；办公楼耐火等级为二级，面积为1200；门卫室和技术安全处确定耐火等级均为三级，面积分别为200和800。64附属设施区根据建筑设计防火规范第325条，锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑，可确定锅炉房和变电站的耐火等级为二级，面积为450。根据建筑设计防火规范第326条，燃油油浸电力变压器室、高压配电装置室的耐火等级不应低于二级，可确定变电站的耐火等级为一级，面积为400。污水处理场的耐火等级和面积分别为二级和225，水泵站的耐火等级和面积分别为二级和100，消防水池因为是露天的，不考虑它的耐火等级，面积为225。综上所述，化工厂内建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积表4所示。表4化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积项目类别编号建筑物名称火灾危险类别耐火等级层数占地面积M21原料制气车间甲类一级单层24002净化车间甲类一级单层24003压缩车间甲类一级单层24004合成车间甲类一级单层2400生产区5精馏车间丁类二级单层20006催化剂库甲类一级单层7507原料库甲类一级单层750存储区8成品库甲类一级单层7509门卫室三级二层5010食堂一级三层240011礼堂一级三层300012办公楼二级五层120013技术安全处三级二层800生活区14停车场160015污水处理站二级单层22516锅炉房二级单层45017变、配电站一级单层40018消防水池二级单层225附属设备区19水泵站二级单层1007防火间距71防火间距设计原则本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据石油化工企业设计防火规范表3211（见附录中附表七石油化工企业总平面布置的防火间距）的要求作为最低标准进行确定。并且只考虑邻近建构筑物间的防火间距。每个分区内各建构筑物之间的防火间距确定以后，要对分区之间的各建构筑物之间的防火间距进行确定。本次设计主要考虑全厂重要性设施与甲类厂房、库房之间的防火间距要求，根据规范应为45M。72防火间距的确定生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区内有甲类和丁类厂房，存储区内有甲类库房。根据石油化工设计防火规范表4110（见附录中附表七石油化工企业与同类企业及油库的防火间距），生产厂房和库房甲类甲类40M；甲类丁类30M；丁类丁类10M。（火灾危险类别为丁类的厂房防火间距同丙类相同。）生活区各建构筑物之间的防火间距的确定根据建筑设计防火规范依据表521（见附录中附表六民用建筑的防火间距）及各建构筑物的耐火等级确定。附属设施区各建构筑物之间的防火间距的设计主要依据石油化工企业设计防火规范表3211石油化工企业总平面布置的防火间距进行确定。锅炉房、变、配电站、消防水池、水泵站都属于全厂重要性设施，污水处理站与它们之间的防火间距至少应为35M，锅炉房可以看作丙类设施，它与变电站之间的防火间距应符合丙类设施与全厂重要性设施之间的防火间距。综上所述，首先确定各生产、存储区厂房、库房的火灾危险类别，生活区、附属设施区个建构筑物的耐火等级以及厂内所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距，再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内主要、次要道路之间的距离。最后考虑与相邻工厂或设施的防火间距（见附录中附表七石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距）。依据以上原则，再考虑工厂整体布局的整齐美观，对工厂总平面布置见详图8储罐区选址、布置、防火防爆设计81罐区选址、布置甲醇罐区的厂址选择与布置应符合/30、石油化工企业设计防火规范所规定的防火要求。811罐区与周围设施的安全距离罐区与周围设施的安全距离的确定依据是考虑到罐区防火因素，以及物料挥发对周围环境的影响，同时还考虑到周围设施的重要程度，如人员或车辆出入频繁的公众设施。此外，甲醇罐区应设在有明火或飞火设施的侧方向。812罐区建（构）筑物之间的防火间距建（构）筑物之间的防火间距，主要是根据各建（构）筑物的耐火等级、有无可燃蒸气散发和有无明火而定。据有关调查，爆炸危险场所的影响一般是15范围以内火灾的影响距离约10。像甲醇这样的甲类易燃液体，正常操作时，其蒸气的扩散范围约3以内泄漏后其蒸气的扩散范围在1015内。813储罐之间的防火间距储罐之间应留有一定的防火距离，其确定依据了物料的危险性、储罐的结构、容量、消防力量及操作要求等因素，同时考虑着火几率极小，尽量减少占地、消防设施统一、节省管道等因素。814储罐型式液体储罐的型式很多，按建造材料可分为金属罐和非金属罐两种。金属罐应用广泛非金属罐（如砖砌、混凝土和橡胶储罐）导电性能差，易遭受雷击，加之罐容往往较大，着火难以扑救，特别是黄岛油库大火之后，国家已禁止建造此类储罐（用于储存石油产品）。金属储罐的种类较多，从结构形式讲有立式、卧式、圆柱形、球形、椭圆形、浮顶罐等。然而，国内外广泛应用的是立式拱顶罐和浮顶罐。储存甲醇则宜首先选择浮顶罐，其次为拱顶罐。若选取拱顶罐，考虑到安全可靠、减少物料蒸发损失、火灾扑救容易等因素，单台罐容量不宜超过100003。82罐区电气防爆设计由于甲醇的物化性质和储存条件所致，其蒸气能在罐区内与空气形成爆炸性混合物（爆炸浓度6736），并存在潜在的爆炸危险性，因此，甲醇罐区的电气设计应严格遵循有关标准，如爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（5005892）。其中主要内容包括821爆炸危险环境区域划分爆炸危险环境区域划分甲醇储存常采用浮顶罐和拱顶罐两类罐型，但其储罐区爆炸危险区域等级是不同的。若采用浮顶罐，在正常操作时无或几乎无任何“呼吸”损失，不可能出现甲醇蒸气的爆炸性气体混合物，故罐区的爆炸危险环境区域等级为2区若采用拱顶罐，在正常操作时，存在“呼吸”损失（如20时甲醇的饱和蒸气压为128），可能出现甲醇蒸气的爆炸性气体混合物，故罐区的爆炸危险环境区域等级为1区。822爆炸危险区域的范围确定爆炸危险区域的范围确定应综合考虑释放源的级别和位置，易燃物质的性质，空气流通状况，障碍物及生产条件，运行经验，技经比较等诸多因素。正常操作时，甲醇这种甲类易燃液体，其蒸气的扩散范围约3泄漏后其蒸气的扩散范围在1015。因此，甲醇罐区爆炸危险区域的范围取15为宜823爆炸性混合物的分类、分级和分组爆炸性气体应按其最大试验安全间隙（）或最小点燃电流（）及引燃温度（）进行分类、分级和分组。甲醇蒸气应划为类（级）、1组。824甲醇罐区的电气设计要点1宜将正常运行时易产生火花的电气设备，如变配电设备、开关柜、事故发电机等布置在远离甲醇储罐的爆炸危险性较小或没有爆炸危险的区域内2在满足罐区工艺及安全前提下，应减少防爆电气设备的数量3设置的防爆电气设备必须是符合现行国家或国际标准的产品4不宜设置携带式电气设备5应根据罐区内爆炸危险区域的分区、爆炸性甲醇蒸气混合物的级别和组别，选择相应的电气设备6防爆电气设备的级别和组别不应低于甲醇蒸气混合物的级别和组别（级、1组）。83控制甲醇蒸气与空气混合物的浓度甲醇罐区发生起火爆炸的条件之一，是有浓度合适的甲醇蒸气与空气混合物。虽然罐区中受设备和操作条件限制，完全消除甲醇蒸气混合物是不可能的，但是通过合理布置、减少蒸气排放、通风、惰化和设置甲醇蒸气浓度监测等措施，尽量减少甲醇蒸气与空气混合物的存在范围，控制混合气浓度，使之达不到爆炸极限是完全可以做到的。831减少蒸气排放减少蒸气排放是罐区防火防爆的关键。设计上应做好下列几点（1）选择合适的罐型，减少“呼吸”引起的蒸气外泄（2）采用密封性能良好的阀门、泵、法兰、垫片等（3）设置正确的防火堤、污水收集池等。832通风罐区内的建筑物（如配电、控制室等）应设有通风设施（自然或强制）。833惰化向甲醇蒸气空气混合物中充入惰性气体，可以减少甚至消除爆炸危险和制止火焰蔓延。当混合气中氧含量降到一定值时，即使已着火的火焰也会熄灭，这种不能使物质燃烧的最大氧含量称为最高允许含氧量。对于甲醇蒸气而言，当用2气惰化时，最高允许含氧浓度为10当用2时，则为135。甲醇罐区适用的惰性气体有2、2和烟道气，但需注意这些惰性气体本身的氧含量一般不得超过2。84设置阻火器阻火器能有效地阻止外界火源进入储罐。根据石油化工企业设计防火规范规定，储存像甲醇这种甲类易燃液体的固定顶储罐，顶部与大气相通的呼吸管道上必须设置阻火器，且应安装在呼吸阀的下部。85管道与阀门在甲醇罐区的管道安全设计时，工艺物料管道应符合下列基本要求（1）采用无缝管道，管道之间除必须用法兰或螺纹连接外，其余均应采用焊接（2）管道应架空或沿地面敷设。必须采用管沟敷设时，应采取措施防止物料在管沟内积聚，并在进、出罐群及建（构）筑物处密封隔离，管沟内的污水应经水封井排入污水管网（3）管道不得穿越与其无关的建（构）筑物的上方或地下。如必须跨越铁路或道路，应敷设在管涵或套管内，且保持足够的净高度（分别为5、55）（4）跨越铁路、道路或建（构）筑物的管道上不应设置阀门、法兰、螺纹接头和补偿器等，以免漏料着火（5）进、出储罐的主管道根部宜设双重阀门（6）进、出储罐群的主管道，在罐群的边界处应设隔断阀和“8”字盲板。86喷淋冷却甲醇具有较强的挥发性，甲醇罐在夏季操作时，固定顶储罐由于“小呼吸”作用造成的甲醇蒸气外逸损失是十分明显的，因此，有必要设置水喷淋冷却设施，以减少物料损失，并保证安全。87防止静电与雷击871防止和减少物料输送产生的静电，其主要内容包括（1）控制物料流速液体物料在管道中的流速越高，接近管壁处的速度梯度就越高，因而产生的静电量也越大。（2）控制进料方式甲醇液体经管道进入储罐时应设防冲击档板。如甲醇从顶部进入储罐，进料管应伸至罐底部，距底不大于100，以减少静电产生（3）防止水等杂质混入甲醇物料由于不同物质间的相对运动要产生静电，因此，应尽力防止水等杂质进入物料系统（4）管道、储罐等的接地与跨接静电荷的产生并不危险，实际的危险在于电荷的积聚，一旦储备到足够的能量，就会放电产生火花将可燃气体引燃引爆。故为了加速静电荷的释放，甲醇罐区内的管道、储罐上的导电不连续处应采用金属导体跨接，并进行静电接地处理（5）其它防静电设施除采取上述措施外，对大型甲醇罐区，在甲醇物料管线上还可设置静电缓和器、静电消除器等防止和减少静电荷积聚的设施。872防止雷击由于雷电在极短时间内放出巨大的能量，如果甲醇罐区内的易燃易爆区域遭受雷击，就易造成火灾、爆炸事故。为抑制和减少雷电的危害，应设置防雷装置，常见的有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器。针对甲醇罐区不同的储罐型式（如固定顶、浮顶），防雷设施的设置也各异。88消防设施881可燃气体报警及联动系统在甲醇罐区内存在着大量的可燃液体甲醇，当其蒸气在空气中的浓度达到爆炸下限时（67），遇火源就会着火甚至爆炸。因此，在易泄漏的部位（如人孔、法兰、阀门、机泵的密封点等）通常都设置固定式可燃气体检测报警器，以随时监测泄漏情况。当甲醇蒸气在空气中的浓度达其爆炸下限的2025时（即浓度为15），便发出声光信号报警，以提示尽快进行排险处理当浓度达爆炸下限的4050时（即浓度为3），报警的同时，应与消防水泵、喷淋冷却水、固定灭火系统、进入罐区的物料阀和通讯/广播等设施联动。882灭火系统对于甲醇罐区，主要的灭火设施有（1）固定式雨淋喷水灭火系统该系统由水喷头、传动装置、喷水管网、雨淋阀等组成。发生火灾时，系统管道内给水是通过火灾探测系统控制雨淋阀来实现的，并设有手动开启阀门装置。只要雨淋阀启动后，就可在它的保护区内迅速地、大面积地喷水灭火，降温和灭火效果十分显著。在夏季时，该系统也可作为喷水降温、减少储罐“小呼吸”损失之用（2）固定式低倍数泡沫灭火系统该系统由泡沫液储罐、泡沫比例混合器、泡沫液混合液管线、消防泵、泡沫产生器、阀门以及水源和动力源组成。对甲醇罐区，应选择液上喷射泡沫灭火系统，且泡沫液应具有抗溶性。此外，该系统不宜与灭火水枪同时使用。（3）移动式灭火系统在甲醇罐区，应设置足够的移动式灭火器。当发生局部小型火灾时，工作人员能够使用推车式、手提式灭火器将火灾迅速扑灭。常用的灭火药剂有二氧化碳灭火剂、干粉灭火剂、卤代烷灭火剂等（4）完善的消防水管网罐区内应按规范设置完善的消防水管网系统，该系统包括消防水池（罐）、消防水泵、环状管网、消防栓等。特别是消防泵应采用能在断电等紧急情况下迅速启动的驱动机，如柴油机。9泄爆方式确定及泄爆面积计算91泄爆方式材料作整体面层时，应采取防静电措施。散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑，并易于清扫。在地沟积聚的有效措施，且与相邻厂房连通处应采用防火材料密封。有爆炸危险的设备宜避开厂房的梁、柱等主要承重构件布置。92泄爆面积的计算本次设计选择2号厂房即蒸发车间进行泄爆方式的确定，根据建筑设计防火规范第341条，有爆炸危险的甲、丙类厂房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开护层。根据建筑设计防火规范表363厂房内爆炸危险物质类别与泄压比值甲醇应选择0110。本次设计选择C020。根据泄爆面积计算公式A10CV2/3式中，A为泄爆面积（M2）；C为泄压比值（M2/M3）；V为厂房体积（M3）。根据公式V6040819200M3，C020得A143405M2有以上可知，所选择厂房的泄爆面积为143405平方米。厂房面积为2400平方米，所以选择顶棚泄爆。10消防灭火器的配备101灭火器配置场所的火灾种类和危险等级1011火灾种类灭火器配置场所的火灾种类应根据该场所内的物质及其燃烧特性进行分类。本次设计选择2号库房进行灭火器的配备。灭火器配置场所的火灾种类可划分为以下五类1A类火灾固体物质火灾。2B类火灾液体火灾或可熔化固体物质火灾。3C类火灾气体火灾。4D类火灾金属火灾。5E类火灾（带电火灾）物体带电燃烧的火灾。甲醇气体火灾，以上分类可知，所选场所的火灾种类可划分为C类火灾。1012危险等级工业建筑灭火器配置场所的危险等级，应根据其生产、使用、储存物品的火灾危险性，可燃物数量，火灾蔓延速度，扑救难易程度等因素，划分为以下三级1严重危险级火灾危险性大，可燃物多，起火后蔓延迅速，扑救困难，容易造成重大财产损失的场所；2中危险级火灾危险性较大，可燃物较多，起火后蔓延较迅速，扑救较难的场所；3轻危险级火灾危险性较小，可燃物较少，起火后蔓延较缓慢，扑救较易的场所。甲醇属于甲类液体桶装库房,可以确定其危险等级为严重危险级。102灭火器的选择B类火灾场所应选择泡沫灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、二氧化碳灭火器、灭B类火灾的水型灭火器或卤代烷灭火器。极性溶剂的B类火灾场所应选择灭B类火灾的抗溶性灭火器。针对所选厂房的具体情况，选择碳酸氢钠干粉灭火器。103灭火器的设置1031灭火器的最大保护距离设置在B、C类火灾场所的灭火器，其最大保护距离应符合表81的规定。表101B、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据上表可知，所选场所的灭火器的最大保护距离为9米。104灭火器的配置1041一般规定1一个计算单元内配置的灭火器数量不得少于2具。2每个设置点的灭火器数量不宜多于5具。3当住宅楼每层的公共部位建筑面积超过100M2时，应配置1具1A的手提式灭火器；每增加100M2时，增配1具1A的手提式灭火器。1042灭火器的最低配置基准B、C类火灾场B所灭火器的最低配置基准应符合表82的规定。表102B、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