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第一章概述
1.1苯乙烯基本性质苯乙烯,又称乙烯基苯,分子式为C8H8,分子量为
104.14苯乙烯为无色至黄色的易燃油状液体,具有高折射性和特殊芳香气味,溶于乙醇、乙醚、甲醇、丙酮、二硫化碳,不溶于水储存时缓慢聚合,在有光、加热或有过氧化物时聚合加快苯乙烯有毒,其毒性中等,在空气中最大允许含量为100ppm苯乙烯是重要的有机合成单体,主要用于合成丁苯橡胶及聚苯乙烯树脂、聚酯玻璃钢和涂料等
1.2苯乙烯的危险性分析1.2.1苯乙烯的危险特性1.物理危险性根据常用危险化学品的分类及标志GB13690-92将苯乙烯划为第
3.3类高闪点易燃液体苯乙烯为可疑致癌物,具有刺激性,对人的眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用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、皲裂和增厚当苯乙烯浓度较高时,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,可致灼伤同时,苯乙烯对环境有严重危害,对水体、土壤和大气可造成污染2.化学危险性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,有引起燃烧爆炸的危险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,遇火源会着火回燃其有害燃烧产物为一氧化碳和二氧化碳
3.苯乙烯的急救措施皮肤接触脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤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分钟就医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,给输氧如呼吸停止,立即进行人工呼吸就医食入饮足量温水,催吐就医
4.灭火方法尽可能将容器从火场移至空旷处喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束灭火剂泡沫、干粉、二氧化碳、砂土用水灭火无效遇大火,消防人员须在有防护掩蔽处操作1.2.2苯乙烯的操作处置、储存与应急处理操作注意事项密闭操作,加强通风操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩),戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶耐油手套远离火种、热源,工作场所严禁吸烟使用防爆型的通风系统和设备防止蒸气泄漏到工作场所空气中避免与氧化剂、酸类接触灌装时应控制流速,且有接地装置,防止静电积聚搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏储存注意事项通常商品加有阻聚剂储存于阴凉、通风的库房远离火种、热源库温不宜超过30℃包装要求密封,不可与空气接触应与氧化剂、酸类分开存放,切忌混储不宜大量储存或久存采用防爆型照明、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和合适的收容材料应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入切断火源建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服尽可能切断泄漏源防止流入下水道、排洪沟等限制性空间小量泄漏用活性炭或其它惰性材料吸收也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗,洗液稀释后放入废水系统大量泄漏构筑围堤或挖坑收容用泡沫覆盖,降低蒸气灾害用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置1.3苯乙烯的包装方法和运输注意事项包装方法小开口钢桶;薄钢板桶或镀锡薄钢板桶(罐)外花格箱;安瓿瓶外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱运输注意事项铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备夏季最好早晚运输运输时所用的槽(罐)车应有接地链,槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电严禁与氧化剂、酸类、食用化学品等混装混运运输途中应防曝晒、雨淋,防高温中途停留时应远离火种、热源、高温区装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留铁路运输时要禁止溜放严禁用木船、水泥船散装运输第二章3000m3苯乙烯拱顶罐的设计注:大型常压储罐的材料一般用Q235-AQ235-B.2002年国家有关部门取消了Q235-A现在已不提倡再使用一般使用Q235-B其性能更好国家已大量生产资源丰富价格也经济.
2.1设计条件:内径D=
18.90m罐高H=
11.76m拱顶曲率半径Rn=D=
18.9m设计压力正压=2000Pa负压=500Pa设计温度–19~150度材质腐蚀裕度1mm焊缝系数1储罐材料Q235-A储罐圈板数
62.2试设计该罐
2.
2.1罐壁厚度罐壁厚度的计算公式为式中t--罐壁厚度mp--设计点压力Paρ--液体密度kg/m3g--重力加速度m/s2H--设计点的液头高度mD--储罐直径mφ--焊缝系数取取φ=1--罐壁材料的许用应力=113MPa按照上式计算的厚度如下为表2—1罐壁圈数罐壁高度m壁板厚度mm名义厚度mm
111.
769.
841029.
768.
36937.
767.
83845.
765.
73653.
763.
84561.
762.375第一圈的壁厚=1000+
905.
90.105Mpat1=mm下面几圈方法类似得到表格中的数据.为了保证连接强度底圈壁板立缝应与底边缘板的搭接焊缝相互错开200mm.为了减少焊接应力罐壁板上开孔与壁板立缝错开300环缝错开200以上相邻二层壁板立缝相互错开500以上.壁板开孔开孔必须设补强圈允许两块拼接但拼接焊缝应与壁板环焊缝平行.为了保证焊接质量和提供报警信息补强圈必须开M10信号孔.罐身焊缝分立缝环相向焊缝先焊立缝后焊环向焊缝.罐身环向焊缝搭接外侧连续焊接内侧为连续焊接.罐身底圈板与底板连接为丁字型焊接由于地板比底板厚因此壁板需要坡口采用细焊条小电流多层施焊先焊外边厚焊里边几个焊工同时对称施焊2.
2.2拱顶的设计拱顶板由中心顶板环向肋条径向肋条包边角钢组成..顶罐厚度计算t=
0.42Rnt—顶板计算厚度mmRn—拱顶曲率半径m环向肋条不得与包边角钢和罐壁相焊罐顶板与包边角钢的焊接应采取若顶结构内侧不焊为了减少焊接变形拱顶板采取分段逆向,对成位置同时焊接,内侧顶板与肋条采取断续接焊2.
3.3罐底的设计储罐底板如果渗漏不但易流出油品,导致火灾,并且修换储罐底板进行焊割施工也十分不便,是非常危险的作业由于底板下表面接触罐基容易受潮.而上表面又经常受到所储油品中沉积水分和杂质的影响,容易腐蚀所以罐底钢板的厚度应不小于4-6mm;对容积超过50000m3的油罐.底板厚度至少要在8mm以上同时罐底四周与身板连接处的应力较为复杂.要求采用较厚的钢板做底板外缘的边板一般容积小于3000m3的储罐.边板厚度应为4-6mm;5000m3-50000m3的储罐.边板厚度应为8-12mm按消防法和钢制焊接常压容器JB/T4735-97的规定1000m3≤V10000m3的浮顶罐罐底厚度为9mm.实际设计边缘板厚度为9mm中间板为6mm.
②制造工艺油罐的罐底是由若干块钢板焊接而成,直接铺在基础上,其直径略大于罐壁底团直径,伸出底圈壁板外缘的宽度一般为罐底边板6倍且不小于40mm中幅板与中幅板之间、中幅板与边缘板之间来用搭接焊接,边缘板与边缘板之间采用对接焊接焊接接口均采用射线探伤.中幅板一般采用Q235-A边缘板材料应与壁扳材料一致因为油罐的底板直接铺放在基础上,罐内液体重量是通过罐底传到基础上,所以底板基本上不受液体静压力的影响,但考虑到腐蚀问题、焊接工艺及底板不易检修等因素,底板不宜太薄.
2.3贮罐的附件布置1梯子平台,为便于操作人员取样,量油及对罐附件进行维护和管理应设置上罐的梯子,目前应用最广泛的是沿罐设置的盘梯,梯子的起始点应布置在便于操作的通道附近,并靠近在贮罐进出口接合管处,有环形圈梁结构的罐基础,应考虑罐壁上盘梯向下延伸的位置斜梯的耗钢量较大,占地面积也大,常用于较小容积的储罐,或多个小容器储罐联合布置在一起的罐组,多个储罐布置成联合的梯子和平台时,不宜将罐顶作为走行的通道沿罐顶的周边应设防护栏杆,或至少应在量油孔,透光空以及布置在罐顶周边的附件两侧个1m的范围内局部设栏杆,以便保证操作人员的安全,罐顶周边布置的附件处应设置操作平台,草丛梯子平台通向呼吸阀,透光孔等附件的通道上应做防滑踏步2量油孔主要用于测量储罐内的物料液面及取样的量油孔,操作相对频繁,应设在罐顶梯子平台的附近,对于设置盘梯的储罐,量油孔宜设在盘梯包角的内侧,距罐壁约1000mm,量油孔至罐底垂直的部位不得设置障碍物,如加热器,搅拌器等3透光孔透光孔宜设在罐顶距罐壁800到1000mm处,并与人孔或清扫孔相对称,当设置的透光孔在两个或两个以下时,应沿尬顶的周边匀称布置4人孔人孔设在罐壁的下部,距罐底一般去750mm处,应尽量布置在操作人员进出储罐比较方便的位置,并避开罐内的立柱,加热器等,当人孔的中心距地面的高度大于1200mm时,应在其下方设置操作平台,5清扫孔清扫孔应布置在远离罐前管道带的位置,便于清扫储罐及罐内残渣物的外运6放水管放水管应布置在储罐进出口接合管附近的位置,便于阀门集中操作,一般情况下放水管应设在罐壁的底部引出,如带放水管的排污孔,放水管是从罐底的外侧引出,锥形罐底则是从罐底的中心引出对于大容量的储罐的进出口结合管的外,其他放水管应沿罐壁匀称布置7呼吸阀通气孔液压安全阀,阻火器呼吸阀,通气管液压安全阀,阻火器应布置在罐罐顶的中心部位位置一台时,布置在罐顶的中心,设置的数量在两台以上时,应以罐顶的中心对称布置8液面计应设在盘梯包角外侧远离进出口结合,以避免进出物料液面的计算精度9高低液位报警器高低液位报警器应设在盘梯包角内侧,并布置在一条垂直线上,高液位报警器开口与盘梯踏步的垂直距离宜为
2.2m,低液位报警器应避免物料进出口的直接干扰,高低液位报警高度的确定原则如下,H2=H1-h1式中H2——高液位报警器安装度mH1——允许物料的最高储存高度mh1——最大进料量条件下,经10到15min后,罐内液位下降的高度.M第三章管道设计
3.1管道设计压力的选取原则
1.管道压力的设计
①管线的设计压力大于管道的最大工作压力
②装有安全泄放装置的管道设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力
③程设计规定需要计算管道的管道,其管壁厚度数据表中所列的计算压力即位该管道的设计压力与计算压力相对应的工作压力即位该管道的设计压力
2.计算温度的确定在不便于传热计算或实管壁温度的情况下,以正常过程中介质的(或最低)工作温度作为管道设计原则金属管道:a介质温度小于38℃的不保温管道,T=介质最高温度b介质温度不小于38℃的不保温管道,T=95%介质最高温度c外部保温管道,T=介质最高温度
3.工艺管道设计原则
①经济管径一个化工装置管道的投资占整个装置的10%—20%随管径的增大,管厚增大,还增大阀门和管径尺寸,增加了保温材料的用量,因此,计算管径应尽量选用较高的流速,以减少管径,随流速的增大,管内摩擦阻力就增大因此,在建设投资和操作费用之间寻找最佳综合点,该点成本最低
②压力降压管道是按阀门全开的情况下计算压力降的,即管道压力必须小于该管道允许压力降,否则流量(指工艺所需要最大流量)将低于所需值
③工艺控制要求
④满足介质安全输送规定
⑤满足噪声控制要求,管道系统在高速流,节流,气穴等情况下都会产生噪声,确定合理流速
⑥符合管材标准规范
3.2管径及材料的确定由于设计中两条管线的管径的尺寸已经给定设计时应考虑苯乙烯的特性如腐蚀性含固体颗粒情况等流动状况温度等原因参照价格和供应情况同时满足经济安全性决定采用何种材质在设计中两条管线的长度和管径已给定故不需要计算管径和长度输送苯乙烯时温度要低于20℃压力在-
0.5-2KPa具有腐蚀性查有关资料应选用无缝钢管无缝钢管是化工生产中使用最多的一种管型,他的特点是质量均匀,强度高,因而管壁较薄,根据材质的不同,可以分为普通(碳)钢管,优质钢管,低合金钢管,不锈钢管,根据加工方法的不同,可以分为冷拨管,热扎管根据用途可分为高压用,中低压用,低温用等各种钢管根据管材标准规范查资料优质钢(20钢)两管的标准尺寸如表3—1英寸公称直径mm公制外径mm英制外径mm厚度mm8DN20021921956DN
1501592194.5根据下表3—2来选用钢管类型外径mm壁厚mm管长m冷拨管32-
6302.5-
7.54-
12.5热扎管2-
1500.25-
141.5-9热扎管的最高工作温度为200℃因此选用优质钢(20钢)制成的热扎管
3.3管道的保温设计
3.
3.1保温设计的目的1防止热损失2防止因蒸发造成的热损失3防止内部流体的状态变化4便于控制温度5提高操作人员的安全性操作效率6防止泄露7防止火灾8耐火层
3.
3.2保温材料的安装管线保温通常是用保温管壳成型品进行施工用的象硅酸钙的软材料,材料的种类多,对于低压蒸汽或者冷,热水管线等的保温保温壳的长度在JIS中根据种类将范围规定为500到1000mm没层的厚度随罐路的不同而异厚度范围为20到75mm,当厚度超过76mm时,要采用双重叠保温普通配管部分的保温施工所用的保温管壳正常用渡锌铁丝进行固定,每隔200--300mm用直径为
1.2mm的镀锌铁丝捆一道铁丝要拧紧表面处不得扭弯二层保温时要先固定好第一层,然后在第一层的上面再固定在第二层保温管壳的接缝不得重叠,
3.4管线的保冷设计
3.
4.1保冷目的:
①防止结露
②提高经济效益
③保证操作稳定
④防止结冰冷冻
⑤保护管道
3.
4.2保冷材料的选择管线保冷大都是用发泡的泡沫塑料成型管壳这些成型品有从毛坯中截切出来的,也有在圆筒形的模具中经发泡制成的截切的保温壳其低温收缩系数一般都比较大,而且桥墩也低1与保温施工防潮方法不同不仅要安装足以防潮的外防护层,还要对长方形和圆形接缝出的密封材料的选择恩台进行细致的研究2当包冷层的厚度超过75mm时,最好分二层进行施工此时,内部温度相当低则对第一层和第二层的包冷材料分别选择不同的材料3使用聚苯乙烯泡沫官壳时,高温下熔融的沥青或溶剂类物质对聚乙烯有腐蚀作用,所以,不能用这些材料作密封可用以醋酸发乙烯醋为主,能溶于乙醇的溶剂作密封泡沫塑料官壳由毛坯加工的,也有在圆形模具中经发酵制成的截切的官壳一般其温度收缩率大而且强度也比较弱4泡沫玻璃为无机物,不燃烧但其导热率大,则只用于对防火要求高或极低的场合,它是由毛坯截切而成的施工时,在接缝处要用密封材料进行密封主要用扁钢加以固定它质脆易坏,所以,最好不要用铁丝固定
3.
4.2冷缩
1.在低温下,管线材料(金属)及保冷材料都会发生冷缩现象应据其收缩量的不同相应地变更施工方法1当保冷材料的冷缩率管子的冷缩率时管子与保冷材料之间可能产生缝隙并发生对流传热,为避免发生,在保冷材料的接缝处填充像石棉和玻璃棉那样的具有缓冲性能的材料2保冷材料收缩率不太大时在收缩率比较小或温度不太低,,收缩的绝对值小时,即使产生一定的间隙也没有太大的问题另外,当用收缩率比较小的保冷材料进行二层以上的施工时,内层会因温度低而产生间隙此时,保冷材料之间不但无间隙,反倒会使外层贴的更紧密3保冷材料收缩率比管子小时在保冷材料中变压缩率影响的无机纤维材料和泡沫玻璃无机纤维材料因具有弹性,所以能够吸收应力因泡沫玻璃是刚体的,受压后会导致损坏为防止压缩应力的破坏,在接缝出加入缓冲材料
2.弯曲、异形处的保冷不规则部分弯头、三通、阀门、转动机械的保冷,可用成型的预制块,也可用现场发泡的聚氨脂泡沫塑料进行施工
3.需要维修的部位保冷对于法兰、人孔等要使用容易拆除保冷层的预制块并用密封材料将连接处黏接,里层用石棉、玻璃棉等天才使之成为易于维修的结构第4章泵的选择
4.1.化工用泵的要求化工用泵应满足一般工艺要求,并考虑结构简单,操作方便;运转可靠,使用寿命长;性能良好,效率高,并符合装置的运转特性;零部件互换性高,容易更换,维修方便;价格低廉等因素因化工用泵所抽送的液体性质和一般泵不同,另外,化工装置的特点要求长期运行,故还必需提出如下要求
(1)耐液体腐蚀、磨损、使用寿命长(耐腐蚀泵或泥浆泵)
(1)密封性能可靠(屏蔽泵或磁力泵)
(1)操作性能稳定、低噪音、小振动、运转周期≥8000小时
(1)要求高吸入性能,即必需净吸入头NPSHr小的泵(液态烃泵、双吸式离心泵)
(1)符合流程计量精度要求(计量泵)
(1)适应低流量、高压力、高扬程的要求(简式泵、高速部分流泵、多级泵)2.泵型号的确定
(1)泵型号的选择因离心泵结构简单,输送液无脉动、流量调节简单,因此除离心泵难以胜任的场合外,应尽可能的选用离心泵
(2)泵系列和材料的选择根据工艺装置参数和介质特性选择泵的系列和材料
(3)泵型号的确定泵样本给出额定流量Q、额定扬程H、对黏性介质应换算成输送清水时的流量Q和扬程H
4.2流量的计算流量选泵时通常可直接采用最大流量,如不给出最大流量值时,取正常流量的
1.1倍苯乙烯1500米8in输送管道的外径do=219mm壁厚为5mm20℃时的密度ρ=
0.9059g/cm3,黏度Pa*S内径di=219-2=
0.209m灌装时苯乙烯的流速不应小于3m/s为了限制产生静电苯乙烯在管道中流动时的流速与管径应满足以下的公式:u2diu
1.75m/s综上两个条件,为了计算方便取u=
1.75m/s管道的流量Q==
0.0514m/s
4.2扬程的计算扬程一般取正常需要扬程的
1.05~
1.1倍管道阻力
434.254000湍流=
0.0122=
134.08J为了计算方便,设局部阻力损失大约为hf*20%总阻力损失为
160.896J由伯努利方程得所以式中——总阻力损失WS——输送流体的机械能HL——压头——损失压头设Z1=0Z2=
11.76mu1=
1.5m/su2=0P1=P2=
160.84/
9.81=
16.40m则==
16.40+
11.76-
1.752/2*
9.81=
28.16mHe=
1.05=
29.57mNe=ρgVHe=
905.9×
9.81×
0.0514×
29.57=
14.178Kw根据上面所得到数据选择两台相应的离心.第五章平面布置根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92规定(1999年局部修订条文
5.1贮罐区的设置1.贮罐总和贮罐个数的限制固定顶罐组总容积不应大于12000m,固定顶贮罐区的总容积为V总=2*3000=6000m,小于规定,符合上述条件2.贮罐成排布置时,其罐组内的贮罐不应超过两排,由于该设计只有两个贮罐,故可不考虑这条原则3贮罐内相邻罐的防火间距为防止一罐失火殃及邻罐的安全和便于灭火操作,相邻罐之间留有一定的防火间距表5—1V3000m3拱顶罐之间的间距油品类别防火间距甲B乙类
0.6D不宜大于20m丙A类
0.4D不宜大于50m丙B类5m由于苯乙烯属于乙类易燃液体,根据上表可得拱顶罐之间的间距d=
0.6D=
0.6*
18.90=
11.34m为了方便取d=12m.
5.2防火堤的设置地上可燃液体贮罐一旦发生爆裂或爆炸可燃液体便会流至罐而造成漫流和火灾蔓延并使漫流的火焰难以扑灭,因避免造成应设防火堤1.防火堤的有效容积的确定防火堤的有效容积的大小使依据一旦罐组内油罐爆炸,其内部液体流出国家规范规定防火堤的有效容积不应小于一个固定顶贮罐的最大容积由于贮罐区只有两个拱顶罐,而且都是3000m3因此,根据规范可以确定防火堤的有效容积应小于3000m3,为了计算方便取V=3000m32.防火间距的确定由实践可知,当储罐壁某处破裂火穿孔时,其最大水平喷洒距离相当于罐高的1/2因此,立式贮罐拱至防火堤内脚线的距离不应小于罐高的一半由拱顶罐的高度H=
11.76m3拱顶罐至防火堤内脚线的距离L=*H=*
11.76=
5.88m3为了方便取L=6m33.防火堤高度的确定立式贮罐防火堤的高度应为计算高度再加
0.2m不应低于1m,且不高于
2.2m,在这里做粗略的计算.贮罐区的面积S=2000mV=3000m因此,取h=V/S+
0.2=3000/2000=
1.5+02=
1.7m4.为了节约用地,防火堤宜采用砖,石结构建造,其墙体应承受所容纳液体的静压,并不应有渗漏现象4.管道穿堤处应采用不燃材料严实密封5.在防火堤内雨水沟堤处,应设置防火可燃流出堤外的措施6.在由于h=
1.7m故根据有关规定,在防火堤的不同方位上应设置两个以上的人行台阶或坡道,隔堤应设台阶见附件中图2苯乙烯罐区内的防火间距及安全距离
5.3消防车道的设置1.防车道的设置要求
(1)工艺装置区,罐区,可燃物料装卸区及其他库区,应设环行消防车道,当受地形条件限制时,可设有回车场的尽头或消防车道
(2)液化烃,可燃液体的储罐区与消防车道的距离,应使任何储罐中心至不同方向的消防车道的距离均不应大于120m
(3)当装置宽度大于60m时,应在装置内设置可供消防车道得以贯通式通路,其宽度不应小于4m,净空高度不应小于
4.5m净宽
(4)罐组与周围消防车道之间,不宜种植绿篱或茂密的灌木丛
(5)油罐之间宜设宽度不小于
3.5m的消防道路与环行消防车道相连
(6)油罐区消防车道与防火堤坡脚线之间的距离不应小于3m
(7)消防车道穿过建筑物门洞时其净宽和净高不应小于4m门垛之间的净宽不应小于3m
(8)消防车道的宽度不应小于
3.5m道路上空有管架等障碍物时其净高不应小于4m
(9)环行消防车道至少应有两处与其他车道连通,尽头式车道应设回车道或面积不小于12m*12m的回车场消防车道的设计应遵循上面的规范总平面设计图见图3第六章消防设计
6.1泡沫灭火系统泡沫灭火系统亦称空气泡沫灭火系统是可拥液体储罐区、厂房和库房的重要灭火设施按发泡倍数的高低分为低倍数泡沫灭火系统和高倍数泡沫灭火系统两种设备系统包括泡沫灭火设备和消防冷却用水设备两部分根据苯乙烯储罐的特性及苯乙烯是乙类液体应选低倍数泡沫灭火系统固定式低倍数泡沫灭火系统一双由消防水泵、消防水池、泡沫液罐、比例混合器、混合液管线、泡沫室或泡沫产生器或泡沫喷头等组成该灭火系统主要适用于总储量>500m独立的非水溶性甲、乙、丙类液体储距区固定式低倍数泡沫灭火系统按水与泡沫液的混合方法常见的有以下两种流程
①环泵比例混合流程泡沫比例混合器安装在水泵的出水管与吸水管的旁通管上,利用喷射泵原理混合器产生负压,将泡沫液按比例吸入,送至水泵吸水管.通过水泵的搅拌作用形成泡沫混合液,送至泡沫室或泡沫喷头和泡沫栓等处,产生泡沫灭火
②压力比例罐混合流程压力比例罐混合流程的特点是泡沫液罐靠近保护设备,在有高压或临时高压给水系统的石油化工厂、露天生产装置区等场所使用较方便,泡沫混合汉管线的线路较短,其缺点是泡沫液绍分散在不同地点,管理不便适用于较小的油罐区压力比例罐泡沫流程的泡沫液罐在水压的推动下,使泡沫液流至比例混合器因此,在泡沫液罐的压力和比例混合器的吸力两者作用下,使泡沫液和水进行混该流程压力损失较小,泡沫混合液输送距离较远,能在水压较低的情况下工作
6.2设计主要参数的确定
1.泡沫供给强度和连续供给时间泡沫供给强度系指单位时间内向单位液面亡供应的泡沫员
①低倍数泡沫灭火系统泡沫混合液的供给强度及连续供给时间,应根据不同液体的要求确定非水溶性可燃件液体泡沫混合液供给强度和连续供给时间不应小于表6—1非水溶性可燃性液体泡沫台液供给强度和连续供给时间液体类别供给强度/[L/min.m2]连续供给时间/min固定式移动式甲、乙类
6.
08.040丙类
6.
08.030由苯乙烯是乙类液体,故泡沫供给强度
6.0L/min.m2,连续供给时间时间是40min
②液下喷射泡沫灭火系统,不应用于水溶性甲、乙、丙类液体储罐,也不宜用于外浮项和内浮顶储蘸固定顶苯乙烯储罐,可采用液下喷射泡沫灭火系统,选用氟蛋白泡沫液时,应符合下列要求a泡沫混合液的供给强度不应小于6L/min.m2,泡沫发泡倍数宜按3倍计算b泡沫进入苯乙烯的速度,不宜大于3m/sc泡沫喷射口官采用向上斜的口型,其斜口角度宜为45,喷射管伸人罐内的长度不得小于喷射管直径的10倍当只有一个喷射时,喷射口宜设在储罐中心;当没有一个以上喷射口时,应均匀设置,且各喷射口的流量应大致相同e泡沫喷射口安装高度,应在储罐积木层之上泡沫喷射口设置数量不应小于表6—2的要求表6—2泡沫喷射口设置数量储罐直径/m喷射口数量/个〈23123—332〉333固定顶苯乙烯储罐的直径为
18.9m故应设喷射口2个
2.燃烧液面积A固定顶苯乙烯储罐液上的燃烧面积应按储罐横截面面积计算.A=
0.785D2A=
0.
78518.90=
14.8356m23泡沫消防用水量泡沫消防用水量包括灭火用水量和冷却用水量两部分
①冷却用水量冷却用水量又分为着火油罐冷却用水量和邻近油罐冷却用水量两部分储罐区的冷却用水量,应按一次灭火最大需水量计算距着火罐壁1.5倍直径范围内的相邻储罐应进行冷却,其冷却水的供给范围和供给强度不应小于下面规定的范围固定顶苯乙烯储罐冷却水的供给范围不应小于罐周长的一半,为
29.673m供给强度不应小于为
0.2L/s.m
②灭火用水量灭火用水量按配制泡沫的用水量计算
3.泡沫灭火设施的设置
(1)泡沫栓的设置泡沫栓是固定式空气泡认混合液管线上设置的供移动式泡沫管枪使用的水带接口在设有固定泡沫灭火设备的苯乙烯罐区室外应设置泡沫栓;苯乙烯罐区泡沫栓数量应按扑救流散液体火焰的要求确定,每个泡沫栓按供应一支PQ8型泡沫管枪计算油罐区的泡沫桂应设在防火堤之外2液上喷射泡沫灭火系统泡沫产生器的设置
①固定顶储罐距的泡沫产生器型号及数量,应根据计算所需的泡沫混合液流量确定,且设置数量不应小于表6—3的要求表6—3储罐直径/m泡沫产生器设置数量/个〈10110—202苯乙烯储罐泡沫产生器数量应取2个6.
3、泡沫灭火系统的检查与维护管理1.低倍数泡沫灭火系统的检查与维护管理泡沫灭火系统验收应制定使用、维护保养和检查制度岗位操作规程公布在消防泵房的设备附近同时培训专职和兼职稍防人员,这些人员应定期对系统进行操作、维修、检查和试验为确保灭火系统处于良好的准工作状态,应根据系统的类型及该系统对整个企业的安全重要性来制定周检、月检、季检、半年检及年检的制度对采用固定式泡沫灭火系统的独立的大型油库,检查和维修要求如下1周检
①启动泵,看能否按时启动
②管道和阀门有无泄漏
③管道和泡沫产生器有无损坏
④全部操作装置和部件是否完好
⑤消防泵能否正常供水,压力是否适宜以上各项检查中发现问题应立即修理或更换2月检除周检内容外,还应对操作者进行检查,对系统中设备的性能、用途、作用的掌握程度3季检应对全部电气装置和报警系统进行检查和试验4半年检
①检查产生泡沫的有关装置如检查泡沫比例混合器、泡沫产生器有无机械损伤、腐蚀、空气人口有无堵塞,以及所有阀件手动是否灵活
②检查管道对地上管道进行压力试验,以检查这些管道有无腐蚀及机械损伤对地下管道应至少5年检查1次
③检查过滤器检查用过或做过流量试验后的清扫情况
④检查报警和自动设备、自动和手动装置,看其性能是否正常良好
⑤对泡沫液及其储存器进行检查检查设备是否被损坏,液位高低是否符合要求5年检除了半年检查的项目,还要对泡沫液的成分和性进行分析测试将泡沫液样品送交检测中心进行分析测试或交生产厂家进行化验分析仔细检查储存泡沫液的容器内有无沉淀物或沉降物半固定式泡沫灭火系统也应根据具体情况,制定行之有效的检查和维修制度第七章流量计的选择
7.1质量流量计的作用在工业生产中,由于物料平衡、热平衡以及储存、经济核算等所需要的都是质量,并非体积所以在测量工作中,常常需要将已测出的体积流量,乘以密度换算成质量流量由于密度是随流体的温度、压力而变化的,因此,在测量体积流量时,必须同时检测出流体的温度和压力,比较麻烦采用测量质量流量的测量方法,直接地测出质量流量,无需进行上述换算,不仅有利于提供准确流量,而且对于航天工业,尤为重要
7.2流量计的方法和原理测量质量流量的方法主要有两种方式直接式和推导式直接式是检测元件直接反映出质量流量;推导式是同时检测出体积流量和流体的密度,通过计算器的出与质量流量有关的输出信号许多直接式的测量方法和所有推导式的测量方法,其基本原理都是基于质量流量的基本方程式,qm=ρuA,如果管道的流通面积A为常数,对于直接式质量流量测量方法,只要检测出与ρu乘积成比例的信号,就可以求出流量,而推导式测量方法,是由仪表分别检测出密度ρ和流速u,再将两个信号相乘作为仪表输出信号应该注意,对于瞬变流量和脉动流量,推导式测量方法检测到的是按时间平均的密度和流速;而直接式测量方法是检测动量的时间平均值因此,认为,推导式测量方法,不适于测量瞬变流量除上述的两种方法外,在现场还常常采用温度、压力补偿式的测量方法即同时检测出流体的体积流量和温度、压力,并通过计算器自动转换成质量流量这样的方法,对于测量温度和压力变化较小,服从理想气体定律的气体,以及测量密度和温度成线性关系(温度变化在一定范围内)的液体,并在流体组成已定时,自动进行温度、压力补偿还是不难的然而,温度变化范围较大,液体的密度和温度不是线性关系,以及高压时气体变化规律不服从理性气体定律,特别是流体组成变化时,就不宜采用这种方法直接式质量流量测量方法有多种,有差压式测量方法,角动量式测量方法,迈纳斯效应测量方法科里奥利力测量方法等1差压式测量方法是利用孔板和定量泵组合实现质量流量测量2角动量式测量方法这种方法的基本原理是,在与流速轴向正交的方向上,施加一个力,使流体产生一个角加速度,则流体动量矩的变化与质量流量成正比3迈纳斯效应测量方法当流体在横向流过一个绕自己的轴而转动的圆柱体时,便要产生一个横向力,这个力既垂直于流向又垂直于圆柱体的旋转轴,这个现象称为迈纳斯效应应用这个效应测量质量流量的方法
7.3在苯乙烯管道中采用差压式测量方法在主管道上安装两个结构和尺寸完全相同的孔板A和B,在副管线上装置两个定量泵,并且两者的流向相反见,流经孔板A的体积流量为Q-q,流经孔板B的流量为Q+q根据差压式测量原理可写出如下关系式中K为常数;ρ为流体的密度;Q为主管道的体积流量;q为流经定量泵的流量由上式得在设计中采用定量泵的流量大于主管道的流量则孔板前后的压差:当当-若将此关系代入上式得当定量泵的循环流量一定时,孔板A与B的压差值与流经主管道的液体流量ρ、Q成正比因此,测出孔板A、B前后的压差,便可以求出质量流量注意这种测量方法定量泵的流量要大于主管道流量,并且要用两个定量泵,第八章制冷系统为了低温储存苯乙烯需要对苯乙烯进行保冷这就需要设计冷冻水机组和循环水冷却系统8.1冷冻机组的选择依据
1.制冷能力大,而且,大型离心式制冷压缩机的效率接近现代大型立式活塞式制冷压缩机
2.结构紧凑,质量轻比同等制冷能力的活塞式制冷压缩机轻80%-90%,占地面积可减少一半左右
3.没有磨损部件,工作可靠,维护费用低
4.运行平稳,振动小,噪声较低;运行时,制冷剂中不混有润滑油蒸发器和冷凝器的热性能好
5.能够合理利用能源,大型离心式制冷压缩机耗电量非常大为了减少发电设备,电动机以及能量转换过程的各种损失大型离心式制冷压缩机(制冷量在3500-4500kw以上)可用蒸汽汽轮机或燃气轮机直接驱动甚至在配以吸收式制冷机达到经济合理地利用能源.
6.离心式制冷压缩机的转数很高对于材料强度加工精度和制造质量均要严格要求否则易于损坏且不安全.
8.2冷冻系统苯乙烯的冷冻循环冷却水系统采用敞开式循环冷却系统,其原理是冷却水流经水冷器后被工艺介质加热成为热水热水基本不排放.经过冷却后返回系统反复使用.即冷水被加热成热水热水被冷却成冷水冷水在加热热水在冷却循环不止.因而大大节约了用水.敞开式循环冷却系统冷却设施分为冷却池,喷水池和凉水塔
8.3制冷机房的设计制冷机房也称冷冻站的设计大体有以下几个步骤:
1.确定制冷机房的总冷负荷.制冷机房的总冷负荷应包括用户实际所需的制的温度确定.
2.确定制冷机组类型.包括制冷方式制冷剂种类冷凝器冷却方式.
3.确定制冷系统的设计工况.冷凝温度根据冷凝器的冷却方式和冷却介质的温度确定.
4.确定制冷机组容量和台数.设计制冷机房时一般选择2~3台同型号的制冷机组台数不宜过多.除特殊要外可不设置备用制冷机组.
5.设计水系统.确定冷冻水和冷却水系统形式选择冷冻水泵和冷却塔的规格和台数.进行管路系统设计计布置冷冻机算.第九章工程相关的安全管理
9.1开车管理
1.开车前的准备在检修作业结束前,检修负责人应会同生产人员和安全检查员进行一次安全检查检查的内容首先检查检修的项目是否全部按计划完成,是否有漏项;要求进行测厚、探伤等检查的项目,是否按规定完成了;检修的质量是否符合规定检查设备及管道内是否有人、工具、手套等杂物遗留,在确认无误后,才能封盖设备,恢复设备上的防护装置检查检修现场是否做到“贡丸料净场地清”和所有的通道都畅通的要求对检修换下来的带有有毒物质的旧设备、管线等杂物,要有专人负责进行安全处理,以防后患有污染的工业垃圾,要在指定的地点销毁或堆放
2.试车验收在检修项目全部完成和设备及管线复位后,要组织生产人员和检修人员共同参加试车和验收工作根据规定分别进行耐压试验、气密试验、试运转、调试、负荷试车和验收工作在试车和验收前应做好下列工作
(1)盲板要按要求进行抽堵,并作好核实工作
(2)各种阀门要正确就位,开关动作灵活好用,并核实是否在正确的开关状态
(3)检查各种管件、仪表、孔板等是否齐全,是否正确复位
(4)检查电机及传动机械是否按原样接线,冷却及润滑系统是否恢复正常,安全装置是否齐全,报警系统是否好用各项检查无误后方可试车试车合格后,按规定办理验收手续,并有齐全的验收资料其中包括安装记录、缺陷记录、试验记录,主要零部件的探伤报告及更换清单试车合格、验收完毕后,在正式投产前应拆除临时电源及检修用的各种临时设施撤除排水沟、井的封盖物
3.装置开车装置的开车必须严格执行开车的操作规程在接受易燃易爆物料之前,设备和管道必须进行气体置换将排放系统与火炬联通并点燃火炬接受物料应缓慢进行注意排凝,防止管线及设备的冲击、震动接受蒸汽加热时,要先预热、放水,逐步升温、升压各种加热炉必须按程序点火,严格按升温曲线升温开车正常后检修人员才能撤离厂有关部门要组织生产和检修人员全面验收,整理资料,归档备查
9.2堵漏技术1不停车带压密封技术的原理不停车带压密封技术是以流体介质在功态下建立密封结构即介质处于合温度有压力和流动状态下,建立起密封结构,从而消除泄漏.基于达—原理,当生产装置某—部位因某种原因造成泄漏时应将特定的夹具安装在泄漏部位,使夹具与泄漏部位的部分表面构成一个新的带封空间,然后用专门的高压注射枪或挤出工具将具有热固性或热塑件的密封剂注人并允满密闭空间,堵塞泄漏缝隙和通道密封剂在一定温度下迅速固化.在泄漏部垃外围建立起一个硬固的新的密封结构层.从而消除泄漏2不停车带压密封技术的特点1在始漏过程中.不需要停车不需要动火不影响生产的正常进行安全迅速;2泄漏部位不须作特殊处理,不破坏原来的密封结构,使可进行密封操作且保持原来密封面免遭介质冲刷,为以后的修建和使用创造条件;3带压密封建立的新密封结构、密封剂剂粘在金属上,很容易地从泄漏部位拆下来,为以后检修工作带来方便
3、不停车带压密封技术的适用范围1泄漏类型和部位化工生产中发生的泄漏通常有4种类型1静密封点泄漏最常见的是法兰垫片损坏引起的泄漏其次是阀门泄漏,主要发生在阀盖和填料确等部位;2焊接点泄漏包括焊接砂眼和焊接裂缝等;3腐蚀和磨损引起的泄漏包括设备和管道的弯头、变径处出现的局部磨损穿孔和点腐蚀穿孔;4铸件缺陷泄漏它常发作在阀体和机泵的缸体亡2.不停车带压密封技术适用的泄漏部位1法兰管法兰和没备法兰;2管道走管、弯头、三通等;3阀门阀盖法兰、填料函、阀体裂缝等;4设备设备填料箱、局部磨损穿孔及点腐蚀穿孔等3不停车带压密封技术适用的介质、温度和压力它所的介质包括水、水蒸汽、压缩空气、氮气、氢气、氧飞、煤气、石油汉化气、烃类、酸、碱、氨、热油载体、溶剂及各化学气体和液体等流动介质泄压介质-100℃——500℃泄压介质压力真空——20Mpa或更高
9.3停车管理化工生产具有高温、高压、腐蚀性强等特点,因此化工设备、管道、阀件仪表等在运行中易于受到腐蚀和磨损为了维持正常生产,尽量减少非正常停车给生产造成的损失,必须加强对化工设备的维护、保养、检测和维修
1.装置的安全停车与处理化工装置在停车过程中,要进行降温、降压、降低进料量,一直到切断原燃料的进料,然后进行设备清空、吹扫、置换等工作各工序和各岗位之间联系密切,如果组织不好、指挥不当、联系不通或操作失误都容易发生事故因此,装置的停车和处理对于安全检修有着特殊的意义
(1)停车前的准备工作
①编写停车方案在装置停车过程中,操作人员要在较短的时间内完成许多操作,因此劳动强度大,精神紧张虽然各车间存有早已编好的操作规程,但为了避免差错,还应当结合本次停车检修的特点和要求,制定出具体的停车方案,其主要内容应包括停车时间、步骤、设备管线倒空及吹扫流程、丑堵盲板系统图还要根据具体情况制定防堵、防冻措施对每一步骤都要有时间要求、达到的指标,并有专人负责
②做好检修期间的劳动组织及分工根据每次检修工作的内容,合理调配人员,分工明确在检修期间,除派专人与施工单位配合检修外,各岗位、控制室均应有人坚守岗位
③进行检修动员在停车检修前要进行一次检修的动员,使每个职工都明确检修的任务、进度,熟悉停开车方案,重温有关安全制度和规定,以提高认识,为安全检修打下扎实的思想基础
(2)停车操作停车方案一经确定,应严格按照停车方案确定的时间、停车步骤、工艺变化幅度,以及确认的停车操作顺序图表,有秩序地进行停车操作应注意下列问题
①降温降压的速度应严格按工艺规定进行高温部位要防止设备因温度变化梯度过大使设备产生泄露化工装置,多为易燃、易爆、有毒、腐蚀性介质,这些介质漏出会造成火灾爆炸、中毒窒息、腐蚀、灼伤事故
②停车阶段执行的各种操作应准确无误,关键操作采取监护制度必要时,应重复指令内容,克服麻痹思想执行每一种操作时都要注意观察是否符合操作意图例如开关阀门动作要缓慢等
③装置停车时,所有的机、泵、设备、管线中的物料要处理干净,各种油品、液化石油气、有毒和腐蚀性介质严禁就地排放,以免污染环境和发生事故可燃、有毒物料应排至火炬烧掉,对残留物料排放时,应采取相应的安全措施停车操作期间,装置周围应杜绝一切火源
④开关阀门的操作一般要缓慢进行,尤其是在开阀门时,打开头两扣后要停片刻,使物料少量通过,观察物料畅通情况,然后再逐渐打开,直到达到要求为止
(3)抽加盲板化工生产装置之间、装置与贮罐之间、厂际之间,有许多管线相互连通输送物料,因此生产装置停车和检修,在装置退料进行蒸煮水洗置换后,需要在检修的设备和运行系统管线相接的法兰接头之间插入盲板,以切断物料串金检修装置的可能抽加盲板应注意以下几点
①抽加盲板工作应由专人负责,根据工艺技术部门审查批复的工艺流程盲板图,进行抽加盲板作业,统一编号,作好抽加记录
②负责盲板抽加的人员要相对稳定,一般情况下不随意换人
③抽加盲板的作业人员,要进行安全教育,交代落实安全技术措施
④登高作业要考虑防坠落、防中毒、防火、防滑等措施
⑤拆除法兰螺栓时要逐步缓慢松开,防止管道内余压或残余物料喷出;发生意外事故,加盲板的位置应在来料阀的后部法兰处,盲板两侧均应加垫片,并用螺栓紧固,做到无泄漏
⑥盲板应具有一定的强度,其材质、厚度要符合技术要求,原则上盲板厚度不得低于管壁厚度,留有把柄,并于明显处挂牌标记
(4)置换、吹扫和清洗为了保证检修动火和罐内作业的安全,检修前要对设备内的易燃易爆,有毒气体进行置换;对易燃、有毒液体要在倒空后,用惰性气体吹扫;对积附在器壁上的易燃、有毒介质的残渣、油垢或沉积物要进行认真的清理,必要时要人工刮铲、热水煮洗等;对酸碱等腐蚀性液体及经过酸洗或碱洗过的设备,则应进行中和处理附件
1.拱顶罐简图1进料口ab罐顶喷淋水入口cd钢带液位计口e液压安全阀h量油孔k透光孔L温度计t膨胀口u呼吸阀f.1—罐底2—罐壁3—拱顶4—梯子平台2图苯乙烯罐区内的防火间距及安全距离图3总平面设计图参考文献
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