防火防爆课程设计

沈阳航空航天大学 防火防爆课程设计

目录

1 前言 ....................................................... 1 2 工程概况 ................................................... 2 3 工程项目分析 ............................................... 3

3.1 甘油生产工艺流程分析 ............................................................................................. 3 3.1.1 生产工艺简介 ...................................................................................................... 3 3.2 生产中主要危险 ......................................................................................................... 4 3.3 主要危险控制 ............................................................................................................. 4 3.4 工艺环节的划分 ......................................................................................................... 5 3.4.1 生产区 .................................................................................................................. 5 3.4.2 仓储设施 .............................................................................................................. 5 3.4.3 其他设施 .............................................................................................................. 6

4 区域划分 ................................................... 8 5 总平面的布置 ............................................... 9

5.1 分区布置 ..................................................................................................................... 9 5.2 火灾危险类别的确定 ................................................................................................. 9 5.2.1 环氧氯丙烷-甘油及生产原料的理化性质简介 ................................................. 9 5.2.2 火灾危险类别的确定 ........................................................................................ 10 5.2.3 仓储区火灾危险分类 ........................................................................................ 12 5.3 耐火等级的确定 ....................................................................................................... 13 5.3.1 生产区 ................................................................................................................ 13 5.3.2 仓储区 ................................................................................................................ 13 5.3.3 办公生活区 ........................................................................................................ 14 5.3.4 其他设施区 ........................................................................................................ 15 5.4 防火间距 ................................................................................................................... 16 5.4.1 防火间距设计原则 ............................................................................................ 16 5.4.2 防火间距的确定 ................................................................................................ 17

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6 二氯丙醇合成车间防爆电气的设计 ............................ 18

6.1 划分爆炸危险区域 ................................................................................................... 18 6.2 防爆电气的选择 ....................................................................................................... 18 6.2.1 爆炸性混合物分级分组 .................................................................................... 18 6.2.2 防爆电气选择 .................................................................................................... 18

7 废油燃烧炉车间泄爆方式确定及泄爆面积计算 .................. 21

7.1 泄爆面积的计算 ....................................................................................................... 21 7.2 泄爆方式 ................................................................................................................... 21

8 环氧氯丙烷水解制甘油车间的灭火器配置 ...................... 23

8.1 确定环氧氯丙烷水解制甘油车间的火灾种类及危险等级 ................................... 23 8.2 相关计算 ................................................................................................................... 23 8.3 灭火器的设置与配置 ............................................................................................... 25

总结 ........................................................ 26 参考文献 .................................................... 27

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1 前言

当今社会，随着社会的进步、科学的不断发展，化工厂品已在人们生活中起到越来越重要的作用了。无论是衣食住行，还是从事各种生产活动都离不开化工产品。如化肥、燃料、石油、橡胶、合成纤维??化学工业已经成为国民经济建设最重要的支柱产业之一。

随着社会的发展和人类文明的进步，化学工业也逐步进入了成熟阶段。人们在进行化工产品生产时，不仅要考虑个别工厂的经济效益，同时还要考虑到整个社会的总体效益。人们也越来越重视环境、安全等问题了。现在的化工企业是以最小的代价来取得最大的收益的。

但是由于化学工业产品品种繁多、生产门类复杂，且化工生产具有易燃、易爆、易中毒、高温、高压、有腐蚀性等特点，所以化工生产过程具有很高的危险性。化工厂发生的事故后果一般都十分严重，除了事故本身所造成的损失外，有毒化工物质的泄漏所造成的影响往往也是十分严重的。因此，为了防止化工厂的火灾爆炸等事故对人员和财产造成严重的损失以及对未来的影响，必须要对化工厂进行防火防爆设计。

由于化工生产中事故的特征基本上是由所作用原料的特性、加工工艺方法和生产规模所决定的。并且很多化工原料的易燃性、反应性和毒性本身导致了火灾爆炸性事故的频繁发生。为了预防事故，必须在对厂区进行设计之前了解这些特征，并在设计时针对这些特征采取相对应的安全措施，合理的设计防火间距、泄爆面积等，避免或减少事故的发生，防患于未然，使厂区布置更加合理。

在设计过程中，需要根据各项规范对对工厂内各区域的划分、选择、厂房设定以及各项电器用具进行选择。而本次课程设计则是根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006、《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92、《总图制图标准》GB/T50103-2001、《房屋建筑制图统一标准》GB/T5001-2001、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92以及《石油化工防火防爆手册》对环氧氯丙烷-甘油厂进行防火防爆设计。

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2 工程概况

环氧氯丙烷-甘油厂厂址设于吉林经济开发区。占地面积约为20万平方米。吉林经济技术开发区位于吉林市西北部的平原地带（地理中心坐标为：东经 126 °28′、北纬 43 °37′）。已基本实现了道路、供水、雨排水、污排水、供电、通讯、蒸汽“七通一平”。吉林市属中温带大陆性季风气候，四季分明。春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季凉爽多晴，冬季寒冷多雪。年平均气温4.2℃，12-2月的月平均气温-13℃ 以下，日平均气温大于35℃的日数很少，年平均0.3天。风向以西南、西、西北为最多，平均风速为2至4米/秒。

该甘油厂主要有四大区域构成，共有生产车间7个，大型储库两个以及其他附属设备。厂区位于化工发达地区，所有原料都是直接运输至生产车间。该地区远离城区，占地面积大，地势平坦，人口稀少，农作物种植量少，交通发达，化工生产配套设施齐全，周围工厂少且空旷。因此，此地较适合建造此类工厂。

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3 工程项目分析

3.1 甘油生产工艺流程分析

3.1.1 生产工艺简介

环氧氯丙烷-甘油的生产是以丙烯、氯气和消石灰为原料，得到中间产物环氧氯丙烷，进而得到甘油的。

（1）环氧氯丙烷 生产环氧氯丙烷是以丙烯、氯气和消石灰为主要原料。气化的丙烯和氯气在高温氯化反应器中进行氯化反应，生成粗氯丙烯。再经过精制工序精制，得到精氯丙烯。精氯丙烯与氯气在反应器中进行酸化，生成二氯丙醇。然后二氯丙醇再与石灰乳进行皂化反应（环化过程），生成粗环氧氯丙烷。再经过精制工序，得到高纯度的环氧氯丙烷。

（2）合成甘油 将精制后的高纯度环氧氯丙烷在碳酸钠溶液中进行水解，得到粗甘油。经过浓缩、过滤、蒸馏、脱色及精制得到纯度为99.9%的甘油。

图3.1所示为环氧氯丙烷-甘油的生产工艺流程框图。

氯气 氢氧化钙 氯气 氧化 精制 酸化 皂化 精制 环氧氯丙烷 丙烯

碳酸钠

环氧氯丙烷 水解 浓缩 过滤 蒸馏 脱色 精制

甘油

图3.1 环氧氯丙烷-甘油生产工艺方框流程图

该生产工艺所用的原料及产品均为易燃、易爆、有毒和强腐蚀性物质。其中丙烯在常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。丙烯易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。本品为单纯窒息剂及轻度麻醉剂，并对环境有危害。氯气为有刺激性气味的黄绿色的气体，剧毒。液态氯为金黄色。消石灰为细腻的白色粉末，具有强碱性，对皮肤、织物有腐蚀作用。甘油为无色粘稠

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液体, 无气味, 有暖甜味, 能吸潮，吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害，并且遇明火、高热可燃。氯丙烯是无色易燃液体，有腐蚀性和刺激性嗅味，其蒸汽刺激性强。二氯丙醇为无色液体，微有氯仿气味，遇高热、明火或与氧化剂接触，有引起燃烧的危险，有毒。环氧氯丙烷为无色油状液体，有氯仿刺激气味，有毒刺激性强烈，易燃，有中度着火危险性。

3.2 生产中主要危险

（1）丙烯压缩机 由于其震动较大，易震裂管线焊口，使丙烯喷出。喷出并且气化的丙烯遇到火源，将会造成空中爆炸、着火。

（2）氯丙烯反应器 由于氯化反应是高温（470℃）下的放热反应。反应速度快，约为2-4s。工艺控制要求严格，若投入氯气过量，可能会造成碳化燃烧。若反应温度太高，则易产生高沸物的副反应及裂解反应，生成的游离碳粘附于设备或管道内壁以致堵塞管道、设备。

（3）废油燃烧炉 该设备是氯丙烯工序和环氧氯丙烷工序的废油处理装置。该装置用丙烯点火，操作温度为1250℃，燃烧尾气经急冷室冷却排放。若冷却水失控，则会造成高温尾气后移，进而引发火灾。

3.3 主要危险控制

1.丙烯压缩机

（1）对丙烯压缩机二段出口导淋阀焊口等易出现故障的部位要经常、细致地检查，发现异常情况要立即进行处理。

（2）严格检查连锁及其他安全装置的投用和完好状态。 （3）检查氮气、消防器材、防护用具等是否处于完好备用状态。 2.氯化反应器

（1）注意投料配比，严格控制丙烯和氯气的分子比（4:1）。 （2）注意丙烯预热温度（280℃）和反应温度（470℃）。 （3）在正常生产中，反应器的压力、温度上限联锁必须投用。 3.废油燃烧炉

（1）点炉前，对丙烯、废油管线进行氮气置换，至含氧量合格。对炉膛要进行

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空气吹扫、置换，并用可燃气体检测器确认炉内无爆炸性混合物。供给丙烯后，若在15s内燃烧嘴没着火，则关闭燃烧嘴主阀，停止供给丙烯，进行炉内清扫。

（2）燃烧炉升温过程中应加强检查，防止突然熄火，造成可燃物积累成爆炸性混合物，发生爆炸（或闪爆）危险。

（3）经常监督检查急冷室的冷却水是否畅通，严格失控造成急冷室温度，防止升高而引起火灾事故。 4.氯丙烯罐区和环氧氯丙烷罐区

（1）监督检查装桶或倒料作业，必须两人在现场操作。

（2）监督罐顶上的呼吸阀，定期检查情况，保证按时间、按程序检查。

3.4 工艺环节的划分

3.4.1 生产区

环氧氯丙烷-甘油的生产工艺流程为一条主线，共分七个部分，分别是丙烯液化干燥，氯丙烯的合成与精制，二氯丙醇的液相合成，环氧氯丙烷的合成与精制，环氧氯丙烷水解制甘油，甘油的浓缩、过滤、蒸馏、脱色及精制，以及废油的燃烧。因此，将环氧氯丙烷-甘油生产区分为七个生产车间。各个生产车间的主要功能与规模见表3.1。

表3.1 各生产车间的主要功能与规模 编号 1 2 3 4 5 6 7 生产车间功能 丙烯液化干燥 氯丙烯的合成与精制 二氯丙醇的液相合成 环氧氯丙烷的合成与精制 环氧氯丙烷水解制甘油 甘油的浓缩、过滤、蒸馏、脱色及精制 废油的燃烧 长（m） 宽（m） 高（m） 层数 面积（㎡） 40 40 30 40 30 60 30 30 30 15 30 15 50 20 10 10 10 10 10 10 10 1 1 1 1 1 1 1 1200 1200 450 1200 450 3000 600 3.4.2 仓储设施

为了便于工厂的生产与成品管理，在生产区的附近设置原料、中间产物以及成品的仓储设施。储罐1（建筑物8）是中间产物氯丙烯的中间储罐；储罐2（建筑物9）是环氧氯丙烷成品储罐；储罐3（建筑物10）是甘油成品储罐。下面对各物质

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的化学性质及存储注意事项进行简单介绍。 1．氯丙烯

氯丙烯为无色易燃液体，有腐蚀性和刺激性臭味。氯丙烯蒸汽具有强刺激性。沸点为45℃，闪点（闭杯）为-31.7℃。能经皮肤吸收，操作人员应穿戴防护用具。应密闭存放于阴凉、通风处，防火、防爆、防晒、防泄漏。 2．环氧氯丙烷

环氧氯丙烷为无色油状液体，有氯仿刺激气味。属于中等毒类，刺激性强烈。闪点为33.9℃，熔点为 -25.6℃，沸点为115.2℃。挥发性高，不稳定。易燃，中度着火危险性。可用泡沫、二氧化碳、干粉、砂土等方法灭火。 3．甘油

甘油又名丙三醇，是一种无色、无嗅、味甘的粘稠液体, 有暖甜味, 能吸潮。熔点为20℃，沸点为182℃（2.7KPa），闪点为160℃ ，引燃温度为370℃ 。甘油遇明火、高热可燃，且具有刺激性。

根据以上各物质的理化性质及储存要求，原料、中间产物、成品的仓储设施功能及规格如表3.2所示。

表3.2 仓储设施的功能和规格

编号 8 9 10 仓储设施的种类及功能 储罐1，产物氯丙烯的中间储罐 储库2，环氧氯丙烷成品储库 储库3，甘油成品储库 长或半径（m） 宽（m） 高（m） 层数 5 40 50 -- 30 40 5 10 15 -- 1 1 面积（㎡） 容积约200m3 1200 2000 3.4.3 其他设施

为了满足化工厂正常工作生产需要，使化工厂更加完整规范，还设置了生活区、办公区及其他设施建（构）筑。设置食堂（11）、办公楼（12）、浴池（13）、停车场（14）、医院（15）、活动中心（16）、门卫室（17）、宿舍（18）、配电站（19）、污水处理站（20）、锅炉房（21）、水泵站（22）、消防水池（23）。各个建筑物的规格如表3.3所示。

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表3.3 其他设施名称及规格

编号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 食堂 办公楼 浴池 停车场 医院 活动中心 门卫室 宿舍 配电站 污水处理站 锅炉房 水泵站 消防水池 名称 长（m） 40 40 20 50 30 40 15 40 20 20 20 25 30 宽（m） 20 30 20 20 15 40 10 20 15 15 10 10 20 高(m) 8 15 8 7 10 4 8 5 5 5 5 5 层数 2 4 2 2 2 1 2 1 1 1 1 1 面积（㎡） 800 1200 400 1000 450 1600 150 400 300 300 200 250 600 第7页

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4 区域划分

在对环氧氯丙烷-甘油的生产工艺及各项原料和产物进行了一定的分析后，根据生产流程及各组成部分的特点及火灾危险性，及可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、装卸区或全厂性污水处理场，汽车装卸站、液化烃灌装站、甲类物品仓库等机动车辆频繁进出的设施等的特点，并根据本次设计的安全防火工作要点，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置对厂区进行划分。将厂区划分为生产区、仓储区、办公生活区及其他设施区。

由于化工厂主要污染源来自于生产区，根据《石油化工企业设计防火规范》中的规定，在进行区域规划时，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，以便于生产过程中废气的及时排除和扩散，减少对企业自身和邻近企业及居民的影响。

本文中环氧氯丙烷-甘油厂厂址设于吉林经济开发区。开发区位于吉林市西北部的平原地带，风向以西南、西、西北为最多。因此，根据厂区地形、风向特点，及生产工艺、物料危险性，将本厂的生产区放置在厂区的东南部；办公生活区位于厂区的西南部；仓储区位于厂区的东北部；其他设施区位于厂区的西北部。如此，则会加快生产区工业生产中废气的排放，并减少其对办公生活区的影响。如发生有毒有害气体泄漏，也可避免或减缓对办公生活区的影响。由于仓储区储存着生产原料以及成品产物，所以为了便于储存、运输，防止有毒物质的泄露对生活区产生影响，则将仓储区放置在生产区的北部，详图见01。

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