对环己烷﹑醇酮厂的安全技术设计化工安全课程设计正文毕业论文.doc
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1、化工安全技术基础课程设计-(本毕业设计论文版权归作者所有并可以随意编辑,如有问题可以发私信我!)摘要本次课程设计是对环己烷醇酮厂的安全技术设计。根据其生产工艺过程分析各生产环节的危险特性,从而确定安全防火重点部位和安全工作重点。并依照石油化工企业设计防火规范GB50160-92和建筑设计防火规范GB50016-2006分析确定各生产环节和存储场所的火灾危险类别以对厂区进行合理分区布局:大致可分为:生产区、存储区、生活区及附属设施区四个部分。其次依照上述标准来确定工厂内部主要建、构筑物的耐火等级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。选一个有代表性的爆炸危险性厂房根据爆炸和火
2、灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92对其进行防爆电气的设计;以一有爆炸危险的厂房为研究对象,通过确定泄爆方式,来计算其泄爆面积。最后对某一车间进行灭火器的配置。关键词:石油化工企业;总平面布置;泄爆面积;灭火器配置1- 目 录 1前言32工程概况43工程项目分析53.1工艺流程介绍53.1.1生产工艺简述53.2安全防火重点部位63.3安全工作重点63.4工艺环节的划分73.4.1生产区73.4.2仓储设施83.5其他设施104区域划分125 总平面的布置135.1分区布置135.2火灾危险类别的确定135.2.1环己烷、醇酮及生产原料的理化性质简介135.3生产工艺火灾危险分类15
3、5.4存储区火灾危险分类165.5耐火等级的确定165.5.1生产区165.5.2储存区175.5.3生活区175.5.4附属设施区176防火间距196.1防火间距设计原则196.2防火间距的确定197爆炸区域的划分228泄爆方式确定及泄爆面积计算238.1泄爆方式238.2泄爆面积的计算239 总结.25参考文献.26附录.271前言随着我国环己烷市场的发展,环己烷技术的研发和市场状况成为业内企业关注的焦点。了解国内外环己烷技术发展和市场状况对于企业提高市场竞争力十分关键。环己酮是重要的化工原料,具有高溶解性和低挥发性,可以作为特种溶剂,也是重要的有机化工原料,广泛应用于纤维、合成橡胶、工业
4、涂料、医药、农药、有机溶剂等工业。 本文通过对环己烷、醇酮的生产工艺的研究,分析其生产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,同时也对该化工厂附属设施的建、构筑物的功能进行了设计并对整个厂区进行了区域划分和总平面布局。同时也针对具有爆炸危险的厂房进行了爆炸方式的确定和泄爆面积的计算,详细分析了该生产系统反应过程中由于氧浓度达到爆炸极限而可能产生的重大火灾爆炸事故,为整个化工厂的布局设计提供了科学的依据。对该工厂进行防火防爆研究是基于全方位的考虑,即综合研究了该类工业企业中潜在的诸种火灾爆炸危险因素从而对该厂进行防火防爆设计。在对该化工厂的整体布局设计时充分考虑了工厂内主要
5、建、构筑物的火灾危险类别、建筑物的耐火等级以及它们之间的防火间距,使各项指标符合现行的安全标准,进而以防火防爆技术为基础,对厂区进行合理的布局。3- 2工程概况该环己烷醇酮厂位于辽宁省康平县同类化工性质的工业园区内。园区北侧为公路,东西方向为相邻的同类化工厂,南侧为郊外,距离工业园区北侧的200m有居民区。区内有各类大中型化工厂,并具有与化工生产配套的设施以及供水、供电等,适合建设化工厂。该工业园区所处的地理位置属于北温带,这个地区一年中的主导风向为西北风,冬季最低气温为-26,夏季最高气温为32。该环己烷醇酮厂总平面设计为长方形,长375m,宽227m,占地面积为85125。整个化工厂划分为
6、生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域。3工程项目分析3.1工艺流程介绍3.1.1生产工艺简述该生产工艺以苯为原料,通过加氢生成环己烷,再用空气氧化生产环己醇和环己酮,简称醇酮。简要工艺流程是:将苯和氢通过苯泵和氢压缩机送入主反应器,在催化剂雷尼镍(ips2)的作用下,进行苯加氢反应,生成环己烷。其方框流程图如图3.1所示。其反应温度186200,反应压力2.03.1MPa,保持氢分压0.6MPa不变。反应后的气体进入后反应器继续反应,以提高转化率。从后反应器出来的环己烷蒸气经冷凝后,进入稳定塔蒸馏提纯得环己烷。将所得环己烷和混合气(循环气和新鲜空气的混合气)送入氧化反应器,环己烷与混合气
7、中的氧进行氧化反应,生成环己基过氧化物和少量的环己醇、环己酮。有四台氧化反应器,一、二、三、四氧化反应器的反应温度依次是181、175、167、166,反应压力均是1.9MPa。氧化反应产物经预浓缩、氧化洗涤、脱水后送入脱氧化反应器,在催化剂铬酸叔丁酯的作用下进行反应,生成环己醇和环己酮,简称醇酮。醇酮产物经脱环己烷、精馏后,得到产品醇酮。其工艺流程框图如图3.1所示。 雷尼镍苯稳定后反应加氢环己烷氢气 循环气 氧化洗涤预浓缩氧气混合 空气 催化剂 精馏脱环己烷脱过氧化脱水 醇酮 图3.1 环己烷、醇酮生产工艺方框流程图该装置的物料苯、氢、环己烷均是易燃易爆物质;环己醇、环己酮可燃可爆。苯、环
8、己烷、醇酮都有毒。活性雷尼镍催化剂遇空气能自燃;催化剂铬酸酐有强腐蚀性3.2安全防火重点部位加氢反应器苯加氢反应在反应器中进行,由于苯和氢都是易燃、易爆物质,且反应温度和压力都较高,如果控制不好,是很危险的。反应器设有联锁控制系统和水喷淋系统。氧化反应器在四个反应器中,环己烷直接用空气进行氧化反应。因环己烷易燃、易爆,又有空气存在,所以危险性很大。氧化反应后的尾气容易形成爆炸性混合物,因此在四个氧化反应器的上部,都应设有测尾气中氧含量的在线分析仪,控制尾气中的含氧量在3.5%(体积)以下,超限发出声光报警。为控制好进入氧化反应器的混合气中的氧含量,在气-气混合器的出口,设有测混合气中氧含量的在
9、线分析仪,控制其含氧量在15%(体积)以下。氧化应器设有联锁控制系统及水喷淋、蒸汽灭火设施。脱过氧化反应器环己基过氧化物的分解反应在脱过氧化反应器中进行,反应温度92,反应压力0.03MPa。因为有大量环己烷存在,所以有危险。该反应器处曾发生过火灾事故。原因是在维修动火时,碰开了快开式取样阀,泄出的环己烷被明火引燃而发生火灾。该反应器设有联锁控制系统和水喷淋系统。3.3安全工作重点加氢反应器平稳控制反应温度不超过200,反应压力不超过3.1MPa,保持氢分压0.6MPa不变。所用催化剂雷尼镍遇空气能自燃,因此必须杜绝外漏。主反应器设有测液面用的钴(60)射线源,标记要醒目、明显,保护铅层要完整
10、。并要定期对现场的射线剂量进行监测,如有超标,要立即查找原因,尽快整修。应定期检查水喷淋系统,保持好用。定期用高温测厚仪检测壁厚,并做好记录,如有问题,要及时处理。氧化反应器严格控制四个氧化反应器的反应温度和反应压力,不超温、超压。控制混合气中的氧含量在15%以下,严格控制氧化尾气中的氧含量在3.5%以下,要保证水喷淋和蒸汽灭火系统好用。脱氧化反应器平稳控制反应。联锁控制系统和其它安全装备要保证处于良好状态。水喷淋系统要保证好用。其他部位氢气压缩机的联锁控制和安全附件要保证好用,杜绝泄漏。苯泵和环己烷泵要平稳运转,不产生摩擦、憋压;密封完好,不泄漏。进入循环气压缩机的循环气中的环己烷含量要控制
11、在0.4%以下。废催化剂雷尼镍要排入废催化剂处理池及时处理,处理完后及时运出装置区。配制催化剂用的铬酸酐腐蚀性很强。苯、氢、环己烷的管线阀栏、阀门等部位发生跑、冒、滴、漏很危险,要经常检查其泄漏情况,一旦发现有漏点,要立即堵漏。装置区内设置的水幕,要定期检查,保持好用。3.4工艺环节的划分3.4.1生产区根据环己烷、醇酮的生产工艺流程将整个生产过程划分为两大部分,环己烷的工艺流程分为三个步骤:加氢、后反应、稳定,进而获取醇酮的工艺流程分为八个步骤:混合、氧气、预浓缩、氧化洗涤、脱水、脱过氧化、脱环己烷、精馏。由于冷凝和蒸馏是为了提纯环己烷,可以将其列为一个生产车间,预浓缩、洗涤、脱水、脱氧化可
12、以将其定为预浓缩脱过氧化工段,脱环己烷、精馏为去除环己烷杂质提纯醇酮,每个生产环节为一个厂房,依次编号为1号、2号、3号、4号厂房。各生产车间的功能与规模见表3.1。表3.1 各个生产车间的功能与规模生产车间功能长(m)宽(m)高(m)面积()苯和氢气在雷尼镍催化加氢生产环己烷403081200环己烷蒸气经冷凝,进入稳定塔蒸馏提纯403681440环己烷、混合空气在氧化反应器中反应504082000预浓缩、氧化洗涤、脱水后送入脱氧化反应器脱环己烷、精馏,提纯醇酮6060836003.4.2仓储设施为了方便工厂的生产与成品的管理,所以在厂内设计有储存车间和成品车间。储存车间是为了储存氢气,储存车
13、间是为了储存原料苯和环己烷,储存车间是为了储存催化剂雷尼镍,储存车间是为了储存催化剂铬酸酐。成品车间是为了放置醇酮(环己醇、环己酮)。下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍苯苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。苯可燃,有毒,也是一种致癌物质。苯蒸气与空气形成爆炸混合物,爆炸极限1.5%8.0%(体积)。遇明火、高热极易燃烧爆炸。苯类的贮槽或贮藏室要有避雷装置,防火,挂有“严禁烟火”标志。因此贮运时应远离火种、热源,避免阳光直晒。能与氧化剂,如氧气、过氧化钠发生剧烈反应,通风的库房提供充分的局部排风和全面通风,避免与氧化剂接触。氢气氢气是无色并且密度比空气小的
14、气体,难溶于水。常温下,氢气的性质很稳定,不容易跟其它物质发生化学反应。氢气的爆炸极限是4%-74.2%,属于甲类贮存物质。建筑物顶部或外墙的上部设气窗或排气孔。本实验用氢气瓶储存,容积为40升左右的小气瓶,钢瓶氢气应存放在无明火、远离热源和通风良好的地方。环己烷环己烷存在于某些石油中,无色流动性液体。有汽油气味,密度0.799。熔点6.5,沸点81,易挥发和燃烧,不溶于水,溶于多种有机溶剂。蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1.3%8.3%(体积)。没有腐蚀性,可以用铁、软钢、铝或不锈钢、镀锌铁桶(每桶净重不超过150公斤)等容器存储和运输,贮存库房不超过28,应密封存储于阴凉、通风良好的
15、场所,远离火源、热源,防止阳光直射。环己醇 环己醇外观无色、有樟脑气味、晶体或液体,熔点是25.2,沸点160.9,微溶于水对人的眼、鼻、咽喉有刺激作用。液态的本品对皮肤有刺激作用,本品可燃,具刺激性,遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。本品为可燃性溶剂,因此存放于阴凉、干燥、通风处。贮运时要注意防水、防晒、防火,并按有毒易燃品规定处理。环己酮 环己酮无色透明液体,带有泥土气息。具有强烈的刺鼻臭味,与空气混合爆炸极限3.2%9.0%(体积),易燃易挥发。熔点:-45,沸点:155.6,环己酮在催化剂存在下用空气、氧或硝酸氧化均能生成己二酸HOOC(CH2)4COOH,采用铁桶包装。应贮存于阴
16、凉通风处,并与强氧化剂隔离堆放,桶装堆垛应注意留有墙距,柱距及必要的防火检查走道。对金属无腐蚀性,可用铁桶储存,并可用槽车运输。活性雷尼镍 活性雷尼镍为中等程度的可燃性,遇空气自燃,有水存在的情况下部分活化并产生氢气易结块,长久暴露于空气中易风化,50Kg/或100Kg/内封塑袋铁桶或塑料桶;水封存属危险品,禁与易燃物堆放及运输;禁渗漏,存放在阴凉干燥房内;采用棚车运输;禁倒置。铬酸酐铬酸酐为强氧化剂,不燃,具有强的腐蚀性,与易燃物(苯等)和可燃物会发生剧烈反应;与还原物质,如镁粉、铝粉等混合后经摩擦或撞击,能引起燃烧和爆炸。根据环己烷和醇酮(环己醇和环己酮)生产工艺流程要求及原料的性质和储存
17、方式,分成以下的原材料以及产成品库,整个仓储设施区共有5个库房,编号分别为6号、7号、8号、9号库房,依次存放苯和环己烷、氢气、雷尼镍催化剂、铬酸酐、醇酮(环己醇、环己酮)。各个建筑物功能与规格如表3.2所示。表3.2储存车间的功能和规格储存及成品车间的功能长(m)宽(m)高(m)面积()氢气25258625苯、环己烷25208500活性雷尼镍15108150铬酸酐15108150环己醇、环己酮302587503.5其他设施为了使化工厂更加完整,更加规范。现设置门卫、办公楼、职工公寓、职工食堂、。各个建筑物的规格如表3.3所示。表3.3其他设施的名称和规格名称长(m)宽(m)层数面积()门卫1
18、0101100办公楼30203600男职工公寓503041500职工食堂30202600女职工公寓303029004区域划分根据石油化工企业设计防火规范GB50160-92进行区域划分。第3.1.1条在进行区域规划时,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。第3.1.2条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。 该厂的设计综合各设计标准将整个厂区分为生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域,在分区布置下充分考虑石油化工企业与相邻工厂和设施的防火间距。本次设计厂址选在辽宁省康平县同类化工性质的工业园区,东西方向与同
19、类企业相邻,北与城乡道路相邻,南与未开发的外郊相邻,所以应考虑厂内危险性较高的设施和库房与相邻企业和道路间的防火间距,对于工厂内则应考虑火灾危险等级较高的生产厂房或库房之间的防火间距,根据建筑设计防火规范表3.1.1(附录A1)2,由于当地主导风向为西北风,距离工业园区北侧的200m有居民区,所以在综合考虑的情况下将工厂的生产区设计在远离城镇或居住区的且在全年最小频率风向的上风侧,即居民区的南侧。 5 总平面的布置5.1分区布置根据工厂生产和生活的要求,充分考虑火灾爆炸危险以及员工的人身安全和企业的财产安全等多方面因素,把整个化工厂划分为生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域。考虑该地区的
20、主导风向为西北风,将存储区设置在整个厂区的东南角,该区内共有五个库房,其自东向西,由北向南依次是:氢气存储库,环己醇、环己酮存储库,苯、环己烷存储库,活性雷尼镍存储库,铬酸酐存储库,其编号分别为1、5、2、3、4库房。生产区位于整个厂区的东北部和中部,共五个生产车间,呈折线型分布,在存储区的北部自东向西依次为:环己烷合成车间,环己烷提纯车间,氧化车间,其编号为1、2、3车间;在存储区的西部为:醇酮提纯及预浓缩-脱氧化车间。生活区位于厂区的西北角,主要包括门卫、办公楼、职工公寓、职工食堂。附属设施区则布置在厂区的西南角,主要包括污水处理场、消防水池、锅炉房、变电站。5.2火灾危险类别的确定5.2
21、.1环己烷、醇酮及生产原料的理化性质简介环己烷 分子式:C6 H 12 ,凝固点6.5,沸点80.7,闪点18,相对密度0.78880,折射率1.4266,闪点-18.33(闭杯),有汽油气味,无色流动性液体,易挥发和燃烧,不溶于水,溶于乙醇和苯。蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1.38.3%(体积)。本品有毒,对中枢神经系统有抑制作用。环己烷对酸、碱比较稳定,在铂或钯催化下,350以上发生脱氢反应生成苯,环己烷也可以发生氧化反应,在不同的条件下所得的主要产物不同。火灾危险性为甲类。主要用于制备环己醇和环己酮,在涂料工业中广泛用作溶剂。是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等极好溶剂。可由苯经氢
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