3000m3苯乙烯储罐区的安全设计

1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2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3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CppDtt2式中t--罐壁厚度,mp--设计点压力,Pa,gHpp设ρ--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,m4φ--焊缝系数取,取φ=1t--罐壁材料的许用应力t=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mm111.769.841029.768.36937.767.83845.765.73653.763.84561.762.375第一圈的壁厚Pap1000设gHpp设=1000+905.976.1181.90.105MpaCppDtt2t1=84.900984.0001.0105.01113290.18105.0mmm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52．2.2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mmmt94.790.1842.0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6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(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.M8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，