丙烯腈厂防火防爆设计

1、摘要本次课程设计，主要针对丙烯腈厂进行防火防爆设计。根据丙烯腈生产的工艺是采用丙烯氨氧化的方法，从原料气火灾爆炸性质，反应放热特点，副作用后果和潜在的着火源方面，对此生产工艺进行了火灾危险分析，并提出了针对性的防火防爆措施和技术。同时确定了各厂房的火灾危险等级耐火等级，以及把厂房所处区域的风向考虑在内，从而对厂房的面积和防火间距，排废气设施等进行详细设计。通过对整个厂区进行整体规划，确定所有建筑的防火间距，使整个生产区域更加安全。并且很好的利用道化学公司火灾爆炸危险指数评价方法对具有爆炸危险的生产厂房进行评估，划分了爆炸危险区域，用数学的方法进行泄爆面积的计算，查取物质系数危险系数后选择泄爆方

2、式以及防爆器材。并把各个厂房的灭火器的种类和数量，进行了计算和设计。本次设计运用了很多规范，建筑设计防火规范、石油化工企业设计防火规范、防爆电器的设计、总图制图标准。 关键词：丙烯腈；氧化；防火防爆；整体布局；防火间距；规范目 录1 前言12 工程概况23 3工程项目分析33.1工艺流程介绍33.1.1 生产工艺简述33.1.2 安全防火重点部位33.1.3 安全工作重点43.2 工艺环节的划分63.2.1 生产区63.2.2 仓储设施63.2.3 其他设施74 区域划分95 总平面的布置105.1 分区布置105.2 火灾危险类别及耐火等级的确定105.2.1 丙烯腈及其生产原料的理化性质简

3、介105.2.2 火灾危险类别确定115.2.3耐火等级的确定125.3 防火间距135.3.1 防火间距设计原则135.3.2 防火间距的确定146 防爆电气设备选型156.1 划分爆炸危险区域156.2 防爆电气选择157 泄爆设计197.1 泄爆面积的计算197.2 泄爆方式的确定198 灭火器配置218.1 灭火器配置场所的火灾种类和危险等级218.2 灭火器的选择218.3 灭火器的设置218.4 灭火器的配置228.5 灭火器配置设计计算228.5.1 计算单元228.5.2 配置设计计算239 总结25参考文献26附录火灾危险类别划分27附录 防爆电气选型30附录 灭火器的配置3

4、2附录爆炸危险区域划分35附录防火间距361 前言随着全世界金融的飞速苏醒，化工工业企业也获得了飞速的发展，化学工业已经成为国民经济建设的最重要的支柱产业之一。化学工业向高能化和自动化方向迅速发展的同时，高危险性工业，核工业也得到了经济建设的支撑渡过了冬眠期，开始了惊天动地的改革发展。随之灾害性爆炸事故、火灾事故、大范围人群中毒等恶性事件也不断出现，造成的严重后果和社会问题也慢慢超出了人们的想象与承受，超过了事故本身。在经济规模越来越宏大所支撑强大化学工业的今天，避免严重性、灾难性事故逐渐成为一个国家经济发展顺利的前提条件，也是工业装置平稳安全运行的核心问题。工厂所在的地区，工厂和环境以及工厂

5、内部组件之间的相对位置，对于化工厂的安全是至关重要的问题，这包括化工厂的选址和布局，会影响到其周边环境，以致整个地区的环境，而且可能造成重大人员伤亡和财产损失。由于化工产品极其丰富，危险程度各不相同，危险存在的形式也不同，所以其整体规划，分区布置，统筹协调，使用设备的精细制造工艺的控制并不是一件简单的事。一些化工厂生产原料具有毒性或爆炸性，更要采取严格的措施进行保护，为了使化工厂生产更加规范更加安全。厂房的防火间距严格按照国家标准设计，电气设计必须把防爆安全作为设计方案的前提条件，对厂房进行爆炸危险区域划分。化工企业的厂房还应设有足够的泄爆面积。泄爆面积的设置计算，应严格按照项规定，以便在发生

6、爆炸时能及时泄爆，减小爆炸带来的冲击力，减小爆炸所带来的损失。严格按照国家规定给厂房配置灭火器，相关的灭火设施应该齐全，也是发生事故后便于抢救，减少损失的最佳途径。同时化工厂的安全关系到人民的生命财产安全，所以应严格按照建筑设计防火规范、石油化工企业设计防火规范、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范等，并结合具体位置和区域灵活设计。2 工程概况丙烯腈厂厂址设于山西太原经济开发区。占地面积约为95000平方米，长约380米，宽约250米。太原经济技术开发区座落在山西省会城市太原，这里距离首都北京500公里，全程高速4小时到达，距西部中心城市西安600公里，全程高速5小时到达，是西部大开发的主要枢纽

7、城市。太原市位于东经11130至113 09，北纬3727至3825。东、西、北三面环山，中南部为平原，平均海拨800米，属北温带大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑，年均降雨量500毫米，年均气温9.5，气候宜人。地区属季风气候区域，冬夏受着不同的气团控制，产生了明显的季节风。地面风盛行风向由于受局部地形的影响，城区及南郊区常年以偏北风为主。太原经济技术开发区位于山西省省会太原市南隅。开发区内规划有食品加工区、医药电子工业区、机电轻工包装工业区、精细化工区、农产品加工区、保税区、仓储区，中心地带可供商贸、金融、服务和娱乐设施进行综合利用。开发区属于大陆性气候中的季风温带气候区，四季分明，气候宜人，

8、年平均气温为9.5摄氏度，年平均降水量为464毫米，年平均湿度5060%，年平均风速2.5米 /秒，开发区处于晋中盆地中部，主要是亚粘土或轻粘土、夹砂类土，地下水位约在3米左右，平均海拔770米。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用丙烯、氨和空气混合并催化在440450生成丙烯腈。并生成附加产物乙腈、氰化氢等有机物。整个生产过程分为合成工序和精制工序。在合成工序，反应原料由底部进入反应器前，液体丙烯和氨经蒸发、空气经压缩，预先加热后进入混合器，然后，进入反应器，在催化剂作用下进行反应；生成的气体经废热锅炉回收热量后，进入氨中和塔除氨。除氨后的气体经冷却进入吸收

9、塔用水吸收得到丙烯腈、氢腈酸、乙腈等混合物。精制工序则将合成工序送来的水吸收液经脱除乙腈和氢腈酸后，送入精馏塔精制得丙烯腈产品。其方框流程图如图3.1所示。 氧化水吸收乙腈回收塔轻组分塔 精馏塔丙烯氨空气硫酸铵水溶液乙腈氢氰酸精丙烯腈稀硫酸 图33.1 丙烯氨氧化生产丙烯腈工艺方框流程图 本装置所用原料和产品及副产品均为可燃气体或易燃液体，其中氢氰酸为级毒物，丙烯腈等为级毒物。属石油化工生产安全卫生工作的重点装置之一。3.1.2 安全防火重点部位1. 氧化反应器 氧化反应器是本装置的主要生产设备，氧化反应器一般为流化床式的反应塔,有锥体、浓相段和稀相段三部分。浓相段是丙烯氨氧化合成的部位；稀相

10、段主要是用于回收催化剂。生产中的参加反应的丙烯氨空气具有形成爆炸性混合物的基础条件，加之反应温度提供的热能源，当工艺控制失调，参加反应气体比例达到爆炸范围，由催化床温即可引爆引燃，此类事故在开停工过程中更易发生。2. 轻组分塔 轻组分塔作为丙烯氨制造工艺流程的一部分，主要作用脱除水吸收液中的氢氰酸，防止一级毒物泄露造成事故。 3. 精制工序机泵区 精制工序机泵区是转送丙烯腈氢氰酸乙腈和其他混合物料的集中区。泵区的静、密封点很多，是跑、冒、滴、漏隐患的危险区域，特别是氢氰酸的沸点是26，常温下级易气化，对工作人员威胁很大。4. 焚烧炉 此设备是处理装置中排出的废气、废液、废渣的专用设施，一旦故障

11、会造成废料无处排放而被迫停车，从而导致爆炸污染中毒等严重事故。3.1.3 安全工作重点1. 氧化反应器（1）预热升温投料前，必须进行气密性试压，经氮气置换氧含量控制到适度，否则不许点火升温和投料。（2）投料升温时，检查投料程序，一定按照先投空气再投氨，待容器内氧含量低至7再投丙烯的顺序进行，防止投料过早与氧气发生激烈燃烧快速升温，使催化剂和设备被烧坏。（3）生产过程中经常对原料气的混合比例和催化剂床层温度进行检查。要防止丙烯投料过量，造成高温或者比例失调，形成爆炸性气体。（4）反应器的高压冷却水是平衡反应热量的重要手段，其供水压力是重要的工艺指标之一，必须经常检查，发现不正常现象时要迅速处理，

12、防止烧坏高压蒸汽锅炉，或引起其他事故。2. 精制工序(1) 机泵区及塔系的静、动密封点是正常检查和监视部位，发现异样必须立即采取措施进行消除，以防止中毒、污染环境或者形成爆炸性气体。（2）丙烯腈、氢氰酸等物料有自聚性质，要注意对回收塔、脱氢氰酸塔系统操作温度的检查，并且要按照规定添加阻聚剂。 （3）不定期的检查急冷塔中的硫酸铵母液浓度，以防浓度过高使工艺操作系统堵塞。（4）对机泵的抢修要严格进行安全管理措施的检查。如措施未执行前，禁止开始抢修作业。（5）对塔系统的避雷接地、易燃可燃高电阻率物料的设备管道静电接触等安全保护设施进行检查，发现缺陷及时消除和整改。3. 火炬和焚烧炉（1）火炬常明线在

13、生产投料前要检查是否已点燃及正常生产中有无熄火现象。（2）要经常用工业电视对焚烧炉的燃烧情况进行检查和监视。 4. 安全防护设备与器材 （1）检测仪器 包括氢氰酸浓度自动分析报警仪，可燃气体检测报警仪，氧气浓度检测报警仪，个人用氢氰酸检测器。（2）防护、急救用具，事故柜和急救器材等救护器具的定期检查。（3）火灾报警系统 如设置于装备各部位的报警按钮和防爆型电话。（4）安全阀的连续吹氮系统，为防止丙烯腈、氢氰酸等聚合物粘堵管道、阀座等的氮封隔措施。 5. 其他部位（1）本装置的检修要注意对容器、塔类设备易积累聚合物的部位，进行蒸煮解毒。（2）进入本装置的人员，要进行特殊的安全防毒急救、抢救、抢救

14、和训练以及对抢救药物的过敏性试验。3.2 工艺环节的划分3.2.1 生产区丙烯腈的工艺流程共分为五个步骤：丙烯氨氧化、水吸收、乙腈回收、氢氰酸脱除、脱水蒸馏。丙烯氨氧化可单独在一生产车间进行，氨中和及冷却和水吸收同用一个生产车间，乙腈回收和氢氰酸的回收共用一个生产车间，脱水蒸馏单独一个房间。所以把丙烯腈生产分为四个部分，各个车间的功能和规模见表3.1。表3.1 各个生产车间的功能与规模编号生产车间功能长（m）宽（m）高（m）面积（） 1丙烯、氨、空气氧化反应 50 40 82000 2氨中和及冷却和水吸收 50 40 82000 3氢氰酸和乙腈的回收50 40 82000 4脱水蒸馏50 40

15、 820003.2.2 仓储设施为了方便工厂的生产的便利与安全与成品的管理措施严谨，在厂内设计有储存库房和成品库房。储存库房（建筑物5）和（建筑物6）是为了储存用钢瓶装的生产原料丙烯和氨气。成品库房（建筑物7）是为了储存产物丙烯腈。下面对各反应物质和生成物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍。1. 氨气氨气常态为气态，无机化合物，常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水，无色有刺激性恶臭的气体;蒸汽压 506.62kPa(4.7);熔点 -77.7;沸点-33.5;溶解性：易溶于水，相对密度(水=1)0.82(-79);相对密度(空气=1)0.6;稳定性：稳定;危险标记 6(有毒气体)

16、;主要用途：用作致冷剂及制取铵盐和氮肥。2. 丙烯常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。分子量42.08,密度0.5139g/cm(20/4),冰点-185.3,沸点-47.4。易燃,爆炸极限为2%11%。不溶与水,溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。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。人吸入可引起意识丧失，长期接触可引起头昏力、全身不适、思维不集中。与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反应。气体比空气重，能在较低处扩散到

17、相当远的地方，遇火源会着火回燃。3. 丙烯腈熔点-82。密度0.806gcm3。溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化碳。与水形成共沸物。易挥发，有腐蚀性。有氧存在下，遇光和热能自行聚合易燃。空气中的容许浓度为20ppm。，沸点77.3，闪点 -5 为无色易燃液体，剧毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有机溶剂；遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物，爆炸极限为 3.1%-17% （体积百分比）。采用铁桶包装。贮存容器要密封，仓库要有良好的通风，防止日晒，要远离硫酸、硝酸等强酸性物质。丙烯腈蒸汽可经呼吸道侵入人体，造成急性中毒。吸入高浓度的丙烯腈蒸汽抢救不及时可

18、造成伤亡。根据丙烯腈生产工艺流程要求将原料丙烯和氨气及成品丙烯腈划为到一个储存区，根据它们的化学性质和储存要求进行分配。整个仓储设施区共有3个库房，编号分别为5号、6号、7号库房，依次存放丙烯,氨和丙烯腈。各个建筑物功能与规格如表3.2所示。表3.2 储存库房的功能和规格编号储存及成品库房的功能长（m）宽（m）高（m）面积（）55丙烯30 20 6 60066氨气 30 20 6 60077丙烯腈 30 20 6 6003.2.3 其他设施为了使化工厂更加完整，更加规范。现设置食堂（建筑物8）、医院（建筑物9）、澡堂（建筑物10）、办公室（建筑物11）、技术安全部（建筑物12）、污水处理站（建

19、筑物13）、废品回收站（建筑物14）、娱乐广场（建筑物15）、锅炉房（建筑物16）、交变电站（建筑物17）、消防水池（建筑物18）。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编号名称长（m）宽（m）层数面积（）8食堂5020210009医院3030390010澡堂3030190011办公楼6015390012技术安全部3015345013污水处理站4015360014废品回收站3015245015娱乐广场40401160016锅炉房3010130017交变电站4010240018消防水池302016004 区域划分根据石油化工企业设计防火规范，应根据石油化工企业及其相邻的工

20、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。根据石油化工企业及其相邻的主导风向，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。在山区或丘陵地区，石油化工企业的生产区应避免布置在窝风地带。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。 5 总平面的布置5.1 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，把整个工厂划分为生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域。结合工厂建在太原经济技术开发区的南郊区，而南郊区常年偏北风。所以把生

21、产区布置在厂区的东南部，共分四个厂房，东南侧为丙烯氨氧化车间，西南侧为氨中和车间，东北侧为脱水蒸馏区，西北区为氢氰酸以及乙腈的回收区，中间用消防系数高的管道连接。存储区布置在产区的西南部，共有三个仓库按照“品字型”排列；把生活区布置在厂区的西北部，包括有主要包括食堂、办公楼、技术安全部、医院、澡堂；废品回收站、污水处理站、交变电站、锅炉房布置在厂区的东北部；娱乐广场应该布置在偏西北部，消防水池也应该布置在偏西南部。5.2 火灾危险类别及耐火等级的确定5.2.1 丙烯腈及其生产原料的理化性质简介1. 氨气： 无色、有刺激性恶臭的气味。熔点（）：-77.7，沸点（）：-33.5，相对密度（水=1）

22、：0.82（-79），相对蒸汽密度（空气=1）：0.6，饱和蒸汽压：506.62（4.7），临界温度（）：132.5，临界压力：11.40，引燃温度（）：651，爆炸下限%（V/V）：15.7，爆炸上限%（V/V）：27.4，溶解性：易溶于水、乙醇、乙醚。危险特性：本品易燃，有毒，具有刺激性。与空气混合能形成爆炸性混合物。若遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氟、氯等接触发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。 2. 丙烯： 常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。分子量42.08,密度0.5139g/cm(20/4),熔点-185.3,沸点-47.4。易燃,爆炸极限为2%11

23、%。不溶于水溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。相对蒸气密度(空气=1)：1.48 饱和蒸气压(kpa)：602.88(0) 燃烧热(kJ/mol)：2049 临界温度(K)：364.75 临界压力(mpa)：4.550 闪点()：-108 引燃温度()：455 3. 乙腈：为无色透明液体；微有醚样臭气熔点()： -45.7 沸点()： 81.1 相对密度(水=1)：0.79 相对蒸气密度(空气=1)：1.42 饱和蒸气压(kPa)：13.33(27) 燃烧热(kJ/mol)：1264.0 临界温度()：274.7 临界压力(MPa)：4.83 闪点()：2 引燃温度()：524 爆炸上限%(V

24、/V)：16.0 爆炸下限%(V/V)：3.0 溶解性：与水混溶，溶于醇等多数有机溶剂。4. 氢氰酸：无色气体或液体，有苦杏仁味。熔点()：-13.2 沸点()25.7 相对密度(水=1)：0.69 相对蒸气密度(空气=1)：0.93 饱和蒸气压(kPa)：53.32(9.8) 临界温度()：183.5 临界压力(MPa)：4.95 闪点()：-17.8 引燃温度()：538 爆炸上限%(V/V)：40.0 爆炸下限%(V/V)：5.6 溶解性：溶于水、醇、醚等。5. 丙烯腈：辛辣气味的无色液体。熔点-82。密度0.806gcm3。闪点-11(开杯)。自燃点48l。溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯

25、和四氯化碳。与水形成共沸物。易挥发，有腐蚀性。有氧存在下，遇光和热能自行聚合也能与醋酸乙烯、氯乙烯等单体共聚。其蒸汽与空气混合能成为爆炸性混合物，爆炸极限为3.1-17%（体积），空气中最高容许浓度为20ppm。易燃易爆，遇火种、高温、氧化剂有引起爆炸燃烧的危险，在火场高温下能发生聚合，使容器爆裂，与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。5.2.2 火灾危险类别确定根据石油化工企业设计防火规范TB50160第条表可燃气体的火灾危险性分类，依据上述氨气的理化性质可以确定它的火灾危险类别为乙类，丙烯是甲类。根据石油化工企业设计防火规范TB50160第条表液化烃、可然液体的火灾危险分类，依据上述的理

26、化性质可以确定丙烯腈、乙腈和氢氰酸的火灾危险类别都为甲级。存储区共有3个库房，分别为俩个原料储存库房和一个生产成品库房。根据库房内所存储的物质的火灾爆炸危险类别可确定每个厂房的火灾危险类别依次为：5号甲类、6号乙类、7号甲类。 项目类别编号火灾危险类别耐火等级生产区1甲类一级2乙类一级3甲类一级4甲类一级存储区5甲类二级6乙类二级7甲类二级 5.2.3耐火等级的确定1. 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3.3.1条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、3、4号厂房火灾危险类别全为甲类，2号厂房火灾危险类别为乙类，选择耐火等级都为一级 ，厂房面积

27、2000。2存储区根据库房的火灾危险类别，依据建筑设计防火规范第条库房的耐火等级、层数和建筑面积表4.2.1确定各库房的耐火等级及库房面积。5、7号库房为甲类，选择耐火等级为二级，面积为600，6号库房为乙类的，选择耐火等级为二级，面积为600。综上所述,生产区、存储区各建筑物的火灾危险类别与耐火等级如表5.1所示 表5.1生产区和储存区的火灾危险类别和耐火等级 储存物类别 耐火等级最多允许层数单层库房最大允许占地面积/甲一1180一、二1750乙一、二32000三1500丙一、二52800三19003 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。根据表、食堂、

28、办公楼是人员较为密集的地方，确定耐火等级为二级，面积分别为1000、900；其他建筑的耐火等级全选三级，面积分别为：医院900、澡堂900、技安处450。4附属设施区根据建筑设计防火规范第条 锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑，但每小时锅炉的总蒸发量不超过4t的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑。第条 可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。第3.3.14交配电所不应设置在甲乙类厂房内或邻近建造。确定锅炉房和变电站的耐火等级为二级，面积分别为300和400。其他设施的耐火等级面积分别为：污水处理场和废品回收站的耐火等级为二级、面积分别为600、450，因为娱乐广场是露天的，

29、不考虑它的耐火等级，设置方形，面积1600。5.3 防火间距5.3.1 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石油化工企业总平面布置的防火间距的，应按相邻最近的设备、建筑物或构筑物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和耐火等级。该工厂的生产区内有甲类和乙类厂房，存储区内有甲类和乙类库房，根据石油化工设计防火规范，生产厂房和库房甲类甲类：30m；甲类乙类：25m；高架火炬的防火距离，应经辐射热计算确定；对可能携带可燃液体的高架火炬的防火距离，并不应小于表的规定。 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民用建筑

30、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3.2.11石油化工企业总平面布置的防火间距进行确定。锅炉房、变电站，消防水池都属于全厂重要性设施，污水处理场与它们之间的防火间距至少应为35m，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乙类厂房、库房之间的防火间距要求，根据规范应为35m。5.3.2 防火间距的确定依据以上原则，再考虑工厂整体布局的整齐美观，工厂内各建构筑物之间的防火确定见表附录表A1. 综上所述，首先确定各生产、存储区厂房、库房的

31、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长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，对工厂总平面布置见详图。6 防爆电气设备选型6.1 划分爆炸危险区域本次设计选择3号厂房进行爆炸危险区域划分，乙腈和氢氰酸都是可燃性的有毒物质。若产物气体中存在，它们在较低温度下便会聚合，堵塞再沸器，塔等，影响正常生产。乙腈的爆炸极限3.016.0，引燃温度为524。氢氰酸的爆炸极限5.640.0，最大爆炸压力4.95 MP，引燃温度为538。该车间主要是回收反应所得到的副产物乙腈和氢氰酸。根据爆炸和火灾危险环境电力装

32、置设计规范第条规定，结合乙腈、氢氰酸的性质，工艺特点，确定乙腈、氢氰酸为第二级释放源。第2.2.5条规定：爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定：存在第二级释放源的区域可划为2区；当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级。第条规定： 对于易燃物质重于空气、通风良好且为第二级释放源的主要生产装置区，其爆炸危险区域的范围划分，宜符合下列规定： （1）在爆炸危险区域内，地坪下的坑、沟划为1区； （2）以释放源为中心，半径为15，地坪上的高度为7.5及半径为7.5，顶部与释放源的距离为7.5的范围内划为2区； （3）以释放源为中心，总半径为30m，地坪上的高度为0.6m，且在2区以外的范围内划为附

33、加2区。厂房具体爆炸危险区域的划分图见第条规定： 对于易燃物质轻于空气，通风良好且为第二级释放源的主要生产装置区，其爆炸危险区域的范围划分，宜符合下列规定： 当释放源距地坪的高度不超过4.5时，以释放源为中心，半径为4.5，顶部与释放源的距离为7.5，及释放源至地坪以上的范围内划为2区。设两个释放源重叠。具体爆炸危险区域的划分图见附录。6.2 防爆电气选择根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范附录三的规定，乙腈和氢氰酸的爆炸性混合物的分级分组为A级，T1组,所以按A级，T1组选择防爆电气。 蒸汽的爆炸性混合物的分级分组标准级别 最大试验安全间隙（MESG）mm 最小点燃电流

34、比（MICR）爆炸性气体混合物应按引燃温度分组组别 引燃温度tA 90 0.8T1 450<tB 0.5MESR0.9 0.45MICR0.8T2  300<t450T3  200<t300C 0.5 0.45T4  135<t200T5  100<t135T6  85<t100 注；分级的级别应符合现行国家标准爆炸性环境用防爆电气设备通用要求。最小点燃电流比(MICR)为各种易燃物质按照它们最小点燃电流值与实验室的甲烷的最小电流值之比。

35、根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范第条规定各种电气设备防爆结构的选型应符合下列规定： （1）旋转电机防爆结构的选型应符合表6.1的规定。 （2）低压变压器防爆结构的选型应符合表6.2的规定（3）低压开关和控制器类防爆结构的选型应符合表6.3的规定。（4）灯具类防爆结构的选型应符合表6.4的规定。（5）信号报警装置等电气设备防爆结构的选型应符合表6.5的规定。 表6.1 旋转电机防爆结构的选型表1区2区本质安全型隔爆型正压型充油型增安型本质安全型隔爆型正压型充油型增安型鼠笼型感应电动机绕线型感应电动机同步电动机X直流电动机电磁滑差离合器X注：1表中符号：为适用，为慎用，X为不可用（下同）。2

36、.绕线型感应电动机及同步电动机采用增安型时，其主体是增安型防爆结构，发生电火花的部分是隔爆或正压型防爆结构。3.无火花型电动机在通风不良及户内具有比空气重的易燃物质区域内慎用。6.表6.22低压变压器防爆结构的选型表1区2区本质安全型隔爆型正压型充油型增安型本质安全型隔爆型正压型充油型增安型变压器（包括启动用）X电抗线圈（包括启动用）X仪表用互感器X6.3表6.3 低压开关和控制器类防爆结构的选型表1区2区本质安全型隔爆型正压型充油型增安型本质安全型隔爆型正压型充油型增安型开关刀、断路器熔断器控制开关及按钮电抗启动器和启动补偿器启动用金属电阻器X电磁阀用电磁铁X电磁摩擦制动器X操作箱、柱控制盘

37、配电盘表66.4 灯具类防爆结构的选型表1区2区隔爆型增安型隔爆型增安型固定式灯X移动式灯携带式电池灯指示灯类X镇流器表 6.5 信号、报警装置等电气设备防爆结构的选型1区2区本质安全型隔爆型正压型充油型增安型本质安全型隔爆型正压型充油型增安型信号报警装置X插接装置接线箱（盒）电气测量表计X 根据以上各表，并结合丙烯腈的生产工艺，对车间1进行防爆电器的选择。7 泄爆设计7.1 泄爆面积的计算根据建筑设计防火规范第条规定，但当厂房的长径比大于3时，宜将该建筑划分为长径比小于等于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积有爆炸危险的甲、乙类厂房，其泄压面积宜按下式计算： 式（7.1） A

38、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V=40×50×8=16000m3 ，C取值可按表选取，m2/m3。表厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比值厂房内爆炸性危险物质的类别C值氨以及粮食、纸、皮革、铅、铬、铜等K尘10MPa·m·s-1的粉尘0.030木屑、炭屑、煤粉、锑、锡等10MPa·m·s-1K尘30MPa·m·s-1的粉尘0.055丙酮、汽油、甲醇、液化石油气、甲烷、喷漆间或干燥室以及苯酚树脂、铝、镁、锆等K尘30MPa·m·s-1的粉尘0.110

39、乙烯0.16乙炔0.20氢0.25注：长径比为建筑平面几何外形尺寸中的最长尺寸与其横截面周长的积和4.0倍的该建筑横截面积之比。长径比1.25,乙腈0.110，氢氰酸蒸汽0.110所以选 C值0.170依据式(7.1)A=10×0.170×635.4.2=1080.18所选择厂房的泄爆面积为1080.18。厂房面积为2000，所以选择顶棚泄爆。7.2 泄爆方式的确定根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定，第3.6.2条有爆炸危险的甲、乙类厂房应设置泄压设施。第3.6.5条散发可燃气体，可燃蒸气的甲类厂房，宜采用轻质屋面板的全部或局部作为泄压面积。顶棚应尽量平整、避免死

40、角，厂房上部空间应通风良好。乙腈和氢氰酸回收厂房选取顶棚作为泄压设施，屋顶面积为2000m2，远大于所需泄爆面积，可采用顶棚泄爆。根据石油化工生产建筑设计规范第3.1.2 条关于泄压屋盖的设计，选择材料面积密度不宜大于60kg/m2，其耐火极限不应低于0.25h;综合分析选择矢高不大于35mm的金属压型板。8 灭火器配置8.1 灭火器配置场所的火灾种类和危险等级由建筑灭火器配置设计规范中的规定对厂房1进行灭火器的配置，由于1厂房主要是气体火灾即B类火灾，还有C类火灾。根据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，可

41、以确定危险等级为严重。8.2 灭火器的选择根据建筑灭火器配置设计规范中4.1.2在同一灭火器配置场所，宜选用相同类型和操作方法的灭火器。当同一灭火器配置场所存在不同火灾种类时，应选用通用型灭火器、 C 类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、二氧化碳灭火器或卤代烷灭火器，由于3号厂房为B、C类混合火灾类型，危险等级为严重，所以用碳酸氢钠干粉灭火器，8.3 灭火器的设置根据建筑灭火器配置设计规范中 ,2灭火器应设置在位置明显和便于取用的地点,且不得影响安全疏散.当必须设置时，应有相应的保护措施。灭火器设置在室外时，应有相应的保护措施。表 B、C类火灾场所的灭火器最大保护距离(m)

42、 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15308.4 灭火器的配置根据建筑灭火器配置设计规范中6.1规定一个计算单元内配置的灭火器数量不得少于2件，每个设置点的灭火器数量不宜多于5件。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。B、C类火灾场所灭火器的最低配置基准应符合表的规定表 B、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 每具灭火器最小 配置灭火级别 89B 55B 21B 最大保护面积 (m2/B) 0.5 1.01.5

43、 8.5 灭火器配置设计计算根据建筑灭火器配置设计规范 灭火器配置的设计计算可按下述程序进行：1 确定各灭火器配置场所的火灾种类和危险等级；2 划分计算单元，计算各计算单元的保护面积；3 计算各计算单元的最小需配灭火级别；4 确定各计算单元中的灭火器设置点的位置和数量；5 计算每个灭火器设置点的最小需配灭火级别；6 确定每个设置点灭火器的类型、规格与数量；8.5.1 计算单元根据建筑灭火器配置设计规范中当一个楼层或一个水平防火分区内各场所的危险等级和火灾种类相同时，可将其作为一个计算单元。所以把厂房1划分为同一个单元。8.5.2 配置设计计算计算单元的最小需配灭火级别应按下式计算： S S Q

44、=K - Q = K Y ( 7.3.1 ) U式中 Q- 计算单元的最小需配灭火级别（A或B）； S- 计算单元的保护面积（）； Y- A类或B类火灾场所单位灭火级别最大保护面积（m2/A或 m2/B）； K- 修正系数。修正系数应按表7.3.2的规定取值。表修正系数计算单元k未设室内消火栓系统和灭火系统1.0设有室内消火栓系统0.9设有灭火系统0.7设有室内消火栓系统和灭火系统0.5可燃物露天堆场甲、乙、丙类液体储罐区可燃气体储罐区0.3 Q = KS/Y=0.9×2000/0.5=3600B K=0.9根据单元面积和BC类灭火器最大保护距离，灭火器设置点数如下图 50

45、4012121313 图8.5.2.1灭火器设置点 注：1：图中圆柱为灭火器设置点，可以确定N为6。2：由于按照推车式灭火器设计，其最大保护距离为18 L小于18，设置点符合规范要求。 计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别应按下式计算： Qe=Q/N式中 Qe-计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别（A或B） ； N -计算单元中的灭火器设置点数（个）。Q/ N=3600/6=600B N=69 总结本次课设主要是对丙烯腈厂进行防火防爆设计，通过对各个危险源的控制，以及对危险物库房的防范，从厂房间的防火间距的考虑到工厂的整体布局的策划、规划，从氨气、丙烯、丙烯腈的性质到整个的生产

46、工艺，从物质的火灾危险等级到危险区域面积，再到灭火器的种类的选择和配置据点的确定。通过种种深层次的规划和防护做到生产安全，财产安全以及人身安全。参考文献1 建筑设计防火规范.GB50016-20062 安全管理网3 石油化工企业设计防火规范.GB50160-92（1999年版）4 总图制图标准.GB/T50103-20015 杨泗霖，防火与防爆。北京，首都经济贸易大学出版社, 20066 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范附录火灾危险类别划分 表A1生产的火灾危险性划分生产类别火灾与爆炸危险性的特征甲 使用或产生下列物质（1）闪点28的易燃液体（2）爆炸下限10%的可燃气体（3）常温下能自行分

47、解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质（4）常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质（5）遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂（6）受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质（7）在压力容器内物质本身温度超过自燃点的生产乙使用或产生下列物质（1）闪点2860的易燃、可燃液体（2）爆炸下限10%的可燃气体（3）助燃气体和不属于甲类的氧化剂（4）不属于甲类的化学易燃危险固体（5）生产中排除浮游状态的可燃纤维或粉尘，并能与空气形成爆炸性混合物者丙使用或产生下列物质（1）闪点60的可燃液体（2）可燃固体

48、丁具有下列情况生产（1）对非燃烧物质进行加工，并在高热或熔化状态下经常产生辐射热、火花或火焰的生产（2）利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行爆炸作其他用的各种生产（3）常温下使用或加工难燃烧物质的生产戊常温下使用或加工非燃烧物质的生产表A2贮存物品火灾危险性划分贮存物品类别火灾与爆炸危险性的特征甲（1）常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质（2）常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质（3）受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质（4）闪点28的易燃液体（5）爆炸下限10%的可燃气体，以及受到水或空气中水蒸气的作用，能产生爆炸下限10%的可燃气体的固体物质（6）遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，以及极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂乙（1）不属于甲类的化学易燃危险固体（2）闪点2860的易燃、可燃液体（3）不属于甲类的氧化剂（4）助燃气体（5）爆炸下限10%的可燃气体（6）常温下与空气接触能缓慢氧化、积热不散引起自燃的危险物品丙（1）闪点60的可燃液体（2）可燃固体丁难燃烧物品戊非燃烧物品表A3厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积生产类别