化工安全设计

W多致夜工辱傥化工安全设计学院 化学与材料工程学院班级学号

设计任务书学生姓名(学号)课程名称 化工安全课程设计设计题目30万吨/年乙酸乙烯酯工厂进行安全设计完成期限自2016年6月20日至2016年7月10日 共三周设计依据1、《建筑设计防火规范》GB50016-20062、《石油化工企业厂区绿化设计规范》SHJ8-893、《石油化工工艺装置布置设计规范》SH3011-2011对化工厂的平面布置，化工工艺，消防系统，建筑安全方面做了综合的设计分析。设计要求及主要内容设计要求：通过本课程的学习，要求学生初步掌握化工安全设计的基本原理、程序和方法，能根据所学理论知识，对设计项目的生产工艺进行分析和论证，并根据物料衡算和能量衡算选择合适的设备、装置、管线及其他附属设施，最后分析其安全生产条件和经济效益情况，并独立完成设计计算，绘制设计图纸，编制课程设计报告书，正确阐述设计过程和分析结果。主要内容：1、总平面布置安全设计2、化工装置及设备安全设计3、配套设施及公用工程安全设计4、消防和报警系统安全设计参考资料[1]《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)[2]解立峰，防火防爆工程；冶金工业出版社[3]《石油化工工艺装置布置设计规范》SH3011-2011[4]陈声宗，杨泽慧，尹疆.化工设计[M].北京:化学工业出版社,2013,259-284[5]李萌中.化工防火防爆手册.中国石化出版社，2003[6]《建筑设计防火规范》GB50016-2006[7]《石油化工企业厂区绿化设计规范》SHJ8-8TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument".化工厂选址及总平面布置 1\o"CurrentDocument"乙酸乙烯酯的化学特性 1\o"CurrentDocument"化工厂选址应当遵循的原则 1\o"CurrentDocument"化工厂大致布局要求 1\o"CurrentDocument"工艺装置区 1\o"CurrentDocument"罐区 2\o"CurrentDocument"公用设施区 3\o"CurrentDocument"生产辅助区 3\o"CurrentDocument"布局要求 3总平面布置的安全要点 4\o"CurrentDocument".生产工艺流程设计 7\o"CurrentDocument"主反应方程式： 7主要的副反应方程式： 8生产工艺流程示意图 8\o"CurrentDocument".主要生产装置危险和可操作性分析 8\o"CurrentDocument"HAZOP分析的原理是什么？ 8HAZOP的应用范围? 9HAZOP相关术语 9乙酸乙烯酯的特性及安全措施和应急处置原则 9\o"CurrentDocument".主要设备的工艺设计和选型 11\o"CurrentDocument"固定床反应器 11\o"CurrentDocument"板式分离塔 12\o"CurrentDocument"主要设备一览表 13\o"CurrentDocument".车间布置设计 14概述 14车间布置的基本原则和要求[21] 14\o"CurrentDocument".公用工程设施 16\o"CurrentDocument"电气设施 16\o"CurrentDocument"水和蒸汽设施 17\o"CurrentDocument"供氧空气和辅助气体设施 18\o"CurrentDocument"废料处理设施 19\o"CurrentDocument".消防设施 20\o"CurrentDocument"消防规范 20\o"CurrentDocument"消防设备 21\o"CurrentDocument"参考文献 21附录一： 23.化工厂选址及总平面布置乙酸乙烯酯的化学特性醋酸乙烯(Vinylacetate,简称VAc),全称为醋酸乙烯酯，分子式C4H6O2,结构式是CH3COOH=CH2,分子量86.09。在常温下醋酸乙烯是一种无色透明液体，易挥发、稍有毒性、带有特殊的气味，对人的眼睛和皮肤有刺激作用。它的蒸汽为湿麻醉剂，能刺激皮肤及呼吸器官。醋酸乙烯能与水部分互溶，与甲醇、乙醇等形成共沸物，能与苯、水形成三元恒沸物。醋酸乙烯的熔点-92.3℃,沸点72.2℃,相对密度0.9317,折射率1.3953,闪点-1℃,爆炸极限2.6〜13.4(V%),能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有机溶剂，不溶于水。醋酸乙烯是不饱和的竣酸酯，由于分子内存在不饱和双键及较基，化学性质活泼，能够发生聚合反应、加成反应、水解反应、乙烯基转移反应、氧化反应等化学反应。化工厂选址应当遵循的原则1、厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区，并在储运、机修、公用工程和生活设施等方面具有良好协作条件的地区。2、厂址应靠近水量充足、水质良好，电力供应充足的地方。3、厂址应选在有便利交通的地方。4、选厂应注意节约用地，不占或少占耕地，厂区的面积形状和其它条件应满足工艺流程合理布置的需要，并要予留适当的发展余地。5、选厂应注意当地的自然环境条件，工厂投产后对周围环境造成的影响作出预评价，工厂的生产区和居民区的建设地点应同时选定。化工厂大致布局要求工艺装置区.工艺装置区的布置，应符合GB50160及SH3053有关规定。.工艺装置区的工艺装置宜集中控制、合理布置，区内的建筑物宜合并布置。工艺装置宜按其生产类型、开停工特征、火灾危险性类别、污染环境程度、物料运输方式和生产联系紧密程度等因素，合理组合布置。.工艺装置区宜布置在人员集中场所的全年最小频率风向的上风侧，并位于轻油成品罐区及油品装卸设施的全年最小频率风向的下风侧。.工艺装置区的布置，应力求减少工艺装置之间管线的迂回往返，并应尽量集中工艺装置架空管线的出入口。工艺装置内、外架空主管带的布置，是采用相互平行式还是相互垂直式，应经技术经济比较确定。.在满足生产、检修和消防的前提下，应尽量减少工艺装置内部和工艺装置间的道路。.工艺装置与其相邻系统单元或独立建（构）筑物之间的距离，应根据两单元的平面布置、性质、火灾危险性及两单元间的管带和道路宽度等因素，合理确定。罐区.易燃品仓库与罐区之间应隔离开，严禁无关人员和车辆进入罐区及站台，严格禁火管理；.经允许进入站台区卸液氨、硫酸等原料的车辆，要严格遵守《危险物料槽车卸车安全规定》，灌区工作人员在卸车时加强现场的检查、监督，严禁外来人员动用罐区内的管线、阀门、仪表等；.罐区扩、改建施工要严格遵守《边生产边施工安全管理规定》，制订安全措施，采取必要的安全隔离措施，严格动火、进设备内作业等十大直接作业环节安全监督和安全作业票证管理，落实施工主管部门、公用工程部及施工单位的安全职责；.完善罐区各岗位的安全生产〃一岗一责制〃，及时修订《安全技术规程》、《岗位操作法》、《事故预案》并严格执行，特别是要认真做好高温季节〃防火防爆防超温防超压防超贮〃等安全生产工作，以及冬季防冻防凝防滑工作，避免重大、特大事故的发生；.罐要有位号及所贮存物料名称标志，管线应标有管道位号、物料名称及走向;.制订具体的巡检要求，严格执行岗位巡检制度，规范检查项目；.对进出罐区物料的关键操作要实行看板管理，现场阀门开关的状况在控制室要有明显的标记或显示，避免误操作，并有防止误操作和防止超贮外溢的安全措施；.贮罐发生高低液位报警或可燃气体报警器报警时，必须到现场检查确认，采取措施，严禁随意消除报警。.雨季防火堤内积水，要及时排出，排出后立即关闭出水口；.罐区仪表及安全设施必须及时维护保养，确保完好。公用设施区公用设施的布置，应靠近其负荷中心。生产辅助区总控制室：位于主风向的上风方向，为全场自动控制的中心，生产区，储罐区及辅助生产设施的运行情况、同时负责与各部门的联系，调整生产指标。消防站：位于厂区的东部，此处交通方便，消防可方便到达厂区各处。消防站不位于生产区的下风方向且各部门的距离适中，能快速到达生产区。若生产区发生火灾，消防站不受大的影响，占地面积约为500m2。维修站：负责设备的维修工作，位于厂区的安全区域。配电站：位于厂区边缘，方便线路的进出。设置在厂区中部西面。此处处于厂区边缘又靠近负荷中心。布局要求满足生产工艺和物料运输流向要求。b、执行国家现行的生产、管理、防火、卫生和安全规范的要求。c、结合地形、地质、气象和周围环境等条件，因地制宜，节约用地。d、避免人流和物流的交叉，确保交通顺畅。e、搞好环境绿化和美化，改善和创造人工空间环境。供水、供电、供气供电由工业园的变压站提供，电先进入工厂配电站，然后送至工厂的车间变电所，之后由变电所为工厂提供用电、变电站位于厂区边缘，同时靠近生产区。供水由工业园的供水网络引入工厂后，通过工厂的给水网络分配到工厂的用水户。总平面布置的安全要点(1)施工基准。施工基准一般与计划地基面一致，计划地基面应不受高潮位、洪水、地形等影响。如果占地面积大或地势高低相差很大，也可将占地分为若干区，分别给定施工基准面。(2)建筑物的组合安排。建筑物的组合安排，涉及建筑体型、朝向、间距、布置方式所在地段的地形、道路、管线的协调等。建筑物的建筑层次，应根据土壤承载能力来确定，有地下室设施的建、构筑物应布置在地下水位较低的地方。对散发有毒害物质的生产工艺装置及其有关建筑物应布置在厂区的下风向。为了防止在厂区内有害气体的弥漫和影响，并能迅速予以排除，应使厂区的纵轴与主导风向平行或忘45°交角。对化学工厂中需加速气流扩散的部分建筑物，应将长轴与主导风向垂直或三45°交角，这样可以有效地利用人为的穿堂风，以加速气流的扩散。建筑物的方位应保证室内有良好的自然采光和自然通风，但应防止过度的日晒。最适宜的朝向应根据不同纬度的方位角来确定。为了有利于自然采光，各建筑物之间的距离，应不小于相对两建筑物中最高屋檐的高度。(3)厂区内道路布置。化工厂内道路布置应满足厂内交通运输、消防顺畅，车流、人行安全，维护厂区正常的生产秩序。根据满足工艺流程的需要和避免危险、有害因素交叉相互影响的原则，合理规划厂内交通路线。大型化工厂的人流和货运应明确分开，危险货物运输需有单独路线，主要人流出入口与主要货流出入口分开布置，主要货流出口、入口宜分开布置；工厂交通路线应尽可能作环形布置，道路的宽度原则上应能使两辆汽车对开错车；道路净空高度不得＜5m。在厂区周围及中间设置的主干道，将全厂划分为几个区域，每个区域的大小一般是90mx120m。考虑到安全可增加空间，主干道的宽度一般为15-30m。在一个区域内如有两个以上装置，在装置之间要设次干道，次干道的宽度也要考虑到装置的施工及维修，一般为6-8m。设置主干道和次干道应不影响消防及地下埋设物的维修，不应有死路。（4）工艺装置区内设备的配置。设备合理的配置既可降低建设和操作费用又可充分保证安全。大多数塔器、筒体、换热器、泵和主要管线成直线排列的区域规划方法是传统常用方法，这种设备排列方法的主要特点是：1）设备配置直线的两边都与厂区道路连接。这样，在火灾或其他紧急情况时，设备配置线主要部分的两边都有方便的通路。连接道路可以作为阻火堤，把设备配置线与厂区其余部分隔离。2）钢制框架与道路邻接。热交换器设置在框架上部，冷却水箱设置在框架下部。吊车可以方便地驶入，安全装运热交换器的管束、管件和较重的组件。冷却水箱设置在框架上使得整个冷却水系统的维修极为方便，而不必挖掘装置周围和装置之下的地基。3）设备配置直线上的精馏塔、热交换器、馏出液接收器、回流筒等装置，一般采用框架结构平坡式布局方式。框架结构在精馏塔旁边提供了开放区域，塔板和其他塔内件易于拆卸装车运至维修区。在线的塔器、回流筒、热交换器之下的平坡低洼部分，对于易燃或毒性溢流物可以起截流的作用，防止污水管将其排净前扩散至单元的其他区域。4）泵排设置在设备配置直线的旁边，与道路邻接。泵排上面没有任何障碍物，使得泵和传动装置维修时便于移动。5）筒体、泵、装配有观测平台的蒸馏塔以及需要桥式吊车钢梁导轨吊人的设备，按序定在设备配置线上，从而把相关的危险操作集中在一起。设备以安装在地平面上为宜。但是由于过程原因，如蒸馏塔或吸收塔，喷雾干燥塔或立式反应器，需要提供重力自流或泵的负压压头的设备等，设备提升是不可避免的。重的设备应尽量避免高位安装，最好和其他设备在同一水平线上或者有坚实的基座。⑸原料的接收、产品生产及出厂系统的设计。原料的接收、储存设备及产品的储存、出厂设备等，应充分考虑到利用厂区周围的铁路、船舶、公路等运输条件，各装置之间的原料、中间产品、产品等物料的流动不应交叉，途径应最短。除非绝对必要，铁路支线才引入厂区。当铁路支线引入厂区时，应该提供货车可能脱轨的充分空间。不宜把装卸设备设置在铁路支线终点的延伸方向，以避免货车的过冲、扯脱货车挡与装卸设备碰撞。(6)公用工程及设备的配套性、可靠性。发电设备、变电设备、锅炉、工业用水设备、净化水设备、空气设备、燃料设备、惰性气体供给设备等公用工程设备最好集中设置在厂区中。因为这样可以缩短公用工程设备与各装置之间的距离，以最短线路连接，既可减少施工费用，又方便生产。公用工程设施配置还应注意：1)电力线路必须从地下进入加工单元，适当安排入口点，避免在整个单元的电力系统设置人孔。2)如果装配有紧急释放阀或烟气管线，这些设施应靠近控制室，远离有火灾危险或其他危险区域。消防火栓或监控器必须与危险点离得足够近，从而能有效发挥作用，但也不能离得太近，以至于危急时无法靠近。注意可能会阻止水流到达危险点的障碍物，检查有无必要时迅速撤退的通路，水龙带拖车或安全喷射器也作类似的配置。(7)配管。配置管线是在一些装置中配置回路管线，是一个重要的安全问题。回路系统的任何一点出现故障即可关闭阀门将它隔离开，并把装置与系统的其余部分接通。要做到这一点，就必须保证这些装置至少能从两个方向接近工厂的关键点。为了加强安全，特别是在紧急情况下，这些装置的管线对于如消防用水、电力或加热用蒸汽等的传输必须构成回路。管线的配置还应注意：1)装置周围布置管架，高度一般为3-4m。过路时，应高出路面4.5m以上。管架的宽度，在初步规划时考虑将来备用，应取大约30%的余量。管架的合理排布可以消除过顶间距太小或是仅敷设在平坡上的管束，而且可以避免管沟，而管沟常常是危险液体或蒸气的良好载体。2)罐区的配管为动结构，其高度一般为地上25-30cm，与道路的相交处采用地沟或地下埋管。

3)液、气处理设备。关于液、气的处理，应从防止公害角度出发，很好地调查周围环境。其处理设备应有充分的占地面积并远离开其他设备，以确保发生火灾时的安全。(8)防火间距。设计总平面布置时，留出足够的防火间距，对防止火灾的发生和减少火灾的损失有着重要的意义。确定防火间距的目的，是在发生火灾时不使邻近装置及设施受火源辐射热作用而被加热或着火；不使火灾地点流淌、喷射或飞散出来的燃烧物体、火焰或火星点燃邻近的易燃液体或可燃气体，减少对邻近装置、设施的破坏，便于消火及疏散。防火间距一般是指两座建筑物或构筑物之间留出的水平距离。在此距离之间，不得再搭建任何建筑物和堆放大量易燃材料，不得设置任何储有可燃物料的装置及设施。防火间距的计算方法，一般是从两座建筑物或构筑物的外墙(壁)最突出的部分算起；计算与铁路的防火间距时，是从铁路中心线算起；计算与道路的防火间距时，是从道路的邻近一边的路边算起。在确定防火间距大小时，主要是从热辐射这个因素来考虑。在许多火场上的一瞳建筑物着火，由于没有及时控制和扑灭，使火势很快地向周围防火间距不够的建筑物蔓延扩大，使小火变成大火，往往造成严重损失。因此在新建、扩建和改建时，应留出足够的防火间距，对预防火灾扩大蔓延是能起到一定作用的。防火间距的确定，应以生产的火灾危险性大小及其特点来衡量，并进行综合评定。.生产工艺流程设计电石乙炔法合成醋酸乙烯主要包括乙炔气发生及净化、醋酸乙烯的合成及精制等四个部分。在我国主要采用此法生产醋酸乙烯,生产原理如下。主反应方程式：(1)电石制乙炔气体：CaC2+2H2Of C2H2t+Ca(OH)2乙炔气体与醋酸蒸汽在一定温度下通过醋酸锌•活性炭催化剂的作用合成醋酸乙烯[4],反应方程式:酸乙烯[4],反应方程式:C2H2+CH3COOHCH3COOCH=CH2主要的副反应方程式：(1)乙醛的生成。醋酸乙烯水解：CH3COOCHCH2+H2O-CH3CHO+CH3COOH(2)巴豆醛(丁烯醛)的生成。由乙醛生成：2CH3CHO-CH3CH=CHCHO+H2Ob.乙炔与乙醛作用：CH三CH+CH3CHO-CH3CH=CHCHO生产工艺流程示意图电石经电磁振动加料器连续加入乙炔发生器，电石与水发生化学反应生成的乙炔从发生器顶部逸出进入乙炔净化装置中净化，再进入反应器中与醋酸蒸汽反应合成醋酸乙烯，反应器出料混合物转移至分离工段进行初步分离再进入精馏工段中进行精馏，制得纯度99.5%的醋酸乙烯目的生成物，该工艺生产醋酸乙烯的工艺流程见图。电石水 醋酸乙懒醇酸 /醋酸蒸发器 瞅柳麟 [11~YrrH乙烛发生器上』乙粒净化器।床式反应器―分离工段一精懵工段—循环♦励—»电石灰渣 精情组分.主要生产装置危险和可操作性分析HAZOP分析的原理是什么？通过确定工艺系统可能发生的有意义的偏离，反向追溯导致偏离的特定初始事件(原因)，正向推理偏离可能导致的不利后果，并评估其在健康、环境、财产、声誉等方面的后果严重程度。HAZOP的应用范围？在装置的基础设计阶段、详细设计阶段、生产运行阶段、拆除阶段，以及对间歇操作过程，操作规程等都可以进行HAZOP分析HAZOP相关术语1引导词（Guidewords）是一个简单的词或词组，用来限定或量化意图，并且联合参数以便得到偏离。引导词的应用使得HAZOP分析的过程更具结构性和系统性。IEC61882中规定的11个引导词：无（NO）、过多（MORE）、过少（LESS）、伴随（ASWELLAS）、部分（PARTOF）、相反（REVERSE）、异常（OTHERTHAN）、超前（EARLY）、迟后（LATE）、过先（BEFORE）、过后（AFTER）。2参数（Parameters）与过程有关的物理和化学特性，参数的类型可以分为两个大类：一是概念性参数；二是具体参数（或过程参数）。具体参数：如温度、压力、流量、液位、组成等，概念性参数：如泄漏、仪表、压力分界、布置位置、维护、启动停止、反应、混合、浓度、PH值等3偏离（Deviation）指偏离所期望的设计意图。例如储罐在常温常压下储存300吨某种液态物料，其设计意图是在上述工艺条件下，确保该物料处于所希望的储存状态。“引导词NO（无）++参数=偏离”=无流量压力高FLOW（流量）MORE（过多）+PRESSURE（压力）3.4乙酸乙烯酯的特性及安全措施和应急处置原则特别警示可疑致癌物，高度易燃液体。理化特性无色透明液体，有水果香味。微溶于水，溶于醇、醚、丙酮、苯、氯仿。分子量86.09,熔点-93.2℃,沸点71.8〜73℃,相对密度（水=1）0.93,相对蒸气密度（空气=1）3.0,饱和蒸气压15.33kPa（25℃）,燃烧热1953.6kJ/mol,临界温度252℃,临界压力4.25Mpa,辛醇/水分配系数0.73,闪点-8℃ ，引燃温度402℃,爆炸极限2.6%〜13.4%（体积比）。主要用途：用于有机合成，主要用于合成维尼纶，也用于粘结剂和涂料工业等。危害信息【一般要求】操作人员必须经过专门培训，持证上岗，严格遵守操作规程。熟练掌握操作技能，具备乙酸乙烯酯应急处置知识。严加密闭，防止泄漏。工作场所提供充分的局部排风和全面通风、

换气。工作现场严禁烟火。作业现场设置乙酸乙烯酯检测报警仪、声光报警器、视频监控装置并导入DCS系统，DCS系统设置UPS不间断电源。设置独立于DCS控制系统外的安全联锁系统，使用防爆型的通风系统和设备。穿戴防静电作业服，佩戴化学安全防护眼镜和口罩，可能接触其蒸气时，应该佩戴过滤式防毒面具（半面）。紧急事态抢救或撤离时，佩戴正压自给式空气呼吸器。戴橡胶耐酸手套。戴化学安全防护眼镜。戴安全帽。严格控制工艺参数，关键参数设置温度、压力、液位上下限报警装置，防止发生自聚反应。生产装置设置放空系统，自动联锁保护装置，装置内所有带压设备及管道设安全阀及备阀，装置内关键转动设备设有备台，生产仪表按所处区域的防爆等级选用防爆型号。主要设备的裙座均设置防火层，对高温设备和管道均进行隔热保温，加热炉设置阻火器及长明灯，安装防爆门，并设置灭火蒸汽管。设立应急氮气装置直送各工序，保证事故状态下的氮气使用。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。灌装时应注意流速（不超过3m/s），且设置接地装置，并采用增湿作业方法导除静电，防止静电积聚。搬运时轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。【储存安全】（1）通常加有阻聚剂。储存于阴凉、通风库房内。库房内温度不宜超过37℃。远离火种、热源。包装要求密封，不可与空气接触。不宜大量或久存。（2）应与氧化剂、酸类、碱类食用化学品分开存放，切忌混淆。配备相应品种和数量的消防器材。储存间内的照明、通风等设施应采用防爆型，开关设在仓外。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。仓库内设置乙酸乙烯酯检测报警仪。应急处置原则【急救措施】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。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：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。【灭火方法】遇大火，消防人员须在有防护掩蔽处操作。用水灭火无效，但须用水保持火场容器冷却。灭火剂：抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。【泄漏应急处置】消除所有点火源。根据液体流动和蒸气扩散的影响区域划定警戒区，无关人员从侧风、上风向撤离至安全区。建议应急处理人员戴正压自给式空气呼吸器，穿防静电服。作业时使用的所有设备应接地。禁止接触或跨越泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止泄漏物进入水体、下水道、地下室或密闭性空间。小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸收。使用洁净的无火花工具收集吸收材料。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。用石灰粉吸收大量液体。用抗溶性泡沫覆盖，减少蒸发。喷水雾能减少蒸发，但不能降低泄漏物在受限制空间内的易燃性。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内。喷雾状水驱散蒸气、稀释液体泄漏物。作为一项紧急预防措施，所有方向上的泄漏隔离距离至少为50m。如果为大量泄漏，下风向的初始疏散距离应至少为300m。.主要设备的工艺设计和选型固定床反应器乙炔气相法合成乙酸乙烯酯•的反应器主要有固定床反应器和流化床反应器，根据反应的转化率、选择性、反应热提供或转移的方法、催化剂的性能和寿命等几个方面因素选择。固定床反应器被广泛应用于流一固相催化和非催化反应，尤其适用于要求高转化率和高选择性的反应，这次化工设计采用固定床反应器。固定床反应器按催化剂床与外界是否进行热量交换可以分为绝热反应器和换热式反应器，工业上普遍采用换热式反应器，尤其是列管式换热反应器[24]。(1)体积的计算依一般经验看来固定床反应器进口气体的初始浓度Co=1.89kg/m3,原料气的25617.70+27752.51V= 二体积流量h 1.89 28238.20m3/h，即是固定床反应器每小时需要处理的物料量，反应器采用连续式操作。空速(每m3催化剂每h通过的标准气体量)U=315h-1[25],则催化剂床层理论体积Y=h/U=28238.20/315=89.65m3。0.4*床层空隙率是0.4[25],则Vo=89.65。6=59.77m3,则催化剂床层实际体积V 八一……CVp=Vc+V0=149.42m3。从下面有关的固定床反应器的尺寸设计，我们知道反应器内列管呈三角形排列，列管之间的间距是63mm,列管有效长度是8m,则反应器内列管及其空间排布所占的体积VL=28.26义8=226.08m3,反应器内催化剂的体积是37.36m3。固定床反应器体积不仅包括Vp，还包括原料分布体积空间和物料分离空间，这部分空间占据的体积Vw=（12-8）x28.26+20=133.04m3.那么反应器的体积V=VL+Vw=359.12m3，圆整取360m3。（2）反应器的技术参数表5-1 乙酸乙烯酯合成反应器的技术参数项目壳程管程设计压力/MPa0.080.08设计温度/℃140~225140~225工作介质蒸汽冷凝水CH、HAc、VAc材料16MnR22 •.一16MnR+316L复合板腐蚀裕度/mm1.01.0换热面积/mz85.00设备重量/kg90000乙酸乙烯酯合成反应器的结构特点分析可知，该设备由六大部件组成，即上封头法兰组合件、上部简体短节组件、下部简体组合件、下锥体组合件、中间换热主体组合件及导热油夹套组合件等。设备的设计选材较为多样，有16MnR、20R、20、Q235A、00Crl7Ni14Mo2、1Crl8Ni9Ti、00Crl7Ni12Mo2等。板式分离塔气液传质设备种类繁多，逐级接触式主要以板式塔为代表，微分接触式主要以填料塔为代表。醋酸乙烯分离装置中采取的是逐级分离方式，故而这次设计采用板式塔作为分离装置的主设备。根据通过能力大、塔板效率高、塔板压降低、操作弹性大、结构简单制造成本低五项标准进行综合评价，结合设计具体情况，这次设计采用筛板塔。在筛孔塔板上，气液两相的接触和传质主要发生在开有筛孔的区域内。（1）溢流堰的型式和高度的选择溢流堰是平顶的，堰上液高how46mm，溢流堰采用齿形堰。溢流堰的高度hw对板上泡沫层高度和液层阻力有很大影响，据《化工原理》［31］表10-3,再结合这次设计实际情况溢流堰高度hw取33mm。(2)降液管和受液盘的结构和有关尺寸的选择[23]弓形降夜管提供的降夜面积和两相分离空间都很大，这次设计采用弓形降夜管，垂直型式的。旨在保证液封，降夜管底部与塔板的间隙h0=L「4x10-3(—)23lw ，式中Lh是冷凝水量。带入数据解得ho=26.25mm，h。小于溢流堰高度hw符合设计要求。受液盘使用凹形受液盘，液体进入塔板时更平稳，防止漏液问题的出现。(3)孔径和开孔率的选择[23]筛孔直径对筛板堵塞、筛板漏液、操作弹性有重大影响，这次设计的筛孔直径do=5mm。开孔率平与板压降直接有关，故对板的性能有重大影响，筛孔(%')直径d0与孔间距t比值0t决定。对压降和操作弹性作全盘考虑，孔间距①=0.907(%)2t=12mm，塔板开孔率 t=15.75%。.3主要设备一览表表5-1合成VAc装置的设备一览表序号设备名称材质台数1乙焕发生器Q-32542次氯酸钠洗涤塔B1衬胶13乙酸加料槽316L14乙酸加料泵316L25乙酸蒸发器316L46换热器316L87蒸汽发生器316L48固定床反应器18-949气体分离塔316L410分离塔冷凝器Q-235811排气洗涤塔18-9112精馏塔316L813精馏塔再沸器316L614精馏塔冷凝器18-9915精馏塔加热器316L2.车间布置设计概述车间布置设计是完成设备工艺设计和初步设计工艺流程之后的设计内容。车间布置设计是对车间建筑物等设施配置的安排作出合理的布局，满足生产和运输、安全和卫生、有关标准和规范、施工安装、工厂发展、竖向布置和管线布置、绿化等几个方面的要求。车间布置设计开始，设计进入各专业间共同协作阶段，工艺专业在此阶段除工艺设计本身外，还需要了解和考虑总图、土建、设备、仪表、电气、供排水等专业及机械、安装、操作等各方面的要求。上述非工艺专业同时相互提出对车间布置的要求。车间布置设计主要工作是设备的空间布置，重点协作伙伴是建筑专业。车间布置的基本原则和要求［21］车间布置涉及面较广，但大致可以归纳为以下几个方面［22］。.厂房建筑(1)厂房平面力求简单化，以利用建筑定型化和施工机械化。常用形式有直线型、T型和L型，厂房组成形式有集中式和单体式，应在符合建筑设计防火规范(GB16-1987)和工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002)的前提下综合考虑。(2)工业厂房有单层、多层或单层和多层结合的形式，主要根据工艺流程、安装和检修的需要具体决定。厂房的宽度、长度和柱距，除非特殊需要，单层厂房应尽可能符合建筑模数制的要求。化工工业厂房的常见结构尺寸是宽度不宜超过30m。(3)层高与设备的高低、安装位置有关，一般每层4m〜6m,最低不低于3.2m,净空高度不得低于2.6m,尽量符合建筑模数(标准化)的要求。(4)在可能情况下尽量采用露天化和敞开式设计，这样既能节省投资，又有利于通风采光、防爆、放毒等安全需要。(5)在不影响流程情况下，较高设备集中布置，可简化厂房立体化布置，又省投资。(6)笨重设备和震动设备尽量布置底楼的地面。同类设备可尽量集中。(7)设备穿孔必须避开主梁。(8)厂房出入口、交通道、楼梯等都需精心安排。一般厂房大门宽度要比通过的设备宽度大0.2m以上，满载的运输设备大0.6m〜1.0m,单门宽一般900mm,双门宽有1200mm、1500mm、1800mm，楼梯的坡度45°〜60°,主楼梯45°的较多。.生产操作(1)设备布置尽量和工艺流程一致，避免交叉往返送料。尽量采用位差送料，一般从高层到低层设备布置槽一反应设备一贮槽、重型设备和震动设备。(2)相互有联系的设备尽量靠近，但要考虑操作、送料及半成品堆放等空地。(3)相同、相似设备尽可能对称、集中，以利操作管理及水、电、气等供应。(4)考虑进出料、取样、观察等方便。4、设备之间及设备与建筑物之间的一般安全距离。设备与设备之间、设备与建筑物之间的净距离，目前尚无统一的规定，表6-1所列设备之间的安全距离仅供这次设计使用。表6-1设备安全距离一序号项目净安全距离(不小于m)1往复运动部分离墙1.52回旋运动部分离墙0.8〜1.03回旋机械之间0.8〜1.24吊动物与设备最高点0.45换热器与换热器之间1.0〜2.06塔与塔的间距1.57泵与泵的间距0.78反应罐底部与人行通道的间距1.8〜2.09设备盖上转动装置离天花板0.810通廊、操作通行部分净高2.011设备与墙之间一人操作1.012设备与墙之间无人操作0.513二设备间二人操作小车通过3.114二设备间一人操作小车通过1.915二设备间二人操作偶有人过1.816一设备间一人操作常有人过2.417二设备间一人操作偶有人过1.26公用工程设施公用工程设施是指水、电、汽的供应设施以及其他辅助设施，公用工程设施的充分设计和配置直接关系化工厂运行和操作的安全。公用工程设施的各个款项不仅对于化工厂人员的健康和安全极为重要，而且这些款项的失误常是化工厂事故或伤害的渊源。本文主要讨论的是公用工程设施的安全维护，而不涉及其设计和安装的细节。电气设施电是化工过程中热能、机械能和光能的重要供应源，电气设施在化工生产中起着重要的作用。由于化工生产本身所固有的易燃、易爆、易腐蚀等危险性以及高温或深冷、高压或真空等苛刻的操作条件，化工厂对电气设施有很高的要求。在所有电气设施的装配中，都应该考虑至少是最低安全限度的防护措施。工厂或实验室的所有电工作业都必须满足安全防护的要求，遵循限定的规则和程序。在化学加工业中，电气线路、设备和照明设施的配置，必须满足易燃液体或气体泄漏形成爆炸性混合物的防护要求。需要采取的防护措施包括，防蒸汽的照明设施、全封闭的电动机、油浸式或部分封闭的开关、火花放电设施的完全隔离等。由于人员不允许在爆炸性气氛中作业，防止爆炸性气氛的形成比采用防爆设备更安全、更经济，这是普通的工业实践。当爆炸性气氛通过密封或控制易燃液体、气体和粉尘仍不能避免时，所涉及的空间应该限制或隔离在防护罩下或通风橱中。设置在高过地面6m以上露天构架上的电气设备，一般可以认为不受近于泄漏点的临时的、局部的爆炸性混合物暴露的影响，所有的建筑钢筋和露天构架，所有的罐、鼓、管线和罐车，所有的处理或应用或在处理或应用易燃液体或气体区的化工设备，都应该接地消除静电。松软接地最好与大的水管道连接，打人地内或嵌入接地钢板，但务必不得与电缆管线、喷水支路管道，气体、蒸汽或过程管线连接。对于接地应该适当维护，定期检验损坏情况并测定接地电阻，为了避免控制仪表和设备的使用失误，被控制设备的电压、名称和序号应该明显标示在开关盒、补偿器和启动器上。所有延伸电缆都应该是三相的，而且限定在一定的长度。目前，由于安全维护方法的不断开发，过去禁用的闪光信号灯有从非危险区扩展应用到危险区的倾向。某些人员所戴的助听器能够产生可以点燃易燃蒸气的足够能量的火花，因此，当佩戴者对可以形成爆炸性混合物的泄漏点暴露时，不得开启助听器。普通电话拨号、呼叫和打印时可以产生高能火花，是一个更值得注意的火花源。为此，应该尽量安装和使用防爆电话。无线电传系统和对讲电话装置对易燃蒸气暴露时，也呈现电的危险。许多电气仪表如果使用不当都有可能成为火源。应该按照电器规范选择和安装电气仪表，谨慎操作，避免失误。有时可以把电气仪表封闭起来，通过小空气管不断地吹送缓慢的清新的空气流，对仪表进行清洗和净化。从电器安全的角度出发，常把电气仪表设置在危险区以外。如果载流部件或导线必须暴露，应该将其提升到至少高过人行面2.4m以上，或采用密封的方法。靠近供能电导线或设备的区域，应该避免使用金属尺、金属安全帽、金属扶梯或其他金属物件。水和蒸汽设施在许多化工厂，操作人员应用热水冲洗地板或设备。而蒸汽吹洗只能由受过专门训练的人员在严密控制的条件下进行。除非使用经过充分设计的、冷水供应一旦中断就完全关闭的水一蒸汽混合器，不得把蒸汽管道和水管道直接连接产生热水。最大可能的热水温度应该确知并标示出来，所有管线都要在混合器和出口处签上名称加以识别。温度高于57℃的水与皮肤接触一般会引起至少是一度的灼伤。如果使用高过这个温度的水，一定要提供适当的训练并对水的使用加以控制。洗浴或冲洗皮肤使用的热水，务必不得由蒸汽和水直接混合产生。只能使用有热交换的水加热器，这样的加热器可以供应温度精确控制的热水。热水加热器不仅应该有过压压力释放阀，而且还应该有过热释放熔断塞。在处理腐蚀性或毒性物料的区域应该安装安全淋浴器。即使工作人员穿戴防火服，安全淋浴器对于扑灭粘附在防护服上的易燃液体的火焰有重要价值。重要的是头顶上方大容量、慢速地连续喷射水，使人员的燃火服装易于彻底浸透。所有安全淋浴器的阀门应该设置在相同的高度，与喷头的相对位置也应该相同。这些阀门应该沿着相同的方向以完全类似的方式操作。上述这些要求对于在紧急情况下不能看到但可以触摸到淋浴器的阀门变得十分重要。对于每个淋浴器，都必须坚持进行定期检验。水供应的饮用安全，无论是饮用要求足够纯度水的安全供应，还是防止污染供应源，都起着重要的作用。市政的或其他公共的水源一般都能满足保健用或饮用的要求。对于一些类型的冲水厕所应该特别注意，防止水的供应压力损失时污水对水供应管线的污染，为此，需要配置抗虹吸装置。与过程水或过程冷却水的供应管线或系统连接的所有管接头，都应该具备这样的功能，能够防止可能被污染的水回流至饮用水系统。不能单纯依靠止逆阀，还必须应用附加的设施，防止供应管线压力损失时水的虹吸回流。一种有效的装置是把饮用水供应管线与空水箱排在一起，水自由落入水箱进入泵的入口并被输送应用于过程目的，有一个水溢流出口设置在供应管线出水口的下方。许多化工厂的冷却或其他过程目的使用的是非饮用水。在有些情况下，非饮用水也用来冲洗地板和设备。为了在所有供应非饮用水的水出口都能识别出水的类型，应该张贴警戒条款，向工作人员警示水是不安全的，不得用于餐饮或人员洗浴，不得用于炊具、餐具、食品制备或加工器具、服装等的洗涤。非饮用水可以洗涤其他用具，只是要求其不含有化学晶以及构成不卫生条件或对人员有害的其他物质。尽管有不少过程或动力供应需要高压蒸汽，但只有0.1MPa或更低压力的低压蒸汽适合于室内加热装置。对于压力高于0.1MPa蒸汽设施，从安全的观点出发，应该由压力来鉴别蒸汽管线。蒸汽的疏水器和泄放阀应该安装在人员可以避开的区域。室外填石的干井可以用于小型蒸汽疏水器冷凝液的排放。如果蒸汽冷凝液排放至污水管线，应该配置专门设施，防止疏水器故障蒸汽泄放造成压力的累计。人员与没有保温的蒸汽管线、散热器接触会引起严重的烫伤。高出地面2.1m以下或人员易于接触的所有蒸汽管线、设备和散热器，都应该保温并保持足够的警惕。供氧空气和辅助气体设施空气一般是经压缩由管道输送至各个区域，供过程、动力或仪表应用，有时与空气面罩连通，供人员呼吸。由于所需空气质量的差异，任何供氧空气都应该由各自的系统供应。供呼吸的空气必须与一氧化碳、油蒸气、锈粉末或其他杂质等污染物隔离，氧、氮和二氧化碳的比例必须适当。因为连续操作会产生高温，润滑油有可能裂解污染空气，普通的油润滑空气压缩机无法保证供应的空气质量。油润滑压缩机需要配置特殊的装置，包括一氧化碳报警装置、油蒸气移出装置以及气味消除装置。一氧化碳移出装置要有把一氧化碳催化转化为二氧化碳的功能。粉尘或粒状物应用过滤器滤掉。即使如此，仍需要经常检验空气中一氧化碳的水平。专门设计的供氧空气压缩机无疑是更好的选择。这样的压缩机是机内水润滑，在水中添加微量的脂肪酸盐或天然矿物油。所谓无润滑压缩机，只是压缩机的轴承和工件需要润滑，气缸由于活塞上使用的是低摩擦的密封垫而无需润滑。隔膜型压缩机也可以视为是无润滑的。供氧空气在输送过程中仍然需要不被污染。为此，与供氧空气连接的设备、过程或其他设施不得相互连通。空气管道与空气面罩连接时，过滤器和吸尘护罩应该安装在靠近出口处，截取或移除杂质粒子和湿气液滴等。过滤器下游管道的材质应该是非铁的，最好是钢的。从呼吸空气中不必添加或移出湿气，人体能够承受相当宽的湿度范围而不至于感到不适或有害。氮、二氧化碳和其他惰性气体有时被称作辅助气体而非过程气体。这些气体的管线一般是在1MPa或略低的压力下操作，主要的安全问题是气体的鉴别。在罐内或限定的空间内工作时，惰性气体被错当成呼吸气体通入，会造成伤亡事故。辅助气体的所有出口和阀门都应该标示出气体的名称。废料处理设施空气污染，无论是从公共关系的观点还是从个人安全的角度，都是备受关注的课题。释放到空气中的气体和排放到工厂以外的液体，都必须控制在有害浓度之下。粉尘、特殊物质、烟雾和蒸气都不得排放到空气中。回收或清除，包括不同复杂程度的设备的考虑，每一项都是个别的工程问题。有时为了清除或减少排放，要对过程本身进行修改。从排风系统或烟囱排放出的有害气体和悬浮微粒，必须在环境法规规定的允许浓度限度之下。液体或固体废料的处理也完全类似。排放到公共下水系统的化学废液在排放前必须经过充分处理，完全清除有害化学物质，确保其在下水道通往河流的出口点处于无害的浓度。分液器和捕集器常用来清除油品或其他非水溶性物质，沉降池可以有效地清除夹带的固体。加工易燃挥发性物料，应用地下管道系统输出废液，在管道内空气的间隙中会形成爆炸性混合物。所以，重要的是要防止任何易燃挥发性废液进入封闭的地下下水管线。下水管道清理和维护时也应该足够开放。有时需要应用明渠敷设废液下水管道，并配置充分的阻火设施。明渠由耐化学暴露的材料构筑，并且成一条线，易于清理和检查。废液在进入废液处理系统前，多数