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1、摘要本次课程设计主要针对天津市宏瑞达工程塑料有限公司聚丙烯工厂进行防火防爆设计。该企业采用间歇式液相本体聚合法生产聚丙烯。该课程设计介绍了液相本体聚合法生产聚丙烯的工艺流程，并对工艺环节进行了划分；确定了耐火等级和防 火间距，对厂区总平面进行了布置；对生产厂房进行防爆电气设计，并确定泄爆方 式，计算相关设施的泄爆面积；对不同的场所进行了灭火器配置设计。关键词：丙烯；耐火等级；防火间距；防火防爆；防爆电器；灭火器目录摘要I1 前言 12 工程简况 23 工程工程分析 43.1工艺流程介绍 4 3.1.1生产工艺简述 4 3.1.2安全防火重点部位 5 3.1.3安全工作重点 63.2 工艺环节的
2、划分 7 3.2.1生产区 7 3.2.2仓储设施 7 3.2.3其他设施 94 总平面的布置 104.1 分区布置 10 4.2火灾危险类别的确定 104.2.1 聚丙烯及生产原料的理化性质简介 10 4.2.2生产工艺火灾危险分类 11 4.2.3存储区火灾危险分类 124.3 耐火等级的确定 134.3.1生产区 13 4.3.2储存区 134.3.3生活区 14 4.3.4附属设施区 144.4防火间距 16 4.4.1防火间距设计原则 16 4.4.2防火间距的确定 175 防爆电气的设计 205.1 划分爆炸危险区域 20 5.2防爆电气选择 205.2.1爆炸性混合物分级、分组
3、20 5.2.2防爆电气选择 216泄爆方式确定及泄爆面积计算 216.1泄爆方式 246.2泄爆面积的计算 247 灭火器的配置 257.1 灭火器的选择 257.2灭火器的设置 25总结 32参考文献 331 前言聚丙烯（PP）是五大通用树脂之一，是一种优良的热塑性合成树脂。具有比重 小、无毒、易加工、抗冲击强度高等优点，其产品广泛用于电子电器、汽车、建 材、医疗等领域。截止目前我国大型聚丙烯生产企业已超过 80家，生产装置 100余 套，总生产能力780万t/a左右，成为仅次于美国的世界第二大聚丙烯生产国。目前 我国已经基本上形成了溶剂法、液相本体气相法、间歇式液相本体法、气相法等 多种
4、生产工艺并举，大、中、小型生产规模共存的生产格局。其中，连续法装置 46 套，生产能力为636万t/a,占国内总生产能力的81.6%左右；此外，我国还存在大 量间歇法小本体聚丙烯装置，单套年产量不足万吨，至多十几万吨，而合计能力超 过100万t/a。约占国内总生产能力的18.4%左右。由于国内需求旺盛，我国聚丙烯 投资积极性很高，未来一段时间国内聚丙烯生产能力将有大幅提高，特别是几个世 界级的大型炼化一体化工程以及正处于发展起步阶段的大型煤制烯烃工程对我国聚 丙烯能力提高将产生大的影响。目前国内在建的聚丙烯工程共20个，产能合计573 万t/a,加上“十二五”期间可能新实施的部分工程，预计20
5、15年我国聚丙烯产能将猛 增至1400万t/a左右，而预计届时我国聚丙烯年需求量约1600万t左右，以国内装 置满负荷运行计算，供需缺口将缩小到200万t/a左右。因此可以预见，在未来一段 时间内，我国聚丙烯生产工厂将会大幅增加。聚丙烯生产工艺复杂，其原料氢气和丙烯均为易燃易爆气体，高压容器，原料 运输管道，电气设备等都存在一定的危险性；同时，工厂的选址，设备的布局，厂 房的设计等都是影响安全的重要因素。因此很有必要通过对聚丙烯工厂进行合理的 防火防爆设计来减少事故的发生概率，降低事故的危害程度，进而提高整个工厂的 安全生产水平，间接地提高企业的经济效益。本次课程设计的依据主要是石油化工企业设
6、计防火规范GB50160-2008、 建筑设计防火规范GB50160-2008、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058-92、建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005等等。2 工程简况天津市宏瑞达工程塑料有限公司聚丙烯工厂位于天津市宝坻塑料制品工业区， 该区位于天津市北部，拥有污水处理厂，供水厂，供电厂，供热站等完善的基础设 施；距市中心 60公里；距天津港 90公里。紧邻津蓟高速公路、潮阳东路、宝黑公 路等一级公路，地理位置优越。宝坻塑料制品工业区地处中纬度欧亚大陆东岸，属 于暖温带半湿润大陆季风型气候，年平均气温12.3C。七月份最热，月平均气温可 达26C； 月份最冷，
7、月平均气温-4C。年平均降水量550-680毫M,夏季降水量 约占全年降水量的 80%。该地区季风盛行，冬、春风速最大，年平均风速为 2-4M/ 秒，多为西南风，少有西北风。该厂区坐北朝南，南门为工厂正门，东西侧为其他 塑料工厂，北面是农田。根据石油化工企业设计防火规范GB50160-2008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。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。石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距，不应小于规定中最小距 离。本文中天津市宏瑞达工程塑料有限公司聚丙烯工厂位于天津市宝
8、坻塑料制品工 业区，开发区位于吉林市西北部的平原地带，不会产生窝风，且风频最大的为西南 风，最小的是西北风。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西北部；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 生产区的东北部。工厂主要出入口不应少于两个，并宜位于不同方位。两条或两
9、条以上的工厂主 要出入口的道路，应避免与同一条铁路平交；若必须平交时，其中至少有两条道路 的间距不应小于所通过的最长列车的长度；若小于所通过的最长列车的长度，应另 设消防车道。生产区的道路宜采用双车道；若为单车道应满足错车要求。工艺装置 区、液化烃储罐区应设环形消防车道。可燃液体的储罐区、装卸区及化学危险品仓 库区应设环形消防车道；当受地形条件限制时，也可设有回车场的尽头式消防车 道。消防道路的路面宽度不应小于 6m。工厂内部设有办公生活区、附属设施区、物料存储区、生产区四大区域。办公 生活区分为办公楼、宿舍楼、浴池、食堂等建筑；附属设施区分为配电站、技安 部、锅炉房、泵站、污水处理站、消防水
10、池等建筑；物料储存区主要是罐区，分为 丙烯罐组和氢气罐组，装设喷水冷却系统，原料丙烯和氢气由其他化工厂供应，用 管道连接；生产区有丙烯固碱车间、丙烯脱硫车间、丙烯精脱水车间、氢气丙烯局 和车间、闪蒸去活车间等。3 工程工程分析3.1工艺流程介绍3.1.1 生产工艺简述间歇式本体法聚丙烯流程简述：由气分来的丙烯经脱水罐、固碱塔、水解塔、脱硫塔、固碱塔、分子筛塔、脱 氧塔、分子筛塔、脱砷塔脱去其中的大部分的水、硫、氧、砷等杂质后进入丙烯原 料罐，先将氢气（钢瓶或炼油二部氢气）用减压法计量或经氢气流量计计量通入具 备生产条件的聚合釜空釜内，以调节聚丙烯的分子量，再打开聚合釜与原料贮罐的 气相平衡线阀
11、，由原料罐向聚合釜串气相，待釜压与原料罐平衡后，关闭聚合釜气 相平衡阀。原料丙烯由原料泵定量打入聚合釜中，活化剂一氯二乙基铝或三乙基铝 自运输罐用N2压入活化剂储罐，然后再用N2压入活化剂计量罐中，经计量后加入 釜上活化剂加料罐中，然后用丙烯冲入聚合釜内。按聚合配比，将一定量的第三组 分（DDS）加入催化剂加料斗中，用一定量的丙烯冲入聚合釜中，再用丙烯将定量 的催化剂从催化剂加料斗冲入聚合釜。启动热水泵，将热水罐中热水打入聚合釜夹 套，控制升温速度为：3060分钟釜压由初压升至3.0MPa，并根据反应情况在2.0 2.6Mpa将热水切换成了冷水，使反应控制在顶温7581C，釜压在3.43.8M
12、Pa, 经恒温 23 小时，根据反应情况判断反应终点。反应至终点，回收聚合釜内未反应 的丙烯，当丙烯回收罐与聚合釜压力平衡时（1.01.6MPa），回收结束，联系闪蒸岗 位向已净化好的闪蒸釜喷料。每次喷料压力不超过1.2MPa，当聚合釜压力降至 0.6MPa以下时，喷料结束，聚合准备再次投料。聚合釜向闪蒸釜喷料时，闪蒸釜要 自动或手动间断向气柜排放气态丙烯。待喷料结束后，闪蒸釜采用自动或手动置换 程序交替抽真空补氮气进行置换，直至闪蒸釜丙烯含量小于 1.5%，置换结束。进行 现场放料包装或从闪蒸釜向料仓压料包装，直至粉料放料包装完毕。图3.1间歇液相式本体法聚丙烯生产工艺方框流程图从工艺流流程
13、图中我们可以看到，原料为丙烯和氢气，都是易燃易爆气体，产 物聚丙烯粉末也有可燃性，在聚合过程中，运载气体和尾气如果处理不当，都可能 产生火灾爆炸危险。3.1.2安全防火重点部位1聚合釜丙烯经固碱、脱硫、精脱水后进入丙烯灌，经计量后加入聚合釜并搅拌，然后 催化剂和氢气也经计量后分别加入聚合釜中。加料完毕后，夹套内通入热水升温， 引发反应，由于聚合反应放出大量的热量使釜温上升，夹套切换冷水控制反应温 度。若搅拌不能正常工作或者循环冷却水出现故障，反应温度失控，易引起火灾， 爆炸。聚合釜应设有应急冷却系统，在紧急状况时，对釜进行保护。2闪蒸釜聚合反应结束后，由聚合釜向闪蒸釜喷料。由于聚丙烯粉料在聚合
14、釜内受到搅 拌，又以很大的速度向闪蒸喷料。搅拌叶与粉体之间反复接触与分离，使粉体表面 带上了大量静电荷；高速向闪蒸釜喷料时粉体与管壁和釜发生摩擦、冲撞，使粉体 表面电荷又进一步增加。如果不能采取措施消除静电，可能会造成闪蒸釜内爆燃， 包装时闪爆、着火。采取聚合釜放料口安装静电消除器，改善闪蒸工艺等措施降低静电事故的概 率。3输送管道反应原料氢气和丙烯都由输送管道进入反应釜发生反应，反应结束后的剩余原 料也经输送管道进行回收。由于氢气和丙烯均为易燃易爆气体，如果管道发生破裂 导致原料泄露，很可能会造成火灾、爆炸事故。输送管道要经常维修和更换，同时还应有原料泄露的报警系统。3.1.3安全工作重点聚
15、合釜反应搅拌机应有检测和联锁，投料前一定要启动搅拌，并随时进行巡查，跳闸 后要及时处理，发现异常能自动停止进料；聚合釜电机应选择相匹配的，且适当降 低转速，以免电机超载跳闸；应对聚合釜体壁面定期打磨，提高壁面光洁度，减少 挂壁；当釜内结块后，要开釜盖清除结块；聚合釜系统工作时应不能超温超压；聚 合釜填料更换前，应先将填料浸泡，防止填料磨损与烧毁；清通聚合釜催化剂加料 斗必须用防爆工具。2.闪蒸釜聚合釜向闪蒸釜喷料时，闪蒸釜要自动或手动间断向气柜排放高压气态丙烯。 待喷料结束后，闪蒸釜采用自动或手动置换程序交替抽真空补氮气进行置换，直至 闪蒸釜丙烯含量小于 1.5%，避免形成爆炸性混合气体而引起
16、爆炸。回收丙烯阀和喷料阀应有联锁，当丙烯回收阀出现故障无时保证不向闪蒸釜喷 料；采取适当的检测手段，确保闪蒸釜丙烯含量小于 1.5%再打开闪蒸釜出料阀；同 样也应对闪蒸釜体壁面定期打磨，提高壁面光洁度，减少挂壁和摩擦；采取静电防 护措施，保证闪蒸和出料时的安全性。3 输送系统为防止物料泄露，经常检查管道是否完好；配备自动报警系统，当出现物料泄 漏时，及时报警以便采取措施。4.物质聚丙烯车间危险物质主要是存在于丙烯、氢气、一氯二乙基铝、三乙基铝、二 苯基二甲氧基硅、聚丙烯，其中丙烯、氢气作为反应原料，由于其参加反应的量比 较大，所以危险性最大。3.2 工艺环节的划分3.2.1 生产区间歇式液相本体聚合法生产来聚丙烯共分为七步：丙烯的固碱、丙烯的脱硫、 丙烯的精脱水、液相
