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1、摘要本设计是针对甲醇厂而进行的防火防爆设计。通过对甲醇的生产工艺过程的了解，根据生产原料及产品的性质，进行生产设计，再根据生产工艺过程，设置工厂内所需的厂房。根据石油化工企业设计防火规范分析确定各生产环节和存储场所的火灾危险类别来设计。然后又依据石油化工企业设计防火规范和建筑设计防火规范GB50016-2006来确定工厂内的主要建筑物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。再选择一个有爆炸危险性的厂房，根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范进行爆炸危险区域划分，分析厂房的主要爆炸危险方式并对厂房内的主要防爆电气设备进行分析并且选型；选择一有爆炸危险的厂房通过计算厂房的泄爆面
2、积，来确定泄爆方式。了解生产工艺过程，分析确定工艺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设定工厂内的生产场所、附属设施、存储区的建、构筑物的功能，确定建、构筑的耐火等级，进行工厂区域规划和总平面布置。分析选择某一厂房进行爆炸危险区域划分对该厂房的主要防爆电气设备进行分析、选型对某一有爆炸危险的厂房计算其泄爆面积，并选择确定泄爆方式绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图关键词：火灾危险性；耐火等级；防火间距；防爆电气设备；灭火器1 前言 在现代生产与社会生活中，火灾与爆炸灾害是最主要的灾害之一。火灾具有发生频率高、损失大，而爆炸灾害则具有损害最为惨重的特点。企业为降低
3、成本、压缩经费，首先削减的是安全生产技术措施经费，导致劳动安全投入严重不足，造成设备失修，重大隐患长期得不到治理。一些效益好的企业虽然投入部分资金用于安全管理，但投入也在逐年减少；亏损企业则投入很少或根本不投入。拼设备、拼人力现象普遍，企业设备老化，技术落后，生产现场脏乱差，跑、冒、滴、漏现象十分严重，事故隐患增加，安全生产状况恶化。据有关部门在近期的安全检查中发现，大部分被查的石油、石化、化工企业的消防设备和器材存在很多问题：易燃易爆企业自备消防车普遍老化；摆在现场的灭火器有的无压力，有的超过检验期限；消防栓内有的无水枪；消防水泵房普遍没有正常维护保养，有的几近瘫痪。程序多而且复杂，生产具有
4、高度连续性，石化产品多以气体和液体形式存在，易泄露和挥发，遇火源即燃。企业生产设备和事故应急防范基础设施的状况令人堪忧。工艺规程、安全技术规程、操作规程是化工企业安全管理的重要组成部分，在化工厂称其为“三大规程”，是指导生产，保障安全的必不可少的作业法则，具有科学性、严肃性、技术性、普遍性。这一项是我们衡量一个生产企业科学管理水平的重要标志，我们在安全评价工作中发现，有的企业就认为有没有一个样，只要能生产就行，这是一个典型的化工生产“法盲”，他们孰不知这“三大规程”中的相关规定，是前人从生产实验、实践中得来，以致用生命和血的代价编写出来的，具有其特殊性、真实性。在化工生产中人人不能违背，否则将
5、受到惩罚。有的企业领导曾说：“我们以前就是这么干的（这种做法实际上是违章的），没出过什么事，不要紧”。这种麻痹思想绝对要不得，尤其是作为企业的负责人。违章不一定出事故，但是相反，出现事故的必然是违章而造成的，这就验证了海因里希“1：29：300”的著名法则。通俗地讲，多次违章必然会发生事故，多次小的事故发生，必然酝酿着重大事故的萌芽，这是我们常说的“安全第一，预防为主”，安全工作超前管理，超前控制的基本法则。2 工程概况 3 工程项目分析3.1 工艺流程介绍3.1.1 生产工艺简述 合成甲醇可以固体（如煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱
6、硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成气（一氧化碳和氢）。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件。单产甲醇（分高压法低压和中压法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇，经预精馏脱除甲醚，精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法，但因其能耗大，加工复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多，今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。2H2+CO CH3OH甲醇蒸汽与空气形成爆炸混合物，爆炸极限为6.736%(V)。燃烧时呈蓝色火焰。甲醇蒸汽在空气中的最高允许浓度为50mg/m³。甲醇的自燃点为385ºC，燃烧热726.55KJ/mol（2
7、5ºC）。 生产甲醇的工艺方法较多，采用的原料有好几种，并产生多种有毒有害、易燃易爆物质。3.1.1.1生产工序合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序，见图3-1。压缩净化原料气制备气态烃或 CO、CO2 H2、CO、CO2比例合适 5、10、32MPa液态烃、煤 H2 含硫量小于0.2ppm合成精馏 蒸汽 精甲醇成品 粗甲醇 或氧、空气 图3-1 甲醇生产流程图1原料气的制备合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。一般以含碳氢或含碳的资源如天然气、石油气、石脑油、重质油、煤和乙炔尾气等，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化
8、碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（H2CO2）/（CO+CO2）=2.1左右。合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物。为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。2净化净化有两个方面：一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即使降至1ppm，对铜系催化剂也有明
9、显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。脱硫的方法一般有湿法和干法两种。脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方法而定。如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工序需设置在原料气设备之前；其它制原料气方法，则脱硫工序设置在后面。二是调节原料气的组成，使氢碳比例达到前述甲醇合成的比例要求，其方法有两种。（1）变换。如果原料气中一氧化碳含量过高（如水煤气、重质油部分氧化气），则采取蒸汽部分转换的方法，使其形成如下变化反应：CO+H2OH2 + CO2。这样增加了有效组分
10、氢气，提高了系统中能的利用效率。若造成CO2多余，也比较容易脱除。（2）脱碳。如果原料气中二氧化碳含量过多，使氢碳比例过小，可以采用脱碳方法除去部分二氧化碳。脱碳方法一般采用溶液吸收，有物理吸收和化学吸收两种方法。3压缩通过往复式或透平式压缩机，将净化后的气体压缩至合成甲醇所需要的压力，压力的高低主要视催化剂的性能而定。4合成根据不同的催化剂，在不同的压力下，温度为240270或360400，通过催化剂进行合成反应，生成甲醇。由于受催化剂选择性的限制，生成甲醇的同时，还有许多副反应伴随发生，所以得到的产品是以甲醇为主和水以及多种有机杂质混合的溶液，即粗甲醇。5蒸馏粗甲醇通过蒸馏方法清除其中有机
11、杂质和水，而制得符合一定质量标准的较纯的甲醇。称精甲醇。同时，可能获得少量副产物。3.1.1.2工艺流程工业上合成甲醇工艺流程主要有高压法和中、低压法。1高压法合成甲醇的工艺流程高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在高温高压下合成甲醇的流程，如图3-2所示。由压缩工段送来的具有31.36MPa压力的新鲜原料气，先进入铁油分离器（5），在此与循环压缩机（4）送来的循环气汇合。这两种气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除去，然后进入甲醇合成塔（1）。CO与H2在塔内于30MPa左右压力和360420温度下，在锌铬催化剂上反应生成甲醇。转化后的气体经塔内热交换预热刚进入塔内的原
12、料气，温度降至160以下，甲醇含量约为3%。经塔内热交换后的转化气体混合物出塔，进入喷淋式冷凝器（2），出冷凝器后混合物气体温度降至3035，再进入高压甲醇图3-2 高压法合成甲醇工艺流程1合成塔；2水冷凝器；3甲醇分离器；4循环压缩机；5铁油分离器；6粗甲醇中间槽分离器（3）。从甲醇分离器出来的液体甲醇减压至0.981.568MPa后送入粗甲醇中间槽（6）。由甲醇分离器出来的气体，压力降至30MPa左右，送循环压缩机以补充压力损失，使气体循环使用。为避免惰性气体（N2、Ar及CH4）在反应系统中积累，在甲醇分离器后设有放空管，以维持循环气中惰性气体含量在15%20%左右。原料气分两路进入合成
13、塔。一路经主线（主阀）由塔顶进入，并沿塔壁与内件之间的环隙流至塔底，再经塔内下部的热交换器预热后，进入分气盒；另一路经过副线（副阀）从塔底进入，不经热交换器而直接进入分气盒。在实际生产中可用副阀来调节催化层的温度，使H2和CO能在催化剂的活性温度范围内合成甲醇。2低压法合成甲醇工艺流程低压工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程，如图3-3所示。图3-3 低压法甲醇合成的工艺流程1加热炉；2转化炉；3废热锅炉；4加热器5脱硫器；6，12，17，21，24水冷器；7气液分离器；8合成气压缩机；9循环气压缩机；10甲醇合成塔；11，15热交换器
14、；13甲醇分离器；14粗甲醇中间槽；16脱轻组分塔；18分离塔；19，22再沸塔；20甲醇精馏塔；23CO2吸收塔天然气经加热炉（1）加热后，进入转化炉（2）发生部分氧化反应生成合成气，合成气经废热锅炉（3）和加热器（4）换热后，进入脱硫器（5），脱硫后的合成气经水冷却和汽液分离器（7），分离除去冷凝水后进入合成气三段离心式压缩机（8），压缩至稍低于5MPa。从压缩机第三段出来的气体不经冷却，与分离器出来的循环气混合后，在循环压缩机（9）中压缩到稍高于5MPa的压力，进入合成塔（10）。循环压缩机为单段离心式压缩机，它与合成气压缩机一样都采用气轮机驱动。合成塔顶尾气经转化后含CO2量稍高，在压
15、缩机的二段后，将气体送入CO2吸收塔（23），用K2CO3溶液吸收部分CO2，使合成气中CO2保持在适宜值。吸收了CO2的K2CO3溶液用蒸汽直接再生，然后循环使用。合成塔中填充CuO-ZnO-Al2O3催化剂，于5MPa压力下操作。由于强烈的放热反应，必须迅速移出热量，流程中采用在催化剂层中直接加入冷原料的冷激法，保持温度在240270之间。经合成反应后，气体中含甲醇3.5%4%（体积），送入加热器（11）以预热合成气，塔（10）釜部物料在水冷器（12）中冷却后进入分离器（13）。粗甲醇送中间槽（14），未反应的气体返回循环压缩机（9）。为防止惰性气体的积累，把一部分循环气放空。粗甲醇中甲醇含量约80%，其余大部分是水。此外，还含有二甲醚及可溶性气体，称为轻馏分。水、酯、醛、酮、高级醇称为重馏分。以上混合物送往脱轻组分塔（16），塔顶引出轻馏分，塔底物送甲醇精馏塔（20），塔顶引出产品精甲醇，塔底为水，接近塔釜的某一塔板处引出含异丁
