摘要本設計是針對甲醇廠而進行的防火防爆設計。通過對甲醇的生產工藝過程的了解，根據生產原料及產品的性質，進行生產設計，再根據生產工藝過程，設置工廠內所需的廠房。根據石油化工企業設計防火規范分析確定各生產環節和存儲場所的火災危險類別來設計。然后又依據石油化工企業設計防火規范和建筑設計防火規范GB500162006來確定工廠內的主要建筑物以及它們之間的防火間距，然后對工廠進行區域規劃和總平面布置。再選擇一個有爆炸危險性的廠房，根據爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范進行爆炸危險區域劃分，分析廠房的主要爆炸危險方式并對廠房內的主要防爆電氣設備進行分析并且選型；選擇一有爆炸危險的廠房通過計算廠房的泄爆面積，來確定泄爆方式。了解生產工藝過程，分析確定工藝過程中所存在的主要危險及各個生產環節和存儲場所的火災危險類別設定工廠內的生產場所、附屬設施、存儲區的建、構筑物的功能，確定建、構筑的耐火等級，進行工廠區域規劃和總平面布置。分析選擇某一廠房進行爆炸危險區域劃分對該廠房的主要防爆電氣設備進行分析、選型對某一有爆炸危險的廠房計算其泄爆面積，并選擇確定泄爆方式繪制廠區總平面布置圖和廠房爆炸危險區域劃分圖關鍵詞火災危險性；耐火等級；防火間距；防爆電氣設備；滅火器1前言在現代生產與社會生活中，火災與爆炸災害是最主要的災害之一。火災具有發生頻率高、損失大，而爆炸災害則具有損害最為慘重的特點。企業為降低成本、壓縮經費，首先削減的是安全生產技術措施經費，導致勞動安全投入嚴重不足，造成設備失修，重大隱患長期得不到治理。一些效益好的企業雖然投入部分資金用于安全管理，但投入也在逐年減少；虧損企業則投入很少或根本不投入。拼設備、拼人力現象普遍，企業設備老化，技術落后，生產現場臟亂差，跑、冒、滴、漏現象十分嚴重，事故隱患增加，安全生產狀況惡化。據有關部門在近期的安全檢查中發現，大部分被查的石油、石化、化工企業的消防設備和器材存在很多問題易燃易爆企業自備消防車普遍老化；擺在現場的滅火器有的無壓力，有的超過檢驗期限；消防栓內有的無水槍；消防水泵房普遍沒有正常維護保養，有的幾近癱瘓。程序多而且復雜，生產具有高度連續性，石化產品多以氣體和液體形式存在，易泄露和揮發，遇火源即燃。企業生產設備和事故應急防范基礎設施的狀況令人堪憂。工藝規程、安全技術規程、操作規程是化工企業安全管理的重要組成部分，在化工廠稱其為“三大規程”，是指導生產，保障安全的必不可少的作業法則，具有科學性、嚴肅性、技術性、普遍性。這一項是我們衡量一個生產企業科學管理水平的重要標志，我們在安全評價工作中發現，有的企業就認為有沒有一個樣，只要能生產就行，這是一個典型的化工生產“法盲”，他們孰不知這“三大規程”中的相關規定，是前人從生產實驗、實踐中得來，以致用生命和血的代價編寫出來的，具有其特殊性、真實性。在化工生產中人人不能違背，否則將受到懲罰。有的企業領導曾說“我們以前就是這么干的（這種做法實際上是違章的），沒出過什么事，不要緊”。這種麻痹思想絕對要不得，尤其是作為企業的負責人。違章不一定出事故，但是相反，出現事故的必然是違章而造成的，這就驗證了海因里希“129300”的著名法則。通俗地講，多次違章必然會發生事故，多次小的事故發生，必然醞釀著重大事故的萌芽，這是我們常說的“安全第一，預防為主”，安全工作超前管理，超前控制的基本法則。2工程概況3工程項目分析31工藝流程介紹311生產工藝簡述合成甲醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原料，經造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件。單產甲醇（分高壓法低壓和中壓法），或與合成氨聯產甲醇（聯醇法）。將合成后的粗甲醇，經預精餾脫除甲醚，精餾而得成品甲醇。高壓法為BASF最先實現工業合成的方法，但因其能耗大，加工復雜，材質要求苛刻，產品中副產物多，今后將由ICI低壓和中壓法及LURGI低壓和中壓法取代。2H2COCH3OH甲醇蒸汽與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限為6736V。燃燒時呈藍色火焰。甲醇蒸汽在空氣中的最高允許濃度為50MG/M。甲醇的自燃點為385C，燃燒熱72655KJ/MOL（25C）。生產甲醇的工藝方法較多，采用的原料有好幾種，并產生多種有毒有害、易燃易爆物質。3111生產工序合成氣合成甲醇的生產過程，不論采用怎樣的原料和技術路線，大致可以分為以下幾個工序，見圖31。氣態烴或CO、CO2H2、CO、CO2比例合適5、10、32MPA液態烴、煤H2含硫量小于02PPM蒸汽精甲醇成品粗甲醇或氧、空氣圖31甲醇生產流程圖1原料氣的制備合成甲醇，首先是制備原料氫和碳的氧化物。一般以含碳氫或含碳的資源如天然氣、石油氣、石腦油、重質油、煤和乙炔尾氣等，用蒸汽轉化或部分氧化加以轉化，使其生成主要由氫、一氧化碳、二氧化碳組成的混合氣體，甲醇壓縮凈化原料氣制備合成精餾合成氣要求（H2CO2）/（COCO2）21左右。合成氣中還含有未經轉化的甲烷和少量氮，顯然，甲烷和氮不參加甲醇合成反應，其含量越低越好，但這與制備原料氣的方法有關；另外，根據原料不同，原料氣中還可能含有少量有機和無機硫的化合物。為了滿足氫碳比例，如果原料氣中氫碳不平衡，當氫多碳少時（如以甲烷為原料），則在制造原料氣時，還要補碳，一般采用二氧化碳，與原料同時進入設備；反之，如果碳多，則在以后工序要脫去多余的碳（以CO2形式）。2凈化凈化有兩個方面一是脫除對甲醇合成催化劑有毒害作用的雜質，如含硫的化合物。原料氣中硫的含量即使降至1PPM，對銅系催化劑也有明顯的毒害作用，因而縮短其使用壽命，對鋅系催化劑也有一定的毒害。經過脫硫，要求進入合成塔氣體中的硫含量降至小于02PPM。脫硫的方法一般有濕法和干法兩種。脫硫工序在整個制甲醇工藝流程中的位置，要根據原料氣的制備方法而定。如以管式爐蒸汽轉化的方法，因硫對轉化用鎳催化劑也有嚴重的毒害作用，脫硫工序需設置在原料氣設備之前；其它制原料氣方法，則脫硫工序設置在后面。二是調節原料氣的組成，使氫碳比例達到前述甲醇合成的比例要求，其方法有兩種。（1）變換。如果原料氣中一氧化碳含量過高（如水煤氣、重質油部分氧化氣），則采取蒸汽部分轉換的方法，使其形成如下變化反應COH2OH2CO2。這樣增加了有效組分氫氣，提高了系統中能的利用效率。若造成CO2多余，也比較容易脫除。（2）脫碳。如果原料氣中二氧化碳含量過多，使氫碳比例過小，可以采用脫碳方法除去部分二氧化碳。脫碳方法一般采用溶液吸收，有物理吸收和化學吸收兩種方法。3壓縮通過往復式或透平式壓縮機，將凈化后的氣體壓縮至合成甲醇所需要的壓力，壓力的高低主要視催化劑的性能而定。4合成根據不同的催化劑，在不同的壓力下，溫度為240270或360400，通過催化劑進行合成反應，生成甲醇。由于受催化劑選擇性的限制，生成甲醇的同時，還有許多副反應伴隨發生，所以得到的產品是以甲醇為主和水以及多種有機雜質混合的溶液，即粗甲醇。5蒸餾粗甲醇通過蒸餾方法清除其中有機雜質和水，而制得符合一定質量標準的較純的甲醇。稱精甲醇。同時，可能獲得少量副產物。3112工藝流程工業上合成甲醇工藝流程主要有高壓法和中、低壓法。1高壓法合成甲醇的工藝流程高壓法工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑，在高溫高壓下合成甲醇的流程，如圖32所示。由壓縮工段送來的具有3136MPA壓力的新鮮原料氣，先進入鐵油分離器（5），在此與循環壓縮機（4）送來的循環氣匯合。這兩種氣體中的油污、水霧及羰基化合物等雜質同時在鐵油分離器中除去，然后進入甲醇合成塔（1）。CO與H2在塔內于30MPA左右壓力和360420溫度下，在鋅鉻催化劑上反應生成甲醇。轉化后的氣體經塔內熱交換預熱剛進入塔內的原料氣，溫度降至160以下，甲醇含量約為3。經塔內熱交換后的轉化氣體混合物出塔，進入噴淋式冷凝器（2），出冷凝器后混合物氣體溫度降至3035，再進入高壓甲醇圖32高壓法合成甲醇工藝流程1合成塔；2水冷凝器；3甲醇分離器；4循環壓縮機；5鐵油分離器；6粗甲醇中間槽分離器（3）。從甲醇分離器出來的液體甲醇減壓至0981568MPA后送入粗甲醇中間槽（6）。由甲醇分離器出來的氣體，壓力降至30MPA左右，送循環壓縮機以補充壓力損失，使氣體循環使用。為避免惰性氣體（N2、AR及CH4）在反應系統中積累，在甲醇分離器后設有放空管，以維持循環氣中惰性氣體含量在1520左右。原料氣分兩路進入合成塔。一路經主線（主閥）由塔頂進入，并沿塔壁與內件之間的環隙流至塔底，再經塔內下部的熱交換器預熱后，進入分氣盒；另一路經過副線（副閥）從塔底進入，不經熱交換器而直接進入分氣盒。在實際生產中可用副閥來調節催化層的溫度，使H2和CO能在催化劑的活性溫度范圍內合成甲醇。2低壓法合成甲醇工藝流程低壓工藝流程是指采用低溫、低壓和高活性銅基催化劑，在5MPA左右壓力下，由合成氣合成甲醇的工藝流程，如圖33所示。圖33低壓法甲醇合成的工藝流程1加熱爐；2轉化爐；3廢熱鍋爐；4加熱器5脫硫器；6，12，17，21，24水冷器；7氣液分離器；8合成氣壓縮機；9循環氣壓縮機；10甲醇合成塔；11，15熱交換器；13甲醇分離器；14粗甲醇中間槽；16脫輕組分塔；18分離塔；19，22再沸塔；20甲醇精餾塔；23CO2吸收塔天然氣經加熱爐（1）加熱后，進入轉化爐（2）發生部分氧化反應生成合成氣，合成氣經廢熱鍋爐（3）和加熱器（4）換熱后，進入脫硫器（5），脫硫后的合成氣經水冷卻和汽液分離器（7），分離除去冷凝水后進入合成氣三段離心式壓縮機（8），壓縮至稍低于5MPA。從壓縮機第三段出來的氣體不經冷卻，與分離器出來的循環氣混合后，在循環壓縮機（9）中壓縮到稍高于5MPA的壓力，進入合成塔（10）。循環壓縮機為單段離心式壓縮機，它與合成氣壓縮機一樣都采用氣輪機驅動。合成塔頂尾氣經轉化后含CO2量稍高，在壓縮機的二段后，將氣體送入CO2吸收塔（23），用K2CO3溶液吸收部分CO2，使合成氣中CO2保持在適宜值。吸收了CO2的K2CO3溶液用蒸汽直接再生，然后循環使用。合成塔中填充CUOZNOAL2O3催化劑，于5MPA壓力下操作。由于強烈的放熱反應，必須迅速移出熱量，流程中采用在催化劑層中直接加入冷原料的冷激法，保持溫度在240270之間。經合成反應后，氣體中含甲醇354（體積），送入加熱器（11）以預熱合成氣，塔（10）釜部物料在水冷器（12）中冷卻后進入分離器（13）。粗甲醇送中間槽（14），未反應的氣體返回循環壓縮機（9）。為防止惰性氣體的積累，把一部分循環氣放空。粗甲醇中甲醇含量約80，其余大部分是水。此外，還含有二甲醚及可溶性氣體，稱為輕餾分。水、酯、醛、酮、高級醇稱為重餾分。以上混合物送往脫輕組分塔（16），塔頂引出輕餾分，塔底物送甲醇精餾塔（20），塔頂引出產品精甲醇，塔底為水，接近塔釜的某一塔板處引出含異丁醇等組分的雜醇油。產品精甲醇的純度可達9985（質量）。312生產過程中火災、爆炸、中毒危險性分析3121有毒有害物質的組成，用量、貯存及存在的裝置工序。1原料氣（天然氣）A、組成以甲烷為主；B、用量13800NM/HC、存在的工序原料氣工序（配氣站）、造氣工序、鍋爐房。2合成氣A、組成H27520、CO456、CO2481、CH41454、C2H6O、及其它。B、存在的工序造成氣體工序、壓縮工序、合成工序。3粗甲醇A組成CO2045、CH40654、CH3OH7016、C2HOH0037、H2O2919B存在工序合成工序、精餾工序。4精甲醇A、組成CH3OH9999、H2O00032B、存在的工序精餾工序、貯運工序、裝車站。C、罐壓最大貯量9000M。5分析化驗室有一些易燃易爆物，種類較多，但數量都極少。6空分空壓裝置存在深度較高的氧氣，它是一種助燃物。3122主要有毒有害、易燃易爆物質的燃爆性及毒性序號物質名稱自燃點C閃點C沸點C密度KG/M爆炸極限V最易爆炸濃度毒性空氣中最大允許濃度備注1天然氣（甲烷）53719016407175315無甲類可燃氣體2氫氣510253008994174224無甲類可燃氣體3一氧化碳61019112512574230有30乙類可燃氣體4甲醇38511116477916736137有50甲B類可燃氣體5二甲醚350412306613427有甲類可燃氣體3123火災爆炸中毒危險性分析1危險性天然氣生產甲醇的過程中，甲乙類可燃易爆物質達到了一種，即天然氣、一氧化碳、氫氣、甲醇、二甲醚，這些物質極易在空氣中達到爆炸的條件，自燃點也較低；工業生產中的操作條件多為中壓、中溫和高溫范圍；盡管生產過程在密閉系統下進行，但在發生事故或檢修時，易燃易爆物質因跑冒滴漏等原因進入環境中，可能導致燃燒爆炸。在上述物質中，天然氣、氫氣、二氧化碳對人體無毒，但當作業區該類物質達到較高濃度時，由于氧氣不足而使呼吸困難甚至窒息。氧氣是一種很強的助燃物，由于它的存在，可能給火災撲救帶來很大的麻煩。一氧化碳能同血液中的血紅素形成化合物，導致血液中毒，癥狀有氣短、呼吸困難、痙攣及窒息。二甲醚是弱麻醉劑，對呼吸道稍有刺激。天然氣、氫氣、一氧化碳、二甲醚、甲醇燃燒均要消耗大量的氧氣，產生熱量，除氫氣外均產生二氧化碳，天然氣、二甲醚、甲醇不完全燃燒還可能產生一氧化碳，這些均給消防施救帶來很大的困難。分析化驗室的一些化學品，雖然數量少，但危害性較大。2甲醇引發火災、爆炸危險的物理化學性質（1）揮發性甲醇在常態下為液體，沸點645，20時的飽和蒸氣壓為128（96），溫度愈高，蒸氣壓愈高，揮發性越強。以地面固定頂罐儲存甲醇為例，夏季晝夜溫差按10考慮，則1臺裝料系數為85的50003儲罐揮發損失達772/。由此可見，甲醇的揮發性較強，儲罐的“小呼吸”損失十分明顯。（2）流動/擴散性甲醇的粘度05945（20），并隨溫度升高而降低，有較強的流動性。同時由于甲醇蒸氣的密度比空氣密度略大（10），有風時會隨風飄散，即使無風時，也能沿著地面向外擴散，并易積聚在地勢低洼地帶。因此，在甲醇儲存過程中，如發生溢流、泄漏等現象，物料就會很快向四周擴散，特別是甲醇儲罐一旦破裂，又突遇明火，就可能導致火災。（3）高易燃性甲醇的閃點111（閉杯），根據美國防火協會/30、中國國家標準石油化工企業設計防火規范（5016092）、危險貨物品名表（1226890），甲醇屬中閃點（1823）、甲類火災危險性可燃液體。可燃液體的閃點越低，越易燃燒，火災危險性就越大。由于可燃液體的燃燒是通過其揮發的蒸氣與空氣形成可燃性混合物，在一定的濃度范圍內遇火源而發生的，因而液體的燃燒是其蒸氣與空氣中的氧進行的劇烈和快速的反應。所謂液體易燃，實質上就是指其蒸氣極易被引燃。甲醇的沸點為645，自燃點為473（空氣中）、461（氧氣中），開杯試驗閃點為16。應當指出，罐區中常見的潛在點火源，如機械火星、煙囪飛火、電器火花和汽車排氣管火星等的溫度及能量都大大超過甲醇的最小引燃能量。（4）蒸氣的易爆性由于甲醇具有較強的揮發性，在甲醇罐區通常都存在一定量的甲醇蒸氣。當罐區內甲醇蒸氣與空氣混合達到甲醇的爆炸濃度范圍6736時，遇火源就會發生爆炸。此外，由于甲醇的引爆能量小，罐區內絕大多數的潛在引爆源，如明火、電器設備點火源、靜電火花放電、雷電和金屬撞擊火花等，具有的能量一般都大于該值，因此決定了甲醇蒸氣的易爆性。（5）熱膨脹性甲醇和其它大多數液體一樣，具有受熱膨脹性。若儲罐內甲醇裝料過滿，當體系受熱，甲醇的體積增加，密度變小（如20時07915/，30時07820/）的同時會使蒸氣壓升高，當超過容器的承受能力時（對密閉容器而言），儲罐就易破裂。如氣溫驟變，儲罐呼吸閥由于某種原因來不及開啟或開啟不夠，就易造成儲罐破壞或被吸癟。對于沒有泄壓裝置的罐區地上管道，物料輸送后不及時部分放空，當溫度升高時，也可能發生脹裂事故。另外，在火災現場附近的儲罐受到熱輻射的高溫作用，如不及時冷卻，也可能因膨脹破裂，增大火災的危險性。（6）聚積靜電荷性靜電產生和聚積與物質的導電性能相關。一般而言，介電常數小于10（特別是小于3）、電阻率大于106的液體具有較大的帶電能力。而甲醇的介電常數為3262，電阻率為58106，說明有一定的帶電能力。因此，甲醇在管輸和灌裝過程中能產生靜電，當靜電荷聚積到一定程度則會放電，故有著火或爆炸的危險。3燃燒爆炸的原因A、泄漏儲罐滿罐，儲罐、容器或管路損壞，閥門關閉不嚴，輸送、罐裝甲醇操作失誤，甲醇罐車損壞以及檢維修等都可能使可燃易爆物的泄漏，引起爆炸燃燒。B、儲罐等容器及管道內混入空氣達到爆炸極限，引起爆炸。C、現場有明火、火星或雷擊、靜電等都可能引起爆炸燃燒。因此，天然氣生產甲醇的化工裝置，技術上采用先進、合理、完善的生產工藝和消防系統，制定可靠的防范措施。在日常生產中，加強生產管理，杜絕生產過程中不合理不安全的用火作業，杜絕人為因素造成火災，這些均是相當重要的。313安全工作重點3131反應器氣態甲醇的爆炸速度極大，火焰溫度在1000以上，標準狀況下，1M3氣態甲醇完全燃燒，發熱量高達數萬千焦，爆炸所產生的沖擊波超壓與同能量的TNT爆炸產生的超壓相似。由于它燃燒熱值大，爆炸速度快，瞬間就會完成化學性變化，破壞性特別強。甲醇氣與空氣混合進入氧化器進行催化氧化反應和脫氫反應，反應溫度在620650，反應的總熱效應屬于強放熱反應，氧化器徑向和軸向都存在溫差。催化劑的載體往往是導熱欠佳的物質，如果催化劑的導熱性能良好，且氣體流速又較快，則徑向溫差較小。一般沿軸向溫度分布都有一個最高溫度，稱為熱點，熱點溫度過高，使反應選擇性降低，催化劑作用變慢，甚至使反應失去穩定性或產生飛溫。生產甲醛的氧化器屬于固定床反應器，床層溫度分布受到傳熱速率的限制，可能產生較大溫差，甚至引起飛溫，導致火災爆炸事故。反應過程應中應控制好氧醇比即氧氣和甲醇的摩爾比和水蒸氣配比，防止超溫。隨著溫度升高，反應速度加快，轉化率增加，放出的熱量也隨之增加，如不及時移走反應熱，就會導致溫度難以控制，產生飛溫現象。3132其他部位1裝置停車后要監督檢查系統中的危險物料的排空置換情況，排出物料是否進行了安全處理，裝置中不準存留劇毒物料，特別是裝置停車檢修時更要仔細地的進行處理。2裝置中設置了流散廢液集中收回解毒處理系統，要經常監督檢查該系統的嚴格管理、維護情況，督促正確使用，糾正和制止任意排放有毒物料的違章行為。3檢查進入甲醇作業現場的人員，必須穿作業服、膠皮靴，佩戴化學防護眼睛防毒面罩或口罩及手套。禁止人體直接接觸甲醇，防止皮膚吸收中毒。4定期對甲醇微波干燥裝置周圍的微波輻射強度測試情況進行監督檢查，當發現超標或防護裝置有損壞時，應督促停車維修，防止微波輻射對作業人員的傷害。5本裝置的劇毒生產設備檢修或搶修，都必須在嚴密的防護措施下進行，設備、管道未經清洗戒毒處理合格，不準任意拆卸，而且也要禁止無人監護的單人作業。6本裝置所設置的安全防護設施，如可燃氣體檢測報警儀、毒物檢測報警儀、沖洗噴淋設備、解毒搶救器材等，應定期進行檢查校驗。7定期對消防器材（消火栓、滅火氮、火災報警等）進行檢查。8加強裝置中的通、排風系統的運行情況檢查和定期維護保養的監督，以減少逸散在廠房空氣中的氫氰酸和氰化鈉粉塵對作業人員的危害。考慮到作業環境對作業人員的重要性，對該系統設備出現的故障，應指令及時進行搶修。9要定期或不定期的檢查或抽查本裝置的一些安全保護性措施與規定的執行情況，如作業護具及工器具的解毒處理；作業現場禁止飲食；現場作業服嚴禁帶出車間；皮膚有擦傷未經處理不得進入現場作業；下班和飲食前須淋浴洗滌等，糾正和制止違章行為。32工藝環節的劃分321生產區甲醇裝置包括以下幾個工序原料氣工序、造氣工序、壓縮工序、合成工序、精餾工序、貯運工序。主要工藝流程為原料天然氣增壓氧化鋅脫硫（干法）天然氣蒸汽轉化制合成氣合成氣和循環氣聯合壓縮低壓法合成甲醇粗甲醇三塔精餾汽提法回收并處理工藝冷凝液。每個生產環節分別為一個廠房，依次編號為1號、2號、3號、4號、5號廠房。所以將甲醇的生產工藝過程分為五個部分。表31各個生產車間的功能與規模編號車間名稱生產車間功能長（M）寬（M）高（M）面積（）1原料氣制備車間制備原料氫和碳的氧化物6040824002凈化車間脫除對甲醇合成催化劑有毒害的雜質、調節原料氣的組成604082400編號車間名稱生產車間功能長（M）寬（M）高（M）面積（）3壓縮車間合成氣和循環氣聯合壓縮6040824004合成車間低壓法合成甲醇5040820005精餾車間粗甲醇三塔精餾504082000322倉儲設施用含有氫氣和碳氧化物的合成氣，在含銅催化劑、20120巴的壓力和200350的溫度下生產甲醇。天然氣主要成分是甲烷和一氧化碳，只要有催化劑就可以制甲醇。存儲物理化性質介紹如下1天然氣一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。若天然氣在空氣中濃度為515的范圍內，遇明火即可發生爆炸，這個濃度范圍即為天然氣的爆炸極限。爆炸在瞬間產生高壓、高溫，其破壞力和危險性都是很大的。2一氧化碳在通常狀況下,一氧化碳是無色、無臭、無味、有毒的氣體,熔點199,沸點1915。標準狀況下氣體密度為L25G/L,和空氣密度標準狀況下1293G/L相差很小,這也是容易發生煤氣中毒的因素之一。它為中性氣體。3二氧化碳在通常狀況下是一種無色、無臭、無味的氣體能溶于水，溶解度為0144G/100G水（25）。在20時，將二氧化碳加壓到573106PA即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中存，在566、527105PA時變為固體。二氧化碳比空氣重，在標準狀況下密度為1977G/L，約是空氣的15倍。二氧化碳無毒，但不能供給動物呼吸，是一種窒息性氣體。在空氣中通常含量為003（體積），若含量達到10時，就會使人呼吸逐漸停止，最后窒息死亡）枯井、地窖、地洞底部一般二氧化碳的濃度較高，所以在進入之前，應先用燈火試驗，如燈火熄滅或燃燒減弱，就不能貿然進入，以免發生危險。表2儲存車間的功能和規格編號車間名稱儲存車間的功能長（M）寬（M）高（M）面積（）6催化劑庫儲存催化劑302587507原料庫儲存天然氣302587508成品庫儲存甲醇30258750323其他設施根據化工廠生產和生活需要，工廠內還包括以下附屬設施門衛室、食堂、禮堂、辦公樓、技術安全處、污水處理站、鍋爐房、變配電站、消防水池、水泵站。編號為9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19。表32其他設施的名稱和規格編號名稱功能介紹長（M）寬（M）層數面積（）9門衛室負責維護廠區正常秩序，檢查人員出入10525010食堂供職工進餐50303150011禮堂進行大型集會和活動的場所60403240012辦公樓供廠區主要負責人辦公進行決策60205120013技術安全處負責廠區各項工作安全問題4020280014停車場停放各種車輛16010160015污水處理站處理污水1515122516鍋爐房為整個企業的各項生產與生活提供動力3015145017變、配電站負責企業的生產與生活供電2020140018消防水池負責企業消防用水151522519水泵站為供水提供動力101011004區域劃分根據石油化工企業設計防火規范，在進行區域規劃時，應根據石油化工企業及其相鄰的工廠或設施的特點和火災危險性，結合地形，風向等條件，合理布置。選擇主導風向為北風石油化工企業的生產區，宜位于鄰近城鎮或居住區全年最小頻率風向的上風側，以便生產過程中的廢氣及時排除和擴散，以減少對本企業和鄰近企業和居民的環境影響。公路和地區架空電力線路，嚴禁穿越生產區。區域排洪溝不宜通過廠區。當相鄰設施為港區陸域、重要物品倉庫和堆場、軍事設施、機場等，對石油化工企業的安全距離有特殊要求時，應按有關規定執行。接近原料廠地及產品銷售地區，運輸方便。地下水位最好低于地下室和地下構筑物的深度；地下水對建筑基礎最好無侵蝕性。了解蓄水層水量根據工廠運貨量、物料性質、外部運輸條件、運輸距離等因素合理確定采用的運輸方式（鐵路、公路、水運、空運）。運輸路線應最短，方便，工程量小，經濟合理。靠近水源，保證供水的可靠性，并符合生產對水質、水量、水溫的要求。污水便于排入附近江河或城市下水系統。應有利于同相鄰企業和依托城市（鎮）要科技、信息、生產、修理、公用設施、交通運輸、綜合利用和生活福利等方面和協作。避免將廠址選擇在建筑物密集、高壓輸電線路地工程管道通過地區，以減少拆遷。由于本廠的原料和生產成品具有一定的危險性質，所以應該遠離居民區和加油站等地點，以確保人身及財產安全。綜合以上所述，應該把本廠設置在遠離居民區郊區。5總平面的布置51分區布置根據工廠生產和生活要求，充分考慮人身財產安全和火災爆炸危險等多方面因素，把整個工廠分為四個區域生產區、存儲區、生活區和附屬設施區。生產區在工廠的西南角，按順時針依次是原料氣制備車間、凈化車間、壓縮車間、合成車間、精餾車間、貯運工序，有利于工藝流程的進行。存儲區在工廠的東北角，自西向東依次是催化劑庫、原料庫、成品庫。在生活區中，辦公樓、禮堂、食堂被布置在工廠的西北角；在工廠的東側和南側各設置一個入口，兩個入口處分別設置一個門衛室；技術安全處被布置在生產區中，與中和車間和壓片車間相鄰；停車場在南門西側。附屬設施區在工廠的東南角，按順時針依次是變配電站、鍋爐房、污水處理站、消防水池、水泵站。52火災危險類別的確定521生產工藝火災危險分類根據建筑設計防火規范表311（見附錄中表A1生產的火災危險性劃分），依據天然氣、一氧化碳和二氧化碳的理化性質可以確定它們的火災危險類別分別為甲類、戊類和戊類。天然氣主要作為1號廠房的生產原料。2號廠房除了存在天然氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣體火災危險類別為甲類。3號、4號、5號廠房主要對甲醇進行進一步加工處理，因此廠房內主要的化學危險物質為天然氣混合氣。根據廠房內所存在的物質的火災危險類別確定該廠房的火災危險類別，且當同一房間內，布置有不同火災危險性類別的設備時，應按火災危險性類別最高的設備確定。綜上所述，各廠房的火災危險類別分別為1號廠房甲類、2號廠房甲類、3號廠房戊類、4號廠房戊類、5號廠房戊類。522存儲區火災危險分類根據建筑設計防火規范表311（見附錄中表A2貯存物品火災危險性劃分），依據天然氣、一氧化碳、二氧化碳的理化性質可以確定它們的火災危險類別分別為甲類、戊類、戊類。6耐火等級的確定61生產區根據生產區廠房的火災危險類別，依據建筑設計防火規范第321條表321（見附錄中附表三廠房的耐火等級及廠房面積）確定各廠房的耐火等級及廠房面積。本次設計廠房全為單層廠房，1號生產車間火災危險類別為甲類，選擇耐火等級為一級，廠房面積為2400。2號生產車間火災危險類別為甲類，選擇耐火等級為一級，廠房面積為2400。3號生產車間火災危險類別為甲類，選擇耐火等級為一級，廠房面值為24004號生產車間火災危險類別為丁，選擇耐火等級為二級，廠房面積為2000。62儲存區根據庫房的火災危險類別，依據防火與防爆（見附錄中附表四庫房的耐火等級、層數和占地面積）可以確定，5、6號庫房的耐火等級均為一級，二個庫房面積分別為750、750。63生活區根據建筑設計防火規范，生活區的建筑可以依據民用建筑確定耐火等級和面積（見附錄一中附表五民用建筑確定耐火等級和面積）。食堂和禮堂耐火等級均為一級，面積分別為2400和3000；辦公樓耐火等級為二級，面積為1200；門衛室和技術安全處確定耐火等級均為三級，面積分別為200和800。64附屬設施區根據建筑設計防火規范第325條，鍋爐房應為一、二級耐火等級的建筑，可確定鍋爐房和變電站的耐火等級為二級，面積為450。根據建筑設計防火規范第326條，燃油油浸電力變壓器室、高壓配電裝置室的耐火等級不應低于二級，可確定變電站的耐火等級為一級，面積為400。污水處理場的耐火等級和面積分別為二級和225，水泵站的耐火等級和面積分別為二級和100，消防水池因為是露天的，不考慮它的耐火等級，面積為225。綜上所述，化工廠內建筑物的火災危險類別、耐火等級、層數、面積表4所示。表4化工廠內各個建筑物的火災危險類別、耐火等級、層數、面積項目類別編號建筑物名稱火災危險類別耐火等級層數占地面積M21原料制氣車間甲類一級單層24002凈化車間甲類一級單層24003壓縮車間甲類一級單層24004合成車間甲類一級單層2400生產區5精餾車間丁類二級單層20006催化劑庫甲類一級單層7507原料庫甲類一級單層750存儲區8成品庫甲類一級單層7509門衛室三級二層5010食堂一級三層240011禮堂一級三層300012辦公樓二級五層120013技術安全處三級二層800生活區14停車場160015污水處理站二級單層22516鍋爐房二級單層45017變、配電站一級單層40018消防水池二級單層225附屬設備區19水泵站二級單層1007防火間距71防火間距設計原則本次設計各建構筑物之間的防火間距的設計主要根據石油化工企業設計防火規范表3211（見附錄中附表七石油化工企業總平面布置的防火間距）的要求作為最低標準進行確定。并且只考慮鄰近建構筑物間的防火間距。每個分區內各建構筑物之間的防火間距確定以后，要對分區之間的各建構筑物之間的防火間距進行確定。本次設計主要考慮全廠重要性設施與甲類廠房、庫房之間的防火間距要求，根據規范應為45M。72防火間距的確定生產區和存儲區主要考慮廠房和庫房的火災危險類別，該工廠的生產區內有甲類和丁類廠房，存儲區內有甲類庫房。根據石油化工設計防火規范表4110（見附錄中附表七石油化工企業與同類企業及油庫的防火間距），生產廠房和庫房甲類甲類40M；甲類丁類30M；丁類丁類10M。（火災危險類別為丁類的廠房防火間距同丙類相同。）生活區各建構筑物之間的防火間距的確定根據建筑設計防火規范依據表521（見附錄中附表六民用建筑的防火間距）及各建構筑物的耐火等級確定。附屬設施區各建構筑物之間的防火間距的設計主要依據石油化工企業設計防火規范表3211石油化工企業總平面布置的防火間距進行確定。鍋爐房、變、配電站、消防水池、水泵站都屬于全廠重要性設施，污水處理站與它們之間的防火間距至少應為35M，鍋爐房可以看作丙類設施，它與變電站之間的防火間距應符合丙類設施與全廠重要性設施之間的防火間距。綜上所述，首先確定各生產、存儲區廠房、庫房的火災危險類別，生活區、附屬設施區個建構筑物的耐火等級以及廠內所有建構筑物的面積及它們之間的防火間距，再綜合考慮總體布置及甲類廠房和庫房與廠區圍墻和廠內主要、次要道路之間的距離。最后考慮與相鄰工廠或設施的防火間距（見附錄中附表七石油化工企業與相鄰工廠或設施的防火間距）。依據以上原則，再考慮工廠整體布局的整齊美觀，對工廠總平面布置見詳圖8儲罐區選址、布置、防火防爆設計81罐區選址、布置甲醇罐區的廠址選擇與布置應符合/30、石油化工企業設計防火規范所規定的防火要求。811罐區與周圍設施的安全距離罐區與周圍設施的安全距離的確定依據是考慮到罐區防火因素，以及物料揮發對周圍環境的影響，同時還考慮到周圍設施的重要程度，如人員或車輛出入頻繁的公眾設施。此外，甲醇罐區應設在有明火或飛火設施的側方向。812罐區建（構）筑物之間的防火間距建（構）筑物之間的防火間距，主要是根據各建（構）筑物的耐火等級、有無可燃蒸氣散發和有無明火而定。據有關調查，爆炸危險場所的影響一般是15范圍以內火災的影響距離約10。像甲醇這樣的甲類易燃液體，正常操作時，其蒸氣的擴散范圍約3以內泄漏后其蒸氣的擴散范圍在1015內。813儲罐之間的防火間距儲罐之間應留有一定的防火距離，其確定依據了物料的危險性、儲罐的結構、容量、消防力量及操作要求等因素，同時考慮著火幾率極小，盡量減少占地、消防設施統一、節省管道等因素。814儲罐型式液體儲罐的型式很多，按建造材料可分為金屬罐和非金屬罐兩種。金屬罐應用廣泛非金屬罐（如磚砌、混凝土和橡膠儲罐）導電性能差，易遭受雷擊，加之罐容往往較大，著火難以撲救，特別是黃島油庫大火之后，國家已禁止建造此類儲罐（用于儲存石油產品）。金屬儲罐的種類較多，從結構形式講有立式、臥式、圓柱形、球形、橢圓形、浮頂罐等。然而，國內外廣泛應用的是立式拱頂罐和浮頂罐。儲存甲醇則宜首先選擇浮頂罐，其次為拱頂罐。若選取拱頂罐，考慮到安全可靠、減少物料蒸發損失、火災撲救容易等因素，單臺罐容量不宜超過100003。82罐區電氣防爆設計由于甲醇的物化性質和儲存條件所致，其蒸氣能在罐區內與空氣形成爆炸性混合物（爆炸濃度6736），并存在潛在的爆炸危險性，因此，甲醇罐區的電氣設計應嚴格遵循有關標準，如爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范（5005892）。其中主要內容包括821爆炸危險環境區域劃分爆炸危險環境區域劃分甲醇儲存常采用浮頂罐和拱頂罐兩類罐型，但其儲罐區爆炸危險區域等級是不同的。若采用浮頂罐，在正常操作時無或幾乎無任何“呼吸”損失，不可能出現甲醇蒸氣的爆炸性氣體混合物，故罐區的爆炸危險環境區域等級為2區若采用拱頂罐，在正常操作時，存在“呼吸”損失（如20時甲醇的飽和蒸氣壓為128），可能出現甲醇蒸氣的爆炸性氣體混合物，故罐區的爆炸危險環境區域等級為1區。822爆炸危險區域的范圍確定爆炸危險區域的范圍確定應綜合考慮釋放源的級別和位置，易燃物質的性質，空氣流通狀況，障礙物及生產條件，運行經驗，技經比較等諸多因素。正常操作時，甲醇這種甲類易燃液體，其蒸氣的擴散范圍約3泄漏后其蒸氣的擴散范圍在1015。因此，甲醇罐區爆炸危險區域的范圍取15為宜823爆炸性混合物的分類、分級和分組爆炸性氣體應按其最大試驗安全間隙（）或最小點燃電流（）及引燃溫度（）進行分類、分級和分組。甲醇蒸氣應劃為類（級）、1組。824甲醇罐區的電氣設計要點1宜將正常運行時易產生火花的電氣設備，如變配電設備、開關柜、事故發電機等布置在遠離甲醇儲罐的爆炸危險性較小或沒有爆炸危險的區域內2在滿足罐區工藝及安全前提下，應減少防爆電氣設備的數量3設置的防爆電氣設備必須是符合現行國家或國際標準的產品4不宜設置攜帶式電氣設備5應根據罐區內爆炸危險區域的分區、爆炸性甲醇蒸氣混合物的級別和組別，選擇相應的電氣設備6防爆電氣設備的級別和組別不應低于甲醇蒸氣混合物的級別和組別（級、1組）。83控制甲醇蒸氣與空氣混合物的濃度甲醇罐區發生起火爆炸的條件之一，是有濃度合適的甲醇蒸氣與空氣混合物。雖然罐區中受設備和操作條件限制，完全消除甲醇蒸氣混合物是不可能的，但是通過合理布置、減少蒸氣排放、通風、惰化和設置甲醇蒸氣濃度監測等措施，盡量減少甲醇蒸氣與空氣混合物的存在范圍，控制混合氣濃度，使之達不到爆炸極限是完全可以做到的。831減少蒸氣排放減少蒸氣排放是罐區防火防爆的關鍵。設計上應做好下列幾點（1）選擇合適的罐型，減少“呼吸”引起的蒸氣外泄（2）采用密封性能良好的閥門、泵、法蘭、墊片等（3）設置正確的防火堤、污水收集池等。832通風罐區內的建筑物（如配電、控制室等）應設有通風設施（自然或強制）。833惰化向甲醇蒸氣空氣混合物中充入惰性氣體，可以減少甚至消除爆炸危險和制止火焰蔓延。當混合氣中氧含量降到一定值時，即使已著火的火焰也會熄滅，這種不能使物質燃燒的最大氧含量稱為最高允許含氧量。對于甲醇蒸氣而言，當用2氣惰化時，最高允許含氧濃度為10當用2時，則為135。甲醇罐區適用的惰性氣體有2、2和煙道氣，但需注意這些惰性氣體本身的氧含量一般不得超過2。84設置阻火器阻火器能有效地阻止外界火源進入儲罐。根據石油化工企業設計防火規范規定，儲存像甲醇這種甲類易燃液體的固定頂儲罐，頂部與大氣相通的呼吸管道上必須設置阻火器，且應安裝在呼吸閥的下部。85管道與閥門在甲醇罐區的管道安全設計時，工藝物料管道應符合下列基本要求（1）采用無縫管道，管道之間除必須用法蘭或螺紋連接外，其余均應采用焊接（2）管道應架空或沿地面敷設。必須采用管溝敷設時，應采取措施防止物料在管溝內積聚，并在進、出罐群及建（構）筑物處密封隔離，管溝內的污水應經水封井排入污水管網（3）管道不得穿越與其無關的建（構）筑物的上方或地下。如必須跨越鐵路或道路，應敷設在管涵或套管內，且保持足夠的凈高度（分別為5、55）（4）跨越鐵路、道路或建（構）筑物的管道上不應設置閥門、法蘭、螺紋接頭和補償器等，以免漏料著火（5）進、出儲罐的主管道根部宜設雙重閥門（6）進、出儲罐群的主管道，在罐群的邊界處應設隔斷閥和“8”字盲板。86噴淋冷卻甲醇具有較強的揮發性，甲醇罐在夏季操作時，固定頂儲罐由于“小呼吸”作用造成的甲醇蒸氣外逸損失是十分明顯的，因此，有必要設置水噴淋冷卻設施，以減少物料損失，并保證安全。87防止靜電與雷擊871防止和減少物料輸送產生的靜電，其主要內容包括（1）控制物料流速液體物料在管道中的流速越高，接近管壁處的速度梯度就越高，因而產生的靜電量也越大。（2）控制進料方式甲醇液體經管道進入儲罐時應設防沖擊檔板。如甲醇從頂部進入儲罐，進料管應伸至罐底部，距底不大于100，以減少靜電產生（3）防止水等雜質混入甲醇物料由于不同物質間的相對運動要產生靜電，因此，應盡力防止水等雜質進入物料系統（4）管道、儲罐等的接地與跨接靜電荷的產生并不危險，實際的危險在于電荷的積聚，一旦儲備到足夠的能量，就會放電產生火花將可燃氣體引燃引爆。故為了加速靜電荷的釋放，甲醇罐區內的管道、儲罐上的導電不連續處應采用金屬導體跨接，并進行靜電接地處理（5）其它防靜電設施除采取上述措施外，對大型甲醇罐區，在甲醇物料管線上還可設置靜電緩和器、靜電消除器等防止和減少靜電荷積聚的設施。872防止雷擊由于雷電在極短時間內放出巨大的能量，如果甲醇罐區內的易燃易爆區域遭受雷擊，就易造成火災、爆炸事故。為抑制和減少雷電的危害，應設置防雷裝置，常見的有避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶、避雷器。針對甲醇罐區不同的儲罐型式（如固定頂、浮頂），防雷設施的設置也各異。88消防設施881可燃氣體報警及聯動系統在甲醇罐區內存在著大量的可燃液體甲醇，當其蒸氣在空氣中的濃度達到爆炸下限時（67），遇火源就會著火甚至爆炸。因此，在易泄漏的部位（如人孔、法蘭、閥門、機泵的密封點等）通常都設置固定式可燃氣體檢測報警器，以隨時監測泄漏情況。當甲醇蒸氣在空氣中的濃度達其爆炸下限的2025時（即濃度為15），便發出聲光信號報警，以提示盡快進行排險處理當濃度達爆炸下限的4050時（即濃度為3），報警的同時，應與消防水泵、噴淋冷卻水、固定滅火系統、進入罐區的物料閥和通訊/廣播等設施聯動。882滅火系統對于甲醇罐區，主要的滅火設施有（1）固定式雨淋噴水滅火系統該系統由水噴頭、傳動裝置、噴水管網、雨淋閥等組成。發生火災時，系統管道內給水是通過火災探測系統控制雨淋閥來實現的，并設有手動開啟閥門裝置。只要雨淋閥啟動后，就可在它的保護區內迅速地、大面積地噴水滅火，降溫和滅火效果十分顯著。在夏季時，該系統也可作為噴水降溫、減少儲罐“小呼吸”損失之用（2）固定式低倍數泡沫滅火系統該系統由泡沫液儲罐、泡沫比例混合器、泡沫液混合液管線、消防泵、泡沫產生器、閥門以及水源和動力源組成。對甲醇罐區，應選擇液上噴射泡沫滅火系統，且泡沫液應具有抗溶性。此外，該系統不宜與滅火水槍同時使用。（3）移動式滅火系統在甲醇罐區，應設置足夠的移動式滅火器。當發生局部小型火災時，工作人員能夠使用推車式、手提式滅火器將火災迅速撲滅。常用的滅火藥劑有二氧化碳滅火劑、干粉滅火劑、鹵代烷滅火劑等（4）完善的消防水管網罐區內應按規范設置完善的消防水管網系統，該系統包括消防水池（罐）、消防水泵、環狀管網、消防栓等。特別是消防泵應采用能在斷電等緊急情況下迅速啟動的驅動機，如柴油機。9泄爆方式確定及泄爆面積計算91泄爆方式材料作整體面層時，應采取防靜電措施。散發可燃粉塵、纖維的廠房內表面應平整、光滑，并易于清掃。在地溝積聚的有效措施，且與相鄰廠房連通處應采用防火材料密封。有爆炸危險的設備宜避開廠房的梁、柱等主要承重構件布置。92泄爆面積的計算本次設計選擇2號廠房即蒸發車間進行泄爆方式的確定，根據建筑設計防火規范第341條，有爆炸危險的甲、丙類廠房宜獨立設置，并宜采用敞開或半敞開護層。根據建筑設計防火規范表363廠房內爆炸危險物質類別與泄壓比值甲醇應選擇0110。本次設計選擇C020。根據泄爆面積計算公式A10CV2/3式中，A為泄爆面積（M2）；C為泄壓比值（M2/M3）；V為廠房體積（M3）。根據公式V6040819200M3，C020得A143405M2有以上可知，所選擇廠房的泄爆面積為143405平方米。廠房面積為2400平方米，所以選擇頂棚泄爆。10消防滅火器的配備101滅火器配置場所的火災種類和危險等級1011火災種類滅火器配置場所的火災種類應根據該場所內的物質及其燃燒特性進行分類。本次設計選擇2號庫房進行滅火器的配備。滅火器配置場所的火災種類可劃分為以下五類1A類火災固體物質火災。2B類火災液體火災或可熔化固體物質火災。3C類火災氣體火災。4D類火災金屬火災。5E類火災（帶電火災）物體帶電燃燒的火災。甲醇氣體火災，以上分類可知，所選場所的火災種類可劃分為C類火災。1012危險等級工業建筑滅火器配置場所的危險等級，應根據其生產、使用、儲存物品的火災危險性，可燃物數量，火災蔓延速度，撲救難易程度等因素，劃分為以下三級1嚴重危險級火災危險性大，可燃物多，起火后蔓延迅速，撲救困難，容易造成重大財產損失的場所；2中危險級火災危險性較大，可燃物較多，起火后蔓延較迅速，撲救較難的場所；3輕危險級火災危險性較小，可燃物較少，起火后蔓延較緩慢，撲救較易的場所。甲醇屬于甲類液體桶裝庫房,可以確定其危險等級為嚴重危險級。102滅火器的選擇B類火災場所應選擇泡沫滅火器、碳酸氫鈉干粉滅火器、磷酸銨鹽干粉滅火器、二氧化碳滅火器、滅B類火災的水型滅火器或鹵代烷滅火器。極性溶劑的B類火災場所應選擇滅B類火災的抗溶性滅火器。針對所選廠房的具體情況，選擇碳酸氫鈉干粉滅火器。103滅火器的設置1031滅火器的最大保護距離設置在B、C類火災場所的滅火器，其最大保護距離應符合表81的規定。表101B、C類火災場所的滅火器最大保護距離M滅火器型式危險等級手提式滅火器推車式滅火器嚴重危險級918中危險級1224輕危險級1530據上表可知，所選場所的滅火器的最大保護距離為9米。104滅火器的配置1041一般規定1一個計算單元內配置的滅火器數量不得少于2具。2每個設置點的滅火器數量不宜多于5具。3當住宅樓每層的公共部位建筑面積超過100M2時，應配置1具1A的手提式滅火器；每增加100M2時，增配1具1A的手提式滅火器。1042滅火器的最低配置基準B、C類火災場B所滅火器的最低配置基準應符合表82的規定。表102B、C類火災場所滅火器的最低配置基準危險等級嚴重危險級中危險級輕危險級單具滅火器最小