甲醇储罐设计.doc

1、目录第 1 章 甲醇的理化性质 .31.1 甲醇主要的物理性质 .31.2 化学性质 .41.3 甲醇的危险性 .41.3.1 防爆炸性 .41.3.2 防火性 .41.3.3 有毒性 .5第 2 章 储罐的设计 .52.3 罐体选材 .62.4 封头结构及选材 .62.5 壁厚： .62.6 封头壁厚计算 .72.7 人孔选择 .72.8 进出料管的选择 .72.9 液位计的设计 .82.10 排污阀的选型 .82.11 温度计： .92.12 放空阀： .92.13 检尺口 .92.14 取样口 .92.15 防静电 .92.16 可燃气体报警（SH3063-1999） .102.17 罐

2、基础大型储罐基础设计与地基处理 .102.18 围堰（API Std 2510） .102.19 防火堤 .10第 3 章 甲醇储罐的消防设计 .133.1 甲醇储罐的灭火方法 .133.1.1 冷却法 .133.1.2 隔离法 .133.3 甲醇储罐的泡沫管道设计 .153.3.1 储罐区泡沫灭火系统的选择 .153.3.2 泡沫发生器的数目 .153.3.3 液上喷射泡沫灭火系统泡沫产生器的设置 .153.3.4 储罐上泡沫混合液管道的设置，应符合下列规定： .163.3.5 防火堤内的泡沫混合液管道的设置，应符合下列规定： .163.3.6 防火堤外的泡沫混合液管道的设置，应符合下列规定

3、： .163.3.7 泡沫混合液管道的设计流速，不宜大于 3m/s，其水力计算可按现行的国家标准自动喷水灭火系统设计规范水力计算确定。 .173.3.8 泡沫枪 .173.3.9 泡沫混合液设计用量的确定应符合下列要求： .173.3.10 泡沫管道布置图 .18注 *： .183.4 甲醇储罐应急事故预案 .193.4.1 编制目的 .193.4.2 危险目标 .193.4.3 应急指挥 .193.4.4 事故处理 .203.4.5 规定和要求 .20第 4 章 冷却系统 .214.1 水喷雾系统的作用 .214.2 选择系统类型 .214.3 系统组成设施 .214.5 工作原理 .224

4、.5 设施介绍 .224.5.1 报警阀组 .224.5.2 管道 .224.5.3 消防水箱 .234.5.4 水泵接合器 .234.5.5 末端试水装置 .234.5.6 水流指示器 .234.5.7 冷却用水量 .24第 5 章 安全管理措施 .255.1 甲醇的物化性质 .255.2 甲醇的危险特性 .265.3 区域规划和总平面布置 .265.4 储罐型式 .265.5 电气的防爆 .275.6 甲醇罐区潜在的火灾爆炸危险性 .275.7 事故应急救援系统 .281第 1 章 甲醇的理化性质甲醇是饱和醇系列代表。甲醇的分子式 CH3OH，相对分子质量是 32.04,。在常温常压下，纯

5、甲醇是无色，不流动的，不挥发，可燃的有毒液体，有类似乙醇的气体。甲醇可与水、乙醇、乙醚等多种有机液体互溶，但不能和脂肪烃类有机液体互溶。甲醇气体和空气混合，在一定混合范围内可形成爆炸混合物，爆炸极限 6.0%36.5%(体积)。甲醇与大部分气体具有良好可溶性。1.1 甲醇主要的物理性质液体密度/kg.m-3 791.3 蒸汽粘度 0.140蒸气密度/kg.m-3 1.43 表面张力 Mn.m-1 24.5沸点 64,7 蒸发潜热（64.7）/kg.mol-1 35.295熔点 -97.8 熔融热（-97.1）/kg.mol-1闪点 生成热/kg.mol-1开杯 16.0 气体（25） -201

6、,.22闭杯 12.0 液体（25） -238.73自然点 燃烧热/ kg.mol-1在空气中 473 气体 764.09在氧气中 461 液体 726.16临界常数 热导率/J/m.s.k) 2.1*10-3临界压力 7.97 Mpa 空气中最大允许浓度/(g.m-3) 0.05临界温度 240 空气中爆炸极限（体积分数%）临界体积 118 上限 6.0临界压缩系数 0.244 下限 36.5粘度 Mpa.S液体粘度 0.5945 气体在甲醇的溶解度 单位 m3/TCH3OH气体名称 氢气 一氧化碳 二氧化碳 甲烷 乙烷 乙炔第 1 章2溶解度 0.10 0.25 4.0 0.60 2.50

7、 10.50甲醇的电导率，主要取决于它含有的能电离的杂质，如硫、胺、硫化物和金属物质等。工业生产的精甲醇都含有一定量的有机杂质，其一般电导率 1*10-67*10-7 -1.cm-1.1.2 化学性质甲醇是最简单的饱和脂肪醇，具有饱和脂肪醇的性质。其化学性能很活泼，如氧化反应，氨化反应，酯化反应，卤化反应，脱水反应，裂解反应等，甲醇可与多种物质反应。其毒性：致死剂量 75ml(59.3g)/60kg，在中等毒性范围内。腐蚀性：常温污水是无腐蚀性，铝、铅例外，对某些塑料、橡胶，有一些溶胀性。1.3 甲醇的危险性1.3.1 防爆炸性甲醇生产从原料开始从半成品和产品及副反应生成具有毒、易燃、易爆、易

8、腐蚀等危险因素；同时又是在高温高压的情况下进行。如合成甲醇低压法 5Mpa，高压法 30Mpa下进行，且连续性强，工艺操作比较严格。因此在生产过程中要高度重视安全生产。1.3.2 防火性工业介质易爆，必定易燃，防止着火更加重要。往往爆炸和着火同时发生，不论物理还是化学爆炸，定然随之发生大火。因此防爆大部分措施也适用于防火。1.3.3 有毒性1.3.3.1 急性中毒常见于误服。其中毒程度，一般随误服剂量和中毒人的体质不同而异甲醇急性中毒症状如下；轻度，恶心，头晕，中度，腹痛，视力减退，重度，四肢无力，嘴唇发紫等。1.3.3.2 慢性中毒甲醇的蒸汽有一定的刺激作用，可发生湿疹，皮炎，上呼吸道炎，结

9、膜炎等症状。南京工业大学本科生课程设计（论文）1第 2 章 储罐的设计2.1 设计高度一般储罐高径比为 1.2，大型储罐高径比小于 1，经计算的储罐高为 20m，直径 18m。2.2 设计压力按压力容器压力容器安全监察规程规定，取 1.05 到 1.3 倍最大工作压力为设计压力，所以取 223.5kpa 合适。设计温度为 25，在-20 到 200条件下工作属于常温容器。2.3 罐体选材16MnR 比较经济，所以选择 16MnR 钢板为制造筒体和封头的材料。钢板标准号为 GB6654-1996.通体结构设计为圆筒形，制造容易，安装内件方便，承压能力较好，使用最广。2.4 封头结构及选材封他吸取

10、了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查椭圆形封头标准（JB/T4737-95）2.5 壁厚：为节约制造成本，将罐体分为 5 层。圆筒的计算压力为 223.5kpa，容积筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，去焊接接头系数为 1.00，全部无损探伤。取许用应力为 163Mpa。第 2 章22.6 封头壁厚计算标准椭圆形封头 a:b=2:1封头计算公式：可见封头厚度近似等于筒体厚度，则取同样厚度。因为封头厚度16则标准椭圆形封头的直边高度 ha=35。2.7 人孔选择容器上开

11、设人孔规定当 Di1000 时至少设一个人孔，压力容器上开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺度为 400。2.8 进出料管的选择材料：容器管一般采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准 GB8163-87。材料 16MnR。结构：接管伸进设备内切成 45 度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损和腐蚀。2.9 液位计的设计液位计的种类很多，常用玻璃板液位计有三种：透光式、反射式、视镜式。选用反射式玻璃板液位计，标准号 HG21590-95，法兰形式及其代号 C 型（长颈对焊突面管法兰 HG20617-97） ，液位计型号 R 型公称压力 PN4.0，使用温度

12、0 到 250。安全阀的选型（两个）额定蒸汽压力(Mpa) 整定压力值（两个阀门分别为）0.8 工作压力+0.03Mpa 工作压力+0.05Mpa南京工业大学本科生课程设计（论文）32.10 排污阀的选型选择无缝钢管 GB8163-87 热轧钢为材料的排污管焊接在容器底部，尺寸为 8912mm。2.11 温度计：一般罐壁上安装三个，上部，中部，下部各一个，以便于检查对比。2.12 放空阀： 放空阀安装在储罐的顶部，做成向下 U 型弯，作火炬系统时，需将 U 型弯角去掉。2.13 检尺口一般安装在储罐顶部。2.14 取样口根据 GB/T 6680-2003 采样的基本要求2.14.1 采样人员必

13、须熟悉被采液体化工的特性、安全操作的有关知识及处理方法，严格遵守 GB/T 3723 的各项规定。2.14.2 采样前应进行预检，并根据检查结果制定采样方案，按此方案采的具有代表性的样品。2.15 防静电根据石油化工企业设计防火规范 ，对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道，均应采取静电接地措施。装卸栈台和码头的管道、设备、建筑物、构筑物的金属构件和铁路钢轨等（作阴极保护者除外） ，均应作电气连接并接地。第 2 章42.16 可燃气体报警（SH3063-1999）系统的最基本的构成包括检测器和报警器组成的可燃气体报警仪，或由检测器和指示报警器组成的可燃气体或有毒气体检测报警仪，也可

14、以是专用的数据采集系统与检测器组成的检测报警系统。2.17 罐基础大型储罐基础设计与地基处理取基础厚度为 0.3m，利用勾股定理可得基础下底直径为 3.352+18=24.7m2.18 围堰（API Std 2510）L= 8.150=53m综上得，围堰高 1.8m，边长 53m。根据 GB50351-2005，选用砖、砌块防火墙，双面抹水泥砂浆，厚度为 250mm。2.19 防火堤2.19.1 防火堤的要求防火堤：用于常压液体储罐组，在油罐和其他液态危险品储罐发生泄漏事故时，防止液体外流和火灾蔓延的构筑物。2.19.2 防火堤尺寸的计算油罐组防火堤有效容积应按下式计算3:V= A*Hj-(V

15、1+V2+V3+V4)所以防火堤的总长度为 52.494=209.93m。高度为 2.2m2.20 防静电与雷击：2.20.1 防止静电甲醇罐区内可能引起燃烧、爆炸的静电火源主要来自物料输送、人员行走、穿脱衣服以及其它物体摩擦产生的静电。因此,与罐区安全设计密切相关的则是防止和减少物料输送产生的静电,其主要内容包括:2.20.2 防雷击：由于雷电在极短时间内放出巨大的能量,如果甲醇罐区内的易燃易爆区域遭受雷击,就易造成火灾、爆炸事故。为抑制和减少雷电的危害,应设置防雷装置,常见的南京工业大学本科生课程设计（论文）5有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器。针对甲醇罐区不同的储罐型式（如固定顶、

16、浮顶）,防雷设施的设置也各异。2.20.3 消除静电 （GB50160-2008 9.2 9.3.）2.20.3.1 储罐均应采取防静电接地措施。防静电接地电阻值不宜大于 10。储罐的防雷接地装置可兼作防静电接地装置。2.20.3.2 储罐内各金属构件必须与罐体等电位连接并接地。为消除由于管内液态烃流动与管壁摩擦产生的静电，液态烃工艺管道、不带电的金属部分，都应接地保护，接地电阻不得大于 10 欧，所有法兰及丝扣连接处应焊上导线或用铜片跨接。2.20.3.3 当储罐内壁使用防腐涂料时，只要涂料的电阻率小于所储存液体的电阻率，就不会妨碍电荷的逸散。2.20.3.4 为消除人体静电，在扶梯进口处，

17、应设置接地金属棒，或在已接地的金属栏杆上留出 1m 长的裸露金属面。2.20.4 储罐装甲醇安全操作:(1) 充装方式;(2) 罐静置时间;(3) 消除附加静电2.20.5 使用抗静电添加剂2.21 雷电防护 GB50057 根据建筑物防雷设计规范甲醇储罐区及甲类仓库应划分为第一类防雷建筑物。根据建筑物防雷设计规范甲醇储罐防直击雷的措施，应符合下列要求：2.21.1 应装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于 5m5m或 6m4m。2.21.2 排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内，当有管帽时应按表 3.2.1 确定3m：2.21.3 架空避雷网至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不应小于 3m：