1、 毕业设计（论文） 课题名称 10000m3乙烯储罐区安全设计 院 (系 ) 专 业 安全工程 姓 名 学 号 起讫日期 2015 年 12 月 2016 年 6 月 指导教师 二一六年六月南京工业大学本科生毕业设计（论文） I 10000m3乙烯储罐区安全设计 摘 要 最近几年，乙烯大型化发展的同时，乙烯的储存也向着大型化发展。然而，储罐的大型化发展要求其安全性也将更高。乙烯易燃易爆，如果泄漏遇到明火就会引起火灾爆炸，后果会非常严重。所以乙烯的安全储存就非常的重要。本设计确定了乙烯的储存工艺以及罐体的选型及选材，并对其内罐进行了设计计算。根据相关规范，完成了乙烯罐区的总平面布置，对乙烯罐区存
2、在的危险进行分析，提出相应的安全对策措施。最后，运用安全检查表 和道化学法对乙烯罐区进行安全评价，运用安全管理方法来有效解决乙烯罐区所存在的安全问题。 关键字： 乙烯 低温 储罐 危险性 安全设计 Abstract II Safety design of 10000m3 ethylene storage tank zone Abstract In recent years, with the large-scale development of ethylene, the storage of ethylene also heads toward large-scale development
3、. However, the large-scale development of storage tanks demands more safety. Ethylene is flammable and explosive. If the leakage of ethylene encounters fire, a fire explosion will occur and cause serious damage. Therefore safe storage of ethylene is very important. This design determines the storage
4、 technology of ethylene and the selection of the tank and material, and the design and calculation of the inner tank are investigated. According to the relevant norms, general layout of the ethylene tank is fulfilled and the risk of ethylene tank is analyzed and then corresponding safety measures ar
5、e proposed. Finally, safety of ethylene tank zone is assessed by means of safety checklist and Dow Chemical Method, and problemsconcerningsafety of ethylene tank zonewill be effectively solved by utilizing safety management method. Keywords: ethylene; cryogenictemperature;storage tank;danger; safety
6、 design 目录 摘 要 . I ABSTRACT . II 第一章 概论 . 1 1.1 背景介绍 . 1 1.2 乙烯的理化性质 . 1 1.3 乙烯储罐的选型、储存条件的确定 . 2 1.3.1 储罐选型 . 2 1.3.2 乙烯储存工艺 . 2 第二章 乙烯球罐设计 . 4 2.1 乙 烯球罐形式及选材 . 4 2.2 乙烯球罐壳体 . 4 2.2.1 赤道板尺寸计算 . 5 2.2.2 极板尺寸计算 . 6 2.2.3 极中板尺寸计算 . 8 2.2.4 极侧板尺寸计算 . 10 2.2.5 极边板尺寸计算 . 12 2.3 乙烯球罐壳体壁厚 . 15 2.4 乙烯球罐的保冷措施
7、 . 17 2.5 支座设计 . 17 2.6 乙烯球罐的附件 . 18 2.6.1 压力表 . 18 2.6.2 液位计 . 18 2.6.3 温度计 . 18 2.6.4 梯子平台 . 18 3.6.5 人孔 . 18 2.6.6 安全阀 . 19 2.6.7 静电接地 . 19 2.7 水喷淋装置 . 19 第三章 乙烯罐区的总平面布置 . 25 3.1 防火堤的设计 . 25 3.1.1 储罐的防火间距 . 25 3.3.2 防火堤 . 25 3.2 消防设计 . 26 3.2.1 消防车道 . 26 3.2.2 消防水泵房 . 26 3.2.3 消防水池 . 27 3.2.4 灭火器
8、的选择 . 27 3.3 乙烯罐区其他功能分区 . 28 3.3.1 汽车装卸站 . 28 3.3.2 配电房的设计 . 28 3.3.3 压缩机房 . 28 3.3.4 办公区 . 28 第四章 乙烯罐区危险有害因素辨识及安全措施 . 30 4.1 乙烯危险性 分析 . 30 4.2 乙烯罐区重大危险源辨识 . 30 4.3 乙烯罐区火灾爆炸 . 31 4.3.1. 火灾和爆炸原因 . 31 4.3.2 乙烯罐区爆炸事故树 . 31 4.3.3 防火灾爆炸措施 . 33 4.4 中毒与窒息 . 33 4.4.1 中毒窒息原因 . 33 4.4.2 防中毒窒息措施 . 34 4.5 其他危险性
9、 . 34 第五章 罐区的安全评价 . 36 5.1 用安全检查表对罐区进行安全检查 . 36 5.1.1 安全检查表 . 36 5.1.2 安全管理措施 . 37 5.2 道化学评价法 . 37 5.2.1 评价结果 . 38 5.2.2 安全技术措施 . 43 5.2.3 安全管理措施 . 43 总结 . 45 参考文献 . 46 南京工业大学本科生毕业设计（论文） 1 第一章 概论 1.1 背景介绍 在石化产品中 ,乙烯产品的比重可以达到四分之三以上。乙烯工业是石油化工业的核心， 乙烯的产量就可以衡量出一个国家化工行业的发展水平 。 在中国，乙烯的迅速发展使其在经济领域也有着很重要的地位
10、。 我国是仅次于美国 的 世界第二大乙烯生产国。 2010 年，我国的乙烯产能为1426.6 万吨。而到了 2015 年，其产能为 1714.6 万吨。与此同时，我国乙烯装置的平均规模也超过世界的平均规模，达到了 70 万吨 /年。根据我国的有关文件和政策 ,工业和经济的快速发展 ,中国对乙烯需求必将呈现显著增长趋势 1。 乙烯的生产、运输 以 及 存储的量将 大 大 增加 ， 所以 各方面的要求 会相应的增加 。对乙烯的集中管理，不 但 可以减少费用和提高效率，而且会使得储存更 加的 安全。由此看来 ，大型化储存乙烯 将是一种发展趋势 ，未来我国乙烯储存的主要方式 就是采用 低温储存。 本文
11、为 4个 2500 m3 大型乙烯储罐区安全设计 。罐区在一平坦开阔人少地带，该区域为一大型炼油厂的西北角，在考虑平面安全设定时，考虑该区域的风向，由于该区全年主导东南风。 1.2 乙烯的理化性质 乙烯最大的用途是生产聚乙烯，另外通过不同的工艺也可以用来制造 环氧乙烷、乙醛、苯乙烯、炸药等，合成纤维、合成橡胶、合成塑料、合成乙醇也需用到乙烯。其物理化学性质见下表 : 表 1.1 乙烯的物理化学性质 标识 中文名：乙烯 液化的 ；液化乙烯 危险货物编号： 21017 英文名 ethylene， refrigerated liquid UN 编号： 1038 分子式： C2H4 分子量： 28.0
12、6 CAS 号： 74-85-1 理化性质 外观、性状 无色， 略臭 。 熔点（） -169.4 相对密度 (水=1) 0.61 相对密度 (空气 =1) 0.98 沸点（） -103.9 饱和蒸气压（ kPa） 4083.4/0 第一章 概论 2 续表 1.1 溶解性 不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚。 毒性及健康危害 侵入途径 吸入。 毒性 LD50： LC50： 95000ppm(小鼠吸入 ) 健康危害 对人有麻醉作用。 急救方法 皮肤接触：若有冻伤，就医治疗。 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，给输氧。遇到呼吸停止的情况，需送医院救治。 燃烧爆炸危险性 燃
13、烧性 易燃 燃烧分解物 CO、 CO2 闪点 ( ) -136 爆炸上限（ v%） 36.0 引燃温度( ) 425 爆炸下限（ v%） 2.7 1.3 乙烯储罐的选型、储存条件的确定 1.3.1 储罐选型 乙烯可以用球罐、立式圆筒形储罐或者卧式圆筒形储罐来储存。本文选用球罐来存储乙烯 ,与圆筒形立式和卧式贮罐相比较而言，球罐有以下几个优点 : 1）相同的体积，球罐的表面积最小，所以球罐用的钢材最少； 2）采用同样钢板时，相同直径和压力下，球罐板厚只需圆筒形容器的一半，板壳承载能力是其一倍； 3）球罐的占地面积比较小，可向空间高度发展，更加合理使用地表面积 2。 另外 球罐基础 比较 简单，受
14、风面小，外观漂亮， 所以本设计设计选取球罐。 1.3.2 乙烯储存工艺 乙烯的储存方式 : 全压力式、半冷冻式和全冷冻式。 1.全压力式 在常温和较高压力下储存液化烃或其他类似可燃液体的方式，相应的储罐为南京工业大学本科生毕业设计（论文） 3 全压力式储罐。 2.半冷冻式 在较低温度和较低压力下储存液化烃或其他类似可燃液体，相应的储罐为半冷冻式储罐。 3.全冷冻式 在低温和常压下储存液化烃或其他类似可燃液体的方式，相应的储罐为全冷冻式储罐。 本文采用加压低温存储，为半冷冻式储存，操作压力为 2.0MPa，操作温度为 -103.5。选择乙烯球罐的设计温度 -45 ，设计压力 2.16MPa， 球
15、罐是由外球和内球组成的双层壳体，内外球之间使用保冷材料，温度较低的乙烯就可以很好地储存 3。 本设计只对其内球壳体进行了设计。 第二章 乙烯球罐设计 4 第二章 乙烯球罐设计 2.1 乙烯球罐形式及选材 球壳可分为三种形式，分别为纯橘瓣式、纯足球瓣式与足球橘瓣混合式。 本设计采用的是混合式排板，其赤道带与温带为橘瓣式，而极板则是足球瓣式，这种结构拥有橘瓣式与足球瓣式两种结构的优点，适用于大型球罐，优点是可以充分利用材料且焊缝比较短，球壳板数量少。 本文中的乙烯内层壳体材料为 9Ni 钢，外层则是 16Mn 钢，中间采用保冷材料来降低冷损，继而减少能耗 4。 设计选用的 9Ni 钢为正火 +正火
16、 +回火 (以下简称 NNT)，第一次的正火为 900空冷，第二次的正火为 780空冷，回火的温度580，回火后急冷， NNT 处理后的金属 组织是马氏体 +贝氏体，低温冲击韧性比较好 5。 9Ni 钢存在不足的是钢 强度的级别不是很高，因此罐体厚度就会增加 6。 2.2 乙烯球罐壳体 本文的球壳结构采用的是三带十二柱混合式结构。这种结构赤道板数量少，极板的尺寸大，可以减少焊缝的长度。同时，其可以极大的利用板材的长和宽。 图 2.1 球罐主视图 图 2.2 球罐俯视图 符号： R-球罐半径 8420mm N-赤道分瓣数 18 -赤道带周向球角 20 0-赤道带球心角 80 1-极中板球心角 20 2-极侧板球心角 20 3-极边板球心角 20
