1、 课程设计任务书 课题名称 化工安全课程设计 50000 3m 沥青储罐区安全设计 院 （系） 城市建设与安全工程学院 专 业 安全工程 姓 名 学 号 起讫日期 2013.6.24 2012.7.12 指导教师 2013 年 7 月 10 日 1 目录 第 1 章 绪论 -3 1.1 设计项目概述 -3 1.1.1 课程设计的目的和要求 -4 1.1.2 课程设计内容 -4 1.2 沥青的概述及储存工艺条件 -4 1.2.1 沥青的概述 -4 1.2.2 沥青的储存工艺条件 -5 第 2 章 沥青储罐的选型及安全设计 -6 2.1 沥青储罐的选择 -6 2.1.1 钢材的选择 -6 2.1.
2、2 壁厚的计算 -7 2.1.3 5000m拱顶罐液压顶升倒装施工 -9 2.1.4 油罐附件 - 10 2.1.4 安全附件 - 12 2.2 加热及保温措施 - 13 2.2.1 搅拌器 - 13 2.2.2 保温加热系统 - 15 第 3 章 沥青储罐区平面布置 - 17 3.1 沥青储罐区防火间距 - 19 3.2 防火堤及隔堤的安全设计 - 19 3.2.1 防火堤的选型与构造 - 20 3.2.2 防火堤参数设计 - 22 3.3 消防设计 - 24 3.3.1 消防车道设计 - 24 3.3.2 消防用水规范要求 - 25 3.3.3 消防用水计算内容 - 26 3.3.4 消防
3、水池 - 28 3.3.5 消防给水管道及消防栓设计 - 29 3.3.6 灭火器材的选择 - 30 3.4 罐区防雷、防静电设计 - 31 3.4.1 罐区防雷设计 - 31 3.4.2 静电防护措施 - 31 第 4 章 危险有害因素分析 - 34 4.1 沥青储罐区物质危险性分析 - 34 4.1.1 物料固有危险性分析 - 35 4.1.2 储运过程危险性分析 - 36 4.1.3 自然灾害因素分析 - 40 4.1.4 其它危险有害因素分析 - 40 4.1.5 沥青储罐区危险有害因素辨识汇总 - 41 4.2 罐区事 故树分析 - 45 4.2.1 罐区事故树分析步骤 - 45 4
4、.2.2 事故树定性分析 - 46 2 第 5 章 安全对策与管理 - 49 5.1 安 全技术对策 - 49 5.1.1 设备选型控制 - 49 5.1.2 工艺安全条件控制 - 49 5.1.3 建筑消防措施 - 49 5.1.4 职业卫生及劳动防护 - 50 5.1.5 区域位置及总平面布置安全对策措施 - 50 5.1.6 工艺设备安全对策措施 - 52 5.2 安全管理对策 - 59 5.2.1 安全管理 - 59 5.2.2 员工培训 - 59 5.2.3 作业班次及劳动定员 - 60 参考文献 - 60 南京工业大学本科生课程设计 3 第 1 章 绪论 1.1 设计项目概述 化工
5、安全 设计课程设计是安全工程专业基础课程教学的综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实践的桥梁，是使学生体会工程实际问题复杂性的重要尝试。通过化工安全设计的课程设计，要求学生能够运用相关课程的基本知识，独立思考、活学活用，在规定的时间内完成给定的化工安全设计任务，从而加强对化学工业企业安全生产过程的深化和整体认识。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工安全设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、积极主 动和高度负责的学习和工作作风。 课程设计的要求高于平时的作业，是对整个课程及相关
6、知识的一个综合运用。设计要求学生自己查取相关资料、确定设计方案、通过计算选择工艺，并对自己的选择做出论证和校核，经过分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养提高学生独立思考和工作能力的有益实践。 通过课程设计，应该训练学生提高以下几个方面的能力： （ 1）根据课程设计的题目，熟悉物料，设计系统；查阅文献资料、收集有关数据、正确选用公式。当缺乏必要数据时，尚需自己通过实验测定或到生产现场进行实际查证。 （ 2） 在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定设计方案，进行选择、布置，并提出保证过程正常、安全运行所需要的手段和措施，同时还要考虑
7、火灾爆炸事故发生后的有效处理措施？。 （ 3）用精炼的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。 （ 4）绘制相关图纸。有关图形的绘制必须采用 CAD 绘制；图表插入要合适、清晰。 （ 5）规范撰写设计报告。 第 1 章 绪论 4 1.1.1 课程设计的目的和要求 1.项目名称 5000m310 沥青 储罐区防 安全 设计 2. 设计内容 1) 根据国家相关规范，结合罐区的防 火间距，合理确定罐区的形状、大小、面积等客观情况，进行总平面布置的设计； 2) 根据储存的条件，对储罐进行选材、型号、安装方式及安全附件（安全阀、避雷针、静电接地等）的设计； 3) 防火堤的安全设计；
8、4) 针对沥青储罐的特点，精心储罐保温加热系统级储罐搅拌器的设计； 5) 进行罐区消防系统的设计； 6) 进行储罐区物质危险性分析及储运过程危险性分析，划分火灾危险等级； 7) 安全管理对策措施。 1.1.2 课程设计内容 1) 熟悉相关设计规范； 2) 查阅有关书籍、手册、 文献资料，了解目前沥青储存的状况，比较各种储存方式的优劣，选择合适的储存方式和容 器； 3) 确定总平面布置及防火间距，绘制总平面布置图； 4) 根据所选的储存容器的种类，进行罐体的基本设计，查阅相关的手册确定罐体的材料、结构、型号及安全附件的选型； 5) 针对设计出来的罐区，进行消防系统的设计，包括消防通道、消防等级的
9、确定、灭火剂（灭火器材）的选型、防雷电静电措施设计等； 6) 完成工程的安全技术及管理制度设计。 1.2 沥青 的 概述及储存工艺条件 1.2.1 沥青的概述 沥青 以完全溶于二硫化碳的天然的或火成的或天然的与火成的烃类混合物南京工业大学本科生课程设计 5 为主要成分的黑色液体、半固体或固体物质。不溶于水。主要成分是沥青质和树脂 。沥青质不溶于低沸点烷烃，却能被低沸点烷烃沉淀。 关于其理化特性可见下表。 表 1-1 理 化特性 pH 值 : 无资料 熔点 ( ): 无资料 沸点 ( ): 470 相对密度 (水 =1): 1.15-1.25 相对蒸气密度 (空气 =1): 无资料 临界压力 (
10、MPa): 无资料 辛醇 /水分配系数 : 无资料 闪点 ( ): 204.4 引燃温度 ( ): 485 爆炸下限 (V/V): 30(g/m3) 最小点火能 (mJ): 20 最大爆炸压力 (MPa): 0.61 溶解性：不溶于水，溶于 溶于 二硫化碳 、 四氯化碳 、 氢氧化钠 等 导电性能： 绝缘体 (常温下 ) 沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和 天然沥青 三种 ，在其应用方面， 在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用 。 根据建筑设计防火规范 GB50016-2006 1 和
11、石油化工企业设计防火规范 GB50160-20008 2 ，可确定 沥青分别为丙 1 类和丙 B 类。 1.2.2 沥青的储存工艺条件 根据沥青的理化性质，对于 5000 10 的沥青罐区中沥青储存，可选定路面沥青储存进行安全设计。 道路石油沥青基本不具有挥发性，高温下（ 150以上）与空气中的氧气反应， 180以上与元素硫反应迅速，会与卤素发生取代反应。闪点 180以上，相对密度 1.04 左右。 沥青的储存条件：除长期不使用的沥青可放在自然温度下存贮外，沥青在混合料拌合场地贮罐中的贮存温度不宜低于 130 ，并不得高于 170 。 本次设计选取路面沥青 为储存物质，储存温度设定为 150
12、。因为 沥青基本无挥发性，闪点较高，在常压下即可保存，且化学性质稳定，腐蚀性很低，具有很高的安全性，所以可选用固定拱顶罐，并采用导热油加热保温在 150 ，常压下储存 。 第 2 章 沥青储罐 选型及安全设计 6 第 2 章 沥青储罐的选型及安全设计 2.1 沥青储罐的选择 由于沥青基本无挥发性，闪点较高，在常压下即可保存，且化学性质稳定，腐蚀性很低，具有很高的安全性。故选用固定拱顶罐 选取中石化北京某设计院立式拱顶油罐 11 。参数如下 表 2-1 中石化北京某设计院立式拱顶油罐参数 参数 公称容积 /m 计算容积 /m 钢材总用量 / 壁板内直径 / 拱顶曲率内半径 / 壁板总高 / 罐总
13、高 / 包边角钢规格 尺寸 5000 5500 110280 23700 23296 12530 15143 10010 1.392012.528023.7840图 2-1 储罐示意图（单位 m） 2.1.1 钢材的选择 选择原则是在满足强度要求的前提下，应保证有良好的成型 性、优良的焊接南京工业大学本科生课程设计 7 性能 ，以及好的经济性。 低碳钢价格便宜，经济型好，是压力容器中使用最多的钢材，尤以 20 钢制作的钢板及钢管使用最为广泛， 钢材选用 20 钢 12 。 表 2-2 20 钢的化学成分 元素 C Si Mn P S 含量 / 0.170.24 0.170.37 0.350.6
14、5 0.035 0.035 表 2-3 20 钢的力学性能 板厚 /mm b/MPa s/% kvA（横） /J 冷弯试验（ 180 ） 420 410 28 27 d=a 2.1.2 壁厚的计算 由上节可知，壁板总高 12530mm， 壁板从上至下分九层，每层约 1392mm，采用双面焊，采用 100%无损探伤。 第 2 章 沥青储罐 选型及安全设计 8 表 2-4 钢板厚度 钢板厚度 / 第一圈 第二圈 第三圈 第四圈 第五圈 第六圈 第七圈 第八圈 第九圈 10.82 12.18 13.51 14.85 16.19 17.52 18.86 20.20 21.54 mmpDpmmpDpmm
15、pDpmmpDpmmpDpmmpDpmmpDpmmpDpmmpDpiiiiiiiii538.212288.01262237002288.02200.202146.01262237002146.02862.182004.01262237002004.02524.171862.01262237001862.02187.161720.01262237001720.02850.141578.01262237001578.02513.131436.01262237001436.02176.121294.01262237001294.02839.101152.01262237001152.02999888
16、777666555444333222111南京工业大学本科生课程设计 9 (2-1) 2.1.3 5000m拱顶罐液压顶升倒装施工 液压提升系统作为提升动力系统，具有安全可靠，改善劳动环境降低噪音的优点。其原理是：通过液压油传输管路系统将动力传至各液压缸，驱动活 塞杆上升，带动起升臂将储罐壁板升高至组队位置。 该施工方法是采用专用的液压顶升装置和配套的液压系统，由控制台操作将已制备好的储罐上部匀速平稳地提升到预定高度，与其下部的一圈壁板进行组队焊接，然后将他们一起顶升到所需的高度，进行与其相联的再下面一圈壁板的组焊，依次提升组队下层壁板，直至罐体最下一圈壁板组焊工完毕，再进行底层壁板与储罐底板
17、间的大角缝组焊。 一、其施工顺序： 1.板材预制及基础验收 2.底板组焊 3.第一圈壁板组焊 4.顶板组焊 5.液压系统就位安装、调整 6.胀圈安装、支撑板、杆安装 7.组焊、顶升第二圈壁板 8.胀圈下落并胀紧支撑板杆再安装、固定 9.顶升、组焊第三圈壁板 10.组焊最下一圈壁板 11.液压系统拆除 12.大角缝焊接 13.罐总体试验 14.防腐、保温 15.交工验收 二、液压顶升系统： 液压顶升系统由液压泵站、液压顶升装置、控制台、供回油环管等组成。液压泵站的作用是向各个顶升装置提供并保持具有一定压力的液压油；操作人员通过控制台操纵动力元件（电机、油泵）、控制元件（调压阀、换向阀、液控单向阀等），使执行元件（液压缸）处于受控运动状态；液压顶升装置的作用 是顶起已安装完毕的罐体上部，并能满足其下部安装施工要求；供回油环管的作用是输送和分配不同流向、不同压力的液压油。液压顶升系统的主要性能指标 ;适用范围 50000m及以下金属拱顶或浮顶罐；顶升速度 2m/4min2m/10min；保压时间212h;适用介质 N32、 N46液压油或机油（洁度 10级）；系统压力调节范围 16MPa，作业现场允许最大风力 5 级，环境温度 -40+80 .液压缸缸体允许垂直偏差
