安全工程毕业设计(论文)液氯储罐区安全设计与控制研究.doc
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1、 XXXXXX毕业设计 液氯储罐区安全设计与控制研究学 生:学 号:专 业:安全工程班 级:安全工程2007.1指导教师: XXXXXXXXXX学院二一一年六月液氯储罐区安全设计与控制研究摘 要液氯作为氯碱工业的主要产品,广泛应用与工业生产中。然而液氯属于剧毒品,如果泄漏将对环境和人会造成重大危害。本文结合液氯的物理化学性质对液氯储罐区进行危险性分析;对国内液氯储罐区的安全现状和对策措施进行分析;提出正确的储存方式并合理选择储罐;根据建筑设计防火规范对液氯储罐区的安全间距进行设计,包括储罐与储罐的安全距离;储罐与周边厂房的安全距离、储罐区与室外变电站、泵房等安全间距;对储罐区防雷、防静电、消防
2、等进行了设计。对液氯泄漏事故模型有选择的分析,计算出氯气的扩散致死半径和致重伤半径并对事故后果进行预测,为后续人员转移和划分危险区域提供依据,同时向化工企业液氯储罐区安全管理工作提出一些控制措施和建议。关键词:液氯;储罐区;安全距离;泄漏Liquid Chlorine Storage Area Safety Design Control and Research AbstractLiquid chlorine is the chlor-alkali industry main products, it is widely used in industrial production. Howev
3、er liquid chlorine is the play drugs, if it leakage the environment and people would be caused serious harmful. This paper based on the physical and chemical properties , analysis for liquid chlorine tank zone risk ;analysis for the safety of liquid chlorine tank domestic status and countermeasures
4、.Puts forward the right way for storage and selection of the reasonable tanks; According to the architecture design code of fire design the safety spacing for liquid chlorine tank, including the safe spacing of tanks between with each other; Tank and the surrounding workshop safe distance, tanks are
5、a and outdoor substation, pump room safe distance etc; design for liquid chlorine of thunder, antistatic, fire protection. Choice of analysis for liquid chlorine accident model, calculate the spread of chlorine gas and the radius of the deadly consequences of accident injuries radius and forecast fo
6、r the subsequent personnel, transfer and division, and provide basis for dangerous area,puts forward some control measures and suggestions to chemical enterprise of safety management work.Key words:Liquid chlorine;tank area;safety distance;leakage目 录第一章 绪论1 1.1 液氯的物化性质11.1.1液氯的物理性质1 1.1.2液氯的化学性质11.2
7、 液氯的危害特性11.3 液氯的用途21.4 国内液氯储罐的安全现状21.4.1液氯储罐区的主要问题21.4.2 我国液氯储罐区采取的控制措施31.5 本文研究的内容3第二章 液氯储罐区安全设计42.1储罐的选择4 2.1.1储罐的形状4 2.1.2 储罐的压力和材质4 2.1.3 储罐的基本尺寸5 2.1.4 储罐的数量52.2 储罐区的安全距离设计62.2.1储罐与储罐之间的安全距离62.2.2储罐区与周边厂房的安全距离82.2.3储罐区与周边道路的安全距离82.2.4 储罐区与室外变电站、泵房的安全距离92.2.5储罐区安全距离设计小结102.3储罐区防雷防静电措施102.3.1储罐区防
8、雷措施102.3.2储罐区防静电措施102.4 储罐区其他管理11第三章 液氯储罐区事故控制分析123.1 泄漏的概念及等级划分123.2 液氯泄漏的具体危害12 3.3 泄漏原因及常见泄漏部位133.4 泄漏事故模拟分析133.4.1泄漏量的计算133.4.2氯气扩散毒害半径计算143.4.3小结163.5 泄漏事故应急处置173.6 液氯储罐区事故防范措施18第四章 结论与展望194.1主要结论194.2 展望19参考文献20致谢21第一章 绪论液氯有着广泛的用途,它是农药、橡胶、塑料、合成纤维等的重要原料,又是漂白剂和消毒剂,因此液氯在工业生产中占有重要地位。然而液氯是一种危险化学品,具
9、有剧毒性、腐蚀性、氧化性、刺激性。在储存、运输、使用过程中极易诱发事故,造成人员伤亡和财产损失,甚至导致生态环境的严重破坏。它的安全隐患是不可忽视的问题,液氯储罐区的储存安全管理,液氯储罐区常常会出现泄漏、中毒等安全问题,将严重影响人们的生产和生活,必须对其加强安全管理。1.1液氯的物化性质1.1.1液氯的物理性质液氯为黄绿色的油状液体,有毒,沸点,溶点,在常压下即气化成气体,吸入人体能严重中毒。在时比重为,相对密度(水)为。在标准状况下,沸腾,气化热为,在时凝固1。1.1.2液氯的化学性质液氯具有有强烈的刺激作用和腐蚀性,在日光下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸。氯是很活泼的元素,可以和大
10、多数元素(或化合物)起反应,氯的化学性质非常活泼,能与金属、非金属及其化合物进行反应,与有机化合物也能发生取代、加成反应。如遇有水份对钢铁有强烈腐蚀性。1.2液氯的危害特性液氯是我国危险化学品事故发生率最多的化学品之一,液氯泄漏和爆炸等事故会导致许多人员中毒或死亡,给人民的生命健康和环境安全造成非常严重的影响。液氯的具体危害特性如下:(1)强氧化性液氯为强氧化剂,空气中不能燃烧,但能助燃,一般可燃物大都能在氯气中燃烧,一般易燃气体或蒸汽也都能与氯气形成爆炸性混合物。氯气能与许多化学品如乙炔、松节油、乙醚、氨、燃料气、烃类、金属粉末等猛烈反应发生爆炸或生成爆炸性物质。它几乎对金属和非金属都有腐蚀
11、作用与可燃性气体形成爆炸性混合物,它的“化学亲和力”很强,能与绝大多数化学元素和化合物反应,它与许多物质混合后会发生爆炸,如与氢气的混合物,在没有空气和火源,遇到光照,也能发生爆炸2。(2)毒害性氯气对人具有严重的危险性,为剧毒物品。液氯作为一种刺激性毒液,泄漏后闪蒸形成气体,其毒害机理为刺激呼吸道和肺,最终导致肺气肿引发死亡。特别是在风力比较大的请况下,有毒气体会顺风扩散到很远,使污染范围扩大,广大群众受到严重威胁。氯气对眼、呼吸系统黏膜有刺激作用,可引起迷走神经兴奋、反射性心跳骤停导致死亡。(3)爆炸危险性我国最普遍的液氯包装容器为、的液氯钢瓶,以及10、30不等的液氯储罐。液氯要加压后才
12、能进入钢瓶或其他储罐,所以必须对液氯进行再次加压。无论是钢瓶还是储罐都是带压储存,存在着泄漏及物理爆炸的危险性。(4)泄漏事故难处理 由于管道、储罐破裂和阀门损坏发生液氯的泄漏,处置难度较大。首先堵漏难度大:管道或储罐破裂开口不规则,有的长有点短,宽度不一等不确定性,加之所处环境条件也不同,采取堵塞漏洞的措施方法难以实施。其次是消除溢出有毒气体的技术措施难;氯气的相对密度是2.49,比重比空气重,泄漏后沿地面到处扩散,范围大,涉及的群众数也大,很难控制等。因此泄漏所处地点不同,采取化学中和反应的措施消除毒源有一定的难度。1.3液氯的用途液氯有着广泛的用途,它是化工、医药、塑料、橡胶、纺织、造纸
13、等工业的重要原料,又是漂白剂和消毒剂,因此液氯在工业生产中占有重要地位。液氯可用于造纸、纺织工业的漂白;用作自来水和废水的消毒、杀菌剂;且可用于制造无机、有机氯化物,如:金属氯化物、氯溶剂、染料中间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等。除此之外还广泛用于金属冶金、漂白制浆、增塑剂、合成橡胶、合成纤维、农药、制冷剂、合成甘油等3。1.4国内液氯储罐区的安全现状1.4.1液氯储罐区的主要问题液氯储罐区是易燃、易爆、有毒物质场所,由于物的不安全状态或人的不安全行为造成储罐内液氯泄漏,发生中毒甚至火灾事故,造成大量的财产损失及人员伤亡,如2004年4月15日,在重庆市天原化工总厂发生的重大液氯泄露事故。 目前
14、我国液氯储罐区主要存在的问题如下:(1)周围环境和建筑条件较差;(2)储罐区设施布局不合理, 安全距离不足;(3)储存品种多, 混存混储;(4)消防、气防设施少, 发生事故时难以进行自救;(5)通风条件差;(6)管理制度不健全; (7)从业人员未进行相关培训等等。1.4.2我国液氯储罐区采取的控制措施目前我国政府已经将防治各类污染为重点环境保目标,要求各地各部门必须把环境保护摆在更加重要的战略位置。液氯作为储存物品,本身不具燃烧性,但因为其有助燃性和氧化性,液氯(氯气)最大的危害是其具有高度毒性,一旦泄漏度危害人民生命和环境。所以何确保液氯的储存安全,不致泄漏影响环境是液氯储罐区安全管理工作的
15、重点。目前我国对液氯储罐区的安全控制措施如下:(1)严格控制储罐区液氯的储存量;(2)完善液氯储存设施的监控及应急处理设施的改造;(3)加强对液氯储罐的日常管理;(4)强化对液氯用户的安全用氯指导;(5)积极开展液氯使用单位岗位操作人员安全培训工作;(6)在罐区设置安全生产责任牌、危险性告知牌、安全操作牌;(7)制定应急预案,积极开展应急预案演练;(8)定期对全区所有使用液氯单位要进行一次专业性大检查。1.5本论文研究的内容本设计对某个储存有液氯的储罐区进行设计,选择合适的储罐来储存并合理布局液氯储罐的排布,设计好安全距离,包括储罐与储罐之间的距离、储罐区与周边厂房的距离、储罐区与周边道路、铁
16、路、泵站等安全距离等。同时对储罐区防雷、防静电、防火等提出控制措施。对储罐区内某一储罐的泄漏进行模拟分析,计算出泄漏量,根据泄漏模型计算出氯气的扩散范围,确定出死亡半径和重伤半径,为后续划分危险区域和人员转移安置提供依据。提出处理事故的方法和对策,对储罐区的日常安全管理提出管理措施和安全建议。第二章 液氯储罐区安全设计液氯储罐是氯碱化工行业的关键设备, 在液氯的生产和储存过程中发挥着重要作用。装有液氯的储罐一旦发生泄漏, 必然对周围的人员和环境造成危害。考虑到安全和环保因素, 要对储罐区与周边厂房、室外变电站、泵房进行安全距离的设计,避免在发生事故造成相互影响。2.1储罐的选择2.1.1 储罐
17、的形状一般设备的选型首先要满足工艺过程的要求,其次要尽可能满足强度及制造工艺的要求,液氯储罐的选型也应满足以上原则。由于储存介质的不同,储罐的形式也是多种多样的。按形式分类:可分为立式储罐、卧式储罐等4。(1)立式储罐不太方便计量,而且储存时不太好操作。(2)卧式储罐的容积一般都小于便于操作和计量,储存时方便操作。如仅从经济方面考虑, 首选球形容器,因为它单位容积所花的材料最少,本设计考虑到该液氯罐区只起到临时储存,选择卧式储罐储存液氯,如图2.1所示。图2.1 卧式液氯储罐2.1.2 储罐压力和材质液氯是高度危害介质, 且为液化状态,其设计压力取决于设计温度5, 由液氯的物理性质可知, 在下
18、, 液氯的饱和蒸气压力, 因此本次液氯储罐的设计压力定为。材料选择也是储罐设计的重要环节, 它既与容器抵抗失效的能力有关,又和制造工艺密切相关。材料的选择要综合考虑成本及其所需的强度, 贵重的材料会提高成本, 而如果强度不够则不能使用。例如设备封头的最小壁厚应尽量标注, 这样可以节约材料,同时满足强度要求。普通碳素钢不适用于液氯储槽, 一般采用低合金钢如16MnR 钢板即可满足要求6。对选用的钢板, 还应逐张进行超声检测, 钢板的合格等级不应低于规定的%级合格, 并应对所选取材料进行复验, 所选用的管法兰(盖)的公称压力不低,且采用带颈对焊管法兰7。鉴于钢材随着使用温度的降低, 会由延性状态向
19、脆性状态转变, 降低了抗冲击性能; 当有难以避免的缺陷时, 在低于脆性转变温度下受力, 会导致脆断。所以, 低温容器除了对所有钢材提出较严格的抗冲击性能要求外, 在结构设计上应充分考虑如下五个方面8:(1)结构应尽量简单, 减少约束;(2)避免产生过大的温度梯度;(3)应尽量避免结构形状的突然变化,以减小局部应力;(4)不应使用不连续的或点焊连接焊接;(5)容器的支座需放置垫板, 不得直接焊在壳体上。2.1.3储罐的基本尺寸平端盖卧式储罐技术规格尺寸如表2.1所示9:表2.1 平端盖卧式储罐技术规格尺寸平端盖卧式储罐技术规格公称容量m381530405060实际容量m38.515.631395
20、360直径1.92.22.22.22.552.55长度3.04.098.1910.3410.3411.77壁板厚度444444端盖厚度455555根据液氯的总体积,选择公称容量为,实际容量为,直径,长度为,壁板厚度为,端盖厚度为的储罐来储存液氯比较合适。2.1.4储罐数量该液氯储罐区有液氯需要储存,液氯的总体积: (2.1)式中:液氯的密度,; 该液氯储罐区液氯的总质量,; 液氯的总体积,。代入得:该储罐区储罐数量: (2.2)式中:储罐的个数; 液氯的总体积,; 所选储罐的实际体积,; 0.9储罐的充装系数10。代入得:考虑到实际,取7个储罐,为了避免储罐发生意外泄漏没有储罐用来转移液氯,再
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