论文总字数：18895字

摘 要

随着乙烯的产量和需求量不断增加，乙烯的集中管理和大型化贮存变得越来越重要，乙烯属于液化烃，有着很大的火灾爆炸危险性，所以确保乙烯罐区的安全十分重要。本次设计主要确定了乙烯球罐的选材和规格，根据有关规范，完成了乙烯罐区的平面布置，设计了乙烯球罐的安全附件和喷淋装置，计算出消防水池体积和高度，同时计算出消防冷却水用水量和消防管道的管径。最后对乙烯罐区进行了危险性分析，并且绘制出了顶上事件为乙烯罐区发生火灾爆炸的事故树，提出相应的措施。

关键词：乙烯贮罐设计 贮罐区平面设计 消防安全设计 喷淋系统设计

Abstract

With the increasing production and demand of ethylene, centralized management and large-scale storage of ethylene have become more and more important. Ethylene belongs to liquefied hydrocarbons and has a great risk of fire and explosion, so it is very important to ensure the safety of ethylene tank farm. This design mainly determined the selection of materials and specifications of the ethylene tank, according to the relevant specifications, completed the layout of the ethylene tank area, designed the safety accessories and spray device of the ethylene tank, calculated the volume and height of the fire pool, and calculated the water consumption of the fire cooling water and the pipe diameter of the fire pipe. Finally, the hazard analysis of the ethylene tank farm is carried out, and the accident tree of fire and explosion on top of the ethylene tank farm is plotted, and the corresponding measures are put forward.

Keywords：Ethylene tank design Graphic design of tank area Fire safety design Spray system design

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 概论 1

1.1设计背景 1

1.2乙烯罐区消防安全研究概况 2

1.2.1国外概况 2

1.2.2国内概况 2

第二章 乙烯贮罐设计 3

2.1乙烯贮罐选型和贮存条件的确定 3

2.1.1乙烯贮罐设计及选材 4

2.2贮罐尺寸设计 5

2.3乙烯球罐壳体壁厚 16

2.4乙烯贮罐保冷措施 17

2.5支座设计 18

2.6乙烯贮罐附件设计 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

2.6.5人孔 19

2.6.6安全阀 19

2.6.7静电接地 19

2.7水喷淋装置 19

2.7.1概述 19

2.7.2淋水管的设计 20

2.7.3消防喷淋的设计 21

第三章 总体平面布局 25

3.1概述 25

3.2消防设计 25

3..2.1防火间距设计 25

3.2.2防火堤设计 26

3.2.3消防车道设计 27

3.2.4消防水泵房设计 27

3.2.5消防水池设计 28

3.2.6消防栓设计 28

3.2.7灭火器设计 29

3.3功能区设计 29

3.3.1装卸站设计 29

3.3.2配电房设计 30

3.3.3压缩机房设计 30

3.3.4办公楼设计 30

第四章 移动消防冷却水系统设计 31

4.1消防冷却水量设计 31

4.2管道设计 31

4.3冷却水泵设计 32

第五章 罐区危险源辨识和安全措施 34

5.1乙烯危险性分析 34

5.2重大危险源辨识 34

5.3事故树的编织 35

5.3.1人的不安全因素 35

5.3.2物的不安全因素 35

5.3.3作业环境不良 35

5.3.4编织事故树 36

5.4防火灾爆炸措施 37

5.5中毒和窒息 37

5.5.1中毒和窒息原因 37

5.5.2防中毒窒息措施 38

5.6其他危险性 38

总结 39

参考文献 40

概论

1.1设计背景

乙烯在石油化工企业中有着非常重要的地位，是一种需求较多的化学原料，乙烯在常温常压的状态下是一种无色的气体，并且具有可燃性，闻起来有一股清淡的甜味。和乙烯有关的化工生产范围极广，乙烯参加反应生产出来的副产品和下游衍生物有很多，乙烯工业在国家经济发展中有着很大的地位，并且一个国家的乙烯产量的多少就标志着一个国家的石油化工发展水平，在现在的乙烯工业发展下，乙烯工业变成了对技术和资金需求很大的工业，乙烯工业在当今经济发展情况下，俨然变成了一个国民经济的重要支柱。

中国生产乙烯的能力逐年增强，生产出来的乙烯也越来越多，数据统计在2018年里，中国已经生产了1841万吨乙烯，较去年增加了1.1％，在2019年第一季度，中国已生产乙烯506万吨，即使中国乙烯生产能力在不断增强，中国对乙烯的需求还是在不断增长。中国对乙烯的需求量增长的同时，带来的是生产需要的乙烯、运输和存储的乙烯量将大大增加，因为上述情况，所以对管理、运输和储存等各个方面的要求也会相应的增加。在现有的条件下，对乙烯进行集中管理是最为适合的方式，这样管理不仅可以节约资本和提高管理的效率，而且会提高储存的安全性。综上所述，乙烯的集中管理和大型化储存将是以后的一种发展趋势，目前我国对乙烯的储存方式主要还是低温储存。

乙烯产量的增加，乙烯罐区发生火灾爆炸的危险性也会相应的提高，在2014年4月21日，南京一化工厂就发生了乙烯罐区爆炸事故，虽然造成的后果不是非常严重，但是也警醒着我们，乙烯罐区不能有一点疏漏的地方。在1997年6月27日，北京一化工厂发生了一次非常严重的乙烯爆炸，死伤惨重，造成的经济损失巨大。乙烯罐区发生火灾爆炸后，对周围环境和大气也会有一定的影响，处理困难，所以对乙烯罐区进行消防安全设计也是很有必要的。

1.2乙烯罐区消防安全研究概况

1.2.1国外概况

乙烯的产量和需求量逐年增加，确保乙烯罐区安全变得越来越重要，国外化工企业发展的较早，所以国外的乙烯罐区消防安全技术已经趋于成熟，尤其是一些发达国家。在这些发达国家中，土地大都很贵，需要充分节约土地，比如中国的一些规定会要求储罐之间的间距要比国外的要求距离大。像消防水池这样占地面积很大的建筑在国外基本不会使用，会用一个蓄水罐来替代。国外的一些消防系统也比中国的完善很多，例如希腊的FoamFatale TM^[1]技术，他们这种技术几乎不需要人员参与，如果检测到火灾的发生，就会迅速启动系统，并且灭火速度非常快，这种技术对大气和水源的影响也很小，而且不会影响储罐储存和管道内的物料。这种技术不需要水的参与，而是采用喷射高强度的泡沫来把空气隔绝，并降温储罐罐壁以达到灭火的效果。

国外的储罐防泄漏技术发展的也渐渐趋于成熟，有很多探测技术已经采用，如声发射法、电阻感漏法^[2]等。美国消防协会标准NFPA 329 － 2005也规定了如果发生储罐泄漏，该怎样处置的措施。

1.2.2国内概况

国内的消防安全技术由于起步较迟，所以发展的还是不够完善，国内消防系统基本是采取固定式消防冷却水和移动式消防冷却水系统，也有泡沫喷淋系统，但是这些系统还不够完善，经常在火灾发生时不能够迅速且高效的扑灭火灾。国内也较少配置大功率的消防灭火设备，消防车的配备也不够充分，消防用水往往在火灾来临之时不够用，一些分散的火灾也有可能因为消防车的数量不够而得不到及时的扑救，所以往往导致火灾在初期得不到控制，从而进一步蔓延甚至导致爆炸的发生。不过国内消防系统的更新和引进是十分迅速的，从以前的沙子和储蓄水灭火已经发展到自动喷淋系统和泡沫灭火系统了，系统的报警系统和监测系统也得到了很大的改观。但是系统的自动化还不能保证，发生在黄岛的一次事故就是典型的消防系统没有自动采取灭火措施，导致二十人死亡，二十八人受伤，经济损失惨重。

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