8000m3化工品贮罐区安全设计.pdf

《8000m3化工品贮罐区安全设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8000m3化工品贮罐区安全设计.pdf（100页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 1 8000m3 化工品贮罐区安全设计 摘要 本文首先详细查阅了相关标准规范等确定了设计压力，设计温度，设计寿命等基本设计参数。然后对贮罐的选材、型号、安装方式及安全附件进行了设计；紧接着进行了主要结构件的结构设计及其强度校验。通过对贮罐区整体的化工安全考虑，确定了贮罐的设计方案和贮区总体的布局。最后本文对苯乙烯、冰醋酸事故案例进行了分析并制定了事故应急预案等。关键词：冰醋酸苯乙烯贮罐区展开总平面布置消防水池应急预案 目录 摘要I 第一章、确定设计参数.8 1.1 苯乙烯.8 1.1.1 设计压力.8 1.1.2 设计温度.8 1.1.3 设计寿命.9 1.1.4 腐蚀速率.9 1.1.5

2、风载荷.10 1.1.6 雪载荷.10 1.2 冰醋酸.10 1.2.1 设计压力.10 2 1.2.2 设计温度.10 1.2.3 设计寿命.11 1.2.4 腐蚀速率.11 1.2.5 风载荷.12 1.2.6 雪载荷.12 第二章、化学品的物化及危险性分析.13 2.1 苯乙烯.13 2.1.1 物化性质.13 2.1.2 危险特性分析.13 2.1.2.1 火灾危险特性.14 2.1.2.2 毒害性.14 2.2 冰醋酸.14 2.1.1 物化性质.14 2.1.2 危险特性分析.15 2.1.2.1 火灾危险特性.16 2.1.2.2 毒害性.16 2.1.2.3 酸性腐蚀性.17

3、第三章、储罐的选材、型号、安装方式及安全附件.18 3.1 苯乙烯.18 3.1.1 贮罐的选材.18 3.1.2 型号及安装方式.19 3.1.3 安全附件.20 3.2 冰醋酸.22 3.2.1 储罐选材.22 3.2.2 型号.24 3.2.3 安装方式.25 3.2.4 安全附件.26 3.第四章主要结构件的结构设计及其强度校验.31 4.1 冰醋酸篇.31 4.1.1 罐壁设计.32 4.1.2 罐顶设计.34 4.1.3 罐底设计.35 4.1.4 常用配件设计.36 4.2 苯乙烯篇.39 4.2.1 罐壁设计.39 4.2.2 罐顶设计.39 4.2.3 罐底设计.44 4.2

4、.4 常用配件设计.45 第五章安全装置的选择和设计 5.1 压力表.48 5.2 防雷设施.49 5.3 火灾报警系统.50 5.4 温度计.51 5.5 液位计.52 第六章对化工品贮罐区展开总平面布置 6.1 罐组布置.53 6.2 管组间的防火间距.53 6.3 防火堤设计.54 6.3.1 防火堤有效容积.54 6.3.2 防火堤长和宽.54 6.3.3 防火堤高度.55 63.4 防火堤台阶设计.56 6.4 储罐与道路的防火间距.56 6.5 储罐泡沫消防站.56 6.6 变电配所.57 4 6.7 罐区泵房.57 6.8 汽车装卸站.57 第七章消防设施 7.1 水消防系统.5

5、8 7.2 泡沫消防系统.58 7.3 消防设施的确定过程.59 7.3.1 冷却系统形式的确定.59 7.3.2 系统组成.59 7.3.3 适用范围.59 7.3.8 泡沫灭火设备简介61 7.3.11 消防用水量计算.62 7.4 消防管网及器材设置.66 第八章贮罐区物质危险性分析及火灾危险等级的划分 8.1苯乙烯物质危险性分析.69 8.1.1 物质危险性分析.70 8.1.2 火灾危险等级划分.71 8.2 冰醋酸物质危险性分析.72 8.2.1 冰醋酸储罐物质危险性分析.72 8.2.2 冰醋酸储罐火灾危险等级划分.75 第九章典型事故案例分析 9.1 苯乙烯事故案例分析.76

6、9.1.12001 年“大勇”轮与“大望”轮碰撞泄露事故.76 9.1.21983 年兰州化学工业公司苯乙烯车间爆炸事故.77 9.1.32007 年北京大兴区某化工厂因苯乙烯泄漏伤害事故.77 9.2 冰醋酸事故案例分析.77 9.2.11983 年某工厂生产对硝基苯甲酸过程中冰醋酸泄露爆炸事故.77 第十章安全对策措施及职业危害控制措施的设计 10.1苯乙烯安全对策措施及职业危害控制措施的设计.79 10.1.1 苯乙烯安全对策措施.79 5 10.1.2 苯乙烯职业危害控制措施.88 10.2 冰醋酸安全对策措施及职业危害控制措施的设计.92 10.2.1 冰醋酸安全对策措施.92 10

7、.2.2 冰醋酸职业危害控制措施.97 第十一章安全管理制度及应急救援预案的制定 11.1 安全管理制度.100 11.1.1 安全管理的目的.100 11.1.2 安全管理的依据.100 11.1.3 安全管理制度的内容.100 11.2 应急预案.101 11.2.1 编制目的.101 11.2.2 编制依据.101 11.2.3 适用范围.101 11.2.4 应急预案体系.101 11.3 本单位的危险性分析.101 11.3.1 本单位概况.101 11.3.2 危险源与风险分析.101 11.4 组织机构及职责.102 11.5 预警与防护.103 11.6 应急响应.104 11

8、.7 保障措施.107 11.8 培训演练.107 参考文献.108 第一章 确定设计参数 1.1 苯乙烯 1.1.1、设计压力 根据 GB1502011压力容器中设计压力的定义：设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。而计算 6 压力的定义是：在相应设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力；当元件所受的液柱静压力小于5%的设计压力时，可以忽略不计。如此看来。设计压力是整个储罐的载荷条件，而计算压力是具体受压元件的计算参数设计压力是反映储罐受压状况的重要指标，但不能全部、准确的反映容器各部位的实际受力情况，因此，设计压力和计算压力可能不

9、一致。根据 HG21502.1-92钢制立式圆筒固定顶储罐系列中的规定，苯乙烯储罐的设计正压为 2kPa，负压为 0.5kPa。1.1.2 设计温度 根据 GB1502011压力容器及 HG-205801998钢制化工容器设计基础规定等关于设计温度的规定如下。设计温度指容器在正常工作情况下，设定的受压元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值。它与设计压力一起作为设计载荷条件。不过，有别于设计压力是整台容器的载荷条件；设计温度是指具体受压元件的载荷条件。同时，设计温度也是具体受压元件的温度计算参数，就像计算压力是具体受压元件的压力计算参数。对于苯乙烯储罐，可以根据各个工作元件的工作温度的不同，

10、分别设定每个元件的设计温度。比如说罐体和安全附件可以设置不同的设计温度。但是从经济效益，选材的方便程度等方面考虑，我们可以考虑设计温度为一个最值。对于储罐的设计温度，由于储罐壁与外界环境间的直接接触，此时应该记及环境温度对容器壁温的影响，并且考虑储罐的正常储存状态。其中，苯乙烯低闪点易聚合，根据 SHT3007-2007石油化工储运系统罐区设计规范中第 3.2 条，苯乙烯储罐内部，需要保证介质温度在 520范围内，因此储罐中介质的储存温度设计在 520，假设上下偏差 5，则工作温度在 030。再考虑环境温度对容器外壁的影响，在南京地区气温在-1040，考虑一下剩余，我们设计储罐的设计温度可以选

11、为 50。1.1.3 设计寿命 压力容器安全技术监察规程（简称容规）第32条规定：“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。同样，GB1501998钢制压力容器第3.3.5.2条规定：“应根据预期的容器寿命和介质对材料的腐蚀速率，确定腐蚀余量”可以看出，两者都要求设计 7 单位对压力容器的设计使用寿命有一个明确的预期和表示，二者就目前大多数设计者来说，都不愿意在图样上注明压力容器的设计使用寿命，因为压力容器设计使用寿命的确定是一个较为复杂的问题，它涉及到材料的选用、腐蚀量的确定、容器结构设计、使用环境等多种因素：而准确地预计设计使用寿命，一方

12、面反映了设计者的设计经验和水平，另一方面亦是对容器使用单位的安全负责。当然，设计使用寿命是设计者根据容器的设计参数和使用条件给予的一个预期的数据，它并不是容器的真正使用寿命，其作用是提醒使用者，当使用时间超过设计使用寿命时，应缩短检验周期，加强必要的防范措施。一般地说，确定苯乙烯储罐设计使用寿命，主要应考虑以下几点：材料的选择；腐蚀余量的确定；容器结构设计的合理性及防腐性；制造工艺的科学性；非正常因素(如超工况运行等)按国际压力容器设计的惯例，应在图纸上标明压力容器的设计使用寿命，这样做才能真正体现对用户和对设备安全高度负责的精神，也能大大地降低压力容器的爆炸事故(违规操作、长期超过设计使用寿

13、命运行是引发压力容器爆炸的主要因素)。除了一些特殊或重要的设备，一般我们可将设计使用寿命定为1015年。作为易燃易爆易挥发的苯乙烯，储罐设计寿命一般有一定年限。对于我们设计苯乙烯储罐的规格：1000m3，属于大型储罐，设备是被动的，工艺是主动的，一般 10 年工艺技术会发展一次较大规模的改善，设计寿命通常可以定为为十到十五年，我们这里选用设计寿命为 15 年。1.1.4、腐蚀速率 对于苯乙烯，本身基本无腐蚀性，根据腐蚀裕量计算公式（腐蚀裕量设计寿命腐蚀速率），从经济效益等因素来看，储存的苯乙烯本身基本无腐蚀性，为了安全起见，我们可以按轻微腐蚀程度计算（0.050.13mm/a），根据腐蚀数据与

14、选材手册，耐蚀速率可以选择 0.09mm/a,属于优良状态。则腐蚀裕量计算为1.35mm。但考虑到顶盖与壳体的差异，可以设计顶盖为 1.54mm，壳体为 1.58mm。1.1.5、风载荷 风载荷是指垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，Wpv2/1600kN/m2,v为所处环境的最大风速，Wp 指的是标态下垂直于风向每平方米面积所受到风的 8 压力。查气象资料可知，近年南京近 10 年最大风力为 12 级，风力大于 32.6m/s，提供风载裕度后，取风速为 33m/s，有 Wp1089/16000.681kN/m2 1.1.6 雪载荷 雪载荷是根据该地区最大降雪量来确定的，查气象资料表明，南京

15、近 50 年来积雪最大厚度达到 37cm，秦岭淮河以南地区雪的密度区取 150kg/m3,根据 Sogh，可求出基本雪压为 So0.54kpa，雪载荷根据公式 ShUSo。计算，Sh为雪载荷计算的标准值，U 为屋面积雪分布系数，So为基本雪压，其中，U 取值在雪分布均匀时取 1.0，但现实中不存在理想状态，参考相关数据 U 取 1.4，计算后有 Sh1.40.540.756kN/m2。1.2 冰醋酸 1.2.1、设计压力 根据 GB1502011压力容器中设计压力的定义：设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。而计算压力的定义是：在相应设计温度下，用

16、以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力；当元件所受的液柱静压力小于 5%的设计压力时，可以忽略不计。根据 HG21502.1-92钢制立式圆筒固定顶储罐系列第 2.4.1 条及HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定第 4 章中相关规定，冰醋酸储罐的设计压力选用：正压为 2kPa，负压为 0.5kPa。1.2.2 设计温度 根据SHT3007-2007 石油化工储运系统罐区设计规范中第 3.2 条及HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定第 5 章中相关规定：最低设计温度 盛装液体体积占容器容积 1/4 以上的储罐，最低设计温度取环境温度南京平均月最低温度-3.5，则最低

17、设计温度为-3.5。9 冰醋酸温度低于 16.7时，就会凝固成冰状，凝固时体积膨胀,能使容器破裂。在冰醋酸的储存过程中要保持冰醋酸是液体，温度必须超过16.7。当T15时，设计温度为介质工作温度加 15-30，同时考虑南京近 50 年最高气温为 40.7和一定的余量，因此设计温度设为 50。1.2.3 设计寿命 固定式压力容器安全技术监察规程TSGR0004 第 32 条规定：“为防止压力容器超寿命运行引发安全问题，设计单位一般应在设计图样上注明压力容器设计使用寿命”。HG/T20580-2011钢制化工容器设计基础规定第八章相关规定：确定储罐设计使用寿命，主要应考虑以下因素：选择合适的材料及

18、结构设计；合理的腐蚀裕量；限制蠕变（高温工况）或疲劳的可能性；容器建造的费用；装量的更换周期等。推荐的容器设计使用寿命如下：一般容器、换热器：10 年；分馏塔、反应器、高压换热器：20 年；球形容器:25 年；重要的反应容器（如厚壁加氢反应器、氨合成塔等）：30 年。考虑本冰醋酸储罐的具体条件，我们设计该储罐的使用寿命为 20 年。1.2.4 腐蚀速率 根据腐蚀数据与选材手册第十章醋酸和醋酸工业中可以查的：，耐醋酸腐蚀最有良的有下列一些金属材料，铬镍不锈钢、高合金不锈钢、高硅钢、含钼高硅铁，镍钼铁合金、镍钼铬铁合金等，上述材料在沸点一下各种浓度的酸中腐蚀速率低于 0.1mm/a。故在选用上述钢

19、材时，将冰醋酸的腐蚀速率确定为 0.1mm/a是合理的。1.2.5 风载荷 10 根据 GB50009-2001（2006 版）建筑结构荷载规范 第 7 章、条文说明 7.1.2中相关规定，风载荷是指垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，Wpv2/1600kN/m2,v为所处环境的最大风速，Wp 指的是标态下垂直于风向每平方米面积所受到风的压力。查气象资料可知，今年南京最大风力为12 级，也就是32.6m/s，提供风载裕度后，取风速为 33m/s，有 Wp1089/16000.681kN/m2 1.2.6 雪载荷 根据GB50009-2001（2006 版）建筑结构荷载规范6.1、条文说明 6

20、.1.2、附录 D.1.1、及查气象资料表明，南京近 50 年来积雪最大厚度达到 37cm，秦岭淮河以南地区雪的密度区取 150kg/m3,根据 Sogh，可求出基本雪压为 So0.54kpa，雪载荷根据公式 ShrSo。计算，Sh 为雪载荷计算的标准值，r 为屋面积雪分布系数，So 为基本雪压，其中，r 取值在雪分布均匀时取 1.0，但现实中不存在理想状态，参考相关数据r 取 1.4，计算后有 Sh1.40.540.756kN/m2 第二章 化学品的物化及危险性分析 2.1、苯乙烯 2.1.1、物化性质 中文名称：苯乙烯。英文名称：Phenylethylene；Styrene。别名：乙烯苯。

21、CASNo.：100-42-5。分子式：C8H8；C6H5CHCH2。分子量：104.14。危险标记：7(易燃液体)。主要成分：含量:一级99.5;二级99.0。外观与性状：无色透明油状液体。熔点()：-30.6。11 沸点()：146。相对密度(水=1)：0.91。相对蒸气密度(空气=1)：3.6。蒸气压(kPa)：1.33(30.8)。闪点：34.4。燃烧热(kJ/mol)：4376.9。辛醇-水分配系数(KOW)：3.2。稳定性和反应活性：稳定。禁配物：氧化剂、酸类。避免接触的条件：光照、空气。2.1.2、危险特性分析 根据危险化学品重大危险源辨识（GB182182009）、危险货物品名

22、表（GB12268-2005）、危险化学品名录（2002 版）、剧毒化学品名录（2002 版）、建筑设计防火规范（GB50016-2006）、石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）物质 常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)UN 编号 石化规 建规 剧毒品 爆炸极限 苯乙烯 33541 高闪点易燃液体 2055 乙A 乙 爆炸上限%(V/V)：6.1 爆炸下限%(V/V)：1.1 2.1.2.1 火灾危险特性 根据石油化工企业设计防火规范，苯乙烯火灾危险类别属于乙 A 类，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有燃烧爆炸的危险。引起遇酸性催化剂如

23、路易斯催化剂、齐格勒催化剂、硫酸、氯化铁、氯化 12 铝等都能产生猛烈聚合，放出大量热量。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。2.1.2.2 毒害性 苯乙烯有毒，对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。高浓度时，立即引起眼及上呼吸道粘膜的刺激，出现眼痛、流泪、流涕、喷嚏、咽痛、咳嗽等，继之头痛、头晕、恶心、呕吐、全身乏力等；严重者可有眩晕、步态蹒跚。眼部受苯乙烯液体污染时，可致灼伤。慢性影响：常见神经衰弱综合征，有头痛、乏力、恶心、食欲减退、腹胀、忧郁、健忘、指颤等。对呼吸道有刺激作用，长期接触有时引起阻塞性肺部病变。皮肤粗糙、皲裂和增厚。2.2 冰醋酸 2.2.1 物

24、化性质 乙酸在常温下是一种有强烈刺激性酸味的无色液体。乙酸的熔点为16.6（289.6K）。沸点 117.9(391.2K）。相对密度 1.05，闪点 39，爆炸极限 4%17%（体积）。纯的乙酸在低于熔点时会冻结成冰状晶体，所以无水乙酸又称为冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇，其水溶液呈弱酸性。乙酸盐也易溶于水。中文名称：醋酸 别名：醋酸、冰醋酸 英文名称：ACETICACID，Ethanoicacid，Vinegaracid，mathane-carboxylicacid 英文缩写：AC 联合国编号（UNNO）：2789 CAS 号：64-19-7 化学式：CH3COOH 分子量：60.05 相对密

25、度（水为 1）：1.050 凝固点（）：16.7 沸点（）：1183 粘度(mPa.s）：122(20）20时蒸气压（kPa）：1.5 外观及气味：无色液体，有刺鼻的醋味。13 溶解性：能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有机溶剂。相容性：材料：稀释后对金属有强烈腐蚀性，316#和 318#不锈钢及铝可作良好的结构材料。国家产品标准号：GB/T676-2007 2.2.2 冰醋酸危险性分析 本次的设计中涉及的化学物质有冰醋酸。根据危险化学品重大危险源辨识（GB182182009）、危险货物品名表（GB12268-2005）、危险化学品名录（2002版）、剧毒化学品名录（2002版）、建筑设计

26、防火规范（GB50016-2006）、石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）物质 常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)UN 编号 石化规 建规 剧毒品 爆炸极限 冰醋酸 81601 高闪点易燃液体 2789 乙A 乙 爆炸下限为 4.7%,爆炸上限为17.0%2.2.2.1 火灾爆炸危险性 根据建筑设计防火规范中储存物品的火灾危险性，冰醋酸的火灾危险类别属于乙类 可燃性液体会与空气形成爆炸性混合物。由于冰醋酸具有一定的挥发性，当温度较高时，由于温度升高，蒸发加速，一旦泄露，就会与外界周围的空气形成爆炸性的混合气体，如遇到明火就会发生混合气体的爆炸事故。与强氧化剂可发

27、生反应；冰醋酸的相对分子量约为 60，而空气只有 29，比空气重。一旦泄露容易在低处和沟渠等地方积聚；受热分解时会产生一氧化碳和二氧化碳。当一氧化碳的浓度较大时，由于它具有一定的毒性，会导致人和动物中毒。而当二氧化碳的浓度较大时，由于它具有窒息作用，也会对人体的健康造成危害。2.2.2.2毒性 毒性：属低毒类。14 急性毒性：LD503530mg/kg(大鼠经口）；1060mg/kg（兔经皮）；LC505620ppm，1小时（小鼠吸入）；人经口1.47mg/kg，最低中毒量，出现消化道症状；人经口2050g，致死剂量。亚急性和慢性毒性：人吸入200490mg/m3712年，有眼睑水肿，结膜充血

28、，慢性咽炎，支气管炎。致突变性：微生物致突变：大肠杆菌300ppm(3小时）。姊妹染色单体交换：人淋巴细胞5mmlo/L。生殖毒性：大鼠经口最低中毒剂量（TDL0）：700mg/kg(18天，产后），对新生鼠行为有影响。大鼠睾丸内最低中毒剂量（TDL0）：400mg/kg(1天，雄性），对雄性生育指数有影响。健康危害 侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。慢性影响：眼睑水肿、结膜充血、慢性咽炎和支气管炎。长期反复接触，可致皮肤干燥、脱脂和皮炎。健康危害性评价：2，3，2阈限值（TLV）：50 大鼠经口 LD50：3530（mg/kg）健康危害：吸入后对鼻、喉和呼吸道有刺激性。对眼有强烈刺激作用。皮肤

29、接触，轻者出现红斑，重者引起化学灼伤。误服浓乙酸，口腔和消化道可产生糜烂，重者可因休克而致死。2.2.2.3酸性腐蚀性 酸性 羧酸中，例如乙酸的羧基氢原子能够部分电离变为氢离子（质子）而释放出来，导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系数为4.8，pKa=4.75(25），浓度为1mol/L 的醋酸溶液（类似于家用醋的浓度）的 pH 为2.4，也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。乙酸的酸性促使它还可以与碳酸钠、氢氧化铜、苯酚钠等物质反应。2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+CO2+H2O 2CH3COOH+Cu(OH)2=Cu（CH3COO）2+2H2O CH3CO

30、OH+C6H5ONa=C6H5OH(苯酚）+CH3COONa 腐蚀性 对于许多金属，乙酸是有腐蚀性的，例如铁、镁和锌，反应生成氢气和金属乙酸 15 盐。因为铝在空气中表面会形成氧化铝保护层，所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应，比如最著名的例子：小苏打与醋的反应。除了醋酸铬（II），几乎所有的醋酸盐能溶于水。Mg（s）+2CH3COOH（aq）(CH3COO)2Mg(aq)+H2（g）NaHCO3（s）+CH3COOH(aq)CH3COONa(aq)+CO2(g)+H2O（l）乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应，特别注意的是，可以还原生成乙醇，通过亲核取代机理

31、生成乙酰氯，也可以双分子脱水生成酸酐。同样，乙酸也可以成酯或氨基化合物。如乙酸可以与乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下生成乙酸乙酯（本反应为可逆反应，反应类型属于取代反应中的酯化反应）。CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O 第三章 贮罐的选材、型号、安装方式及安全附件 3.1、苯乙烯 3.1.1、贮罐的选材 压力容器使用的钢材品种很多，有钢板、钢管、铸锻件、各种型钢等。根据石油化工企业设计防火规范6.2.1 储罐应采用钢罐。其中钢板，是制造储罐的主要材料，按其轧制方式，有冷轧薄板和热轧厚板；按材料种类，有碳素钢板、低合金钢板、高合金钢板、不锈钢与碳钢或低合金钢以及铜、铝

32、、钛等有色金属。钢材的品种繁多，钢结构中采用的钢材主要有二类。一类是碳素结构钢。根据现行的国家标准碳素结构钢(GB700)的规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母 Q、屈服点的数值（N/mm2）、质量等级符号和脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。碳素结构钢分为 Q195、Q215、Q235、Q255 和 Q275 等五种，屈服强度越大，其含碳量、强度和硬度越大，塑性越低。其中 Q235 在使用、加工和焊接方面的性能都比较好，是钢结构常用钢材之一。低合金钢交货时供方应提供屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯试验等力学性能质保；还要提供碳、锰、硅、硫、磷、钒、铝和铁等化学成分含量的质保。低合金钢是指在

33、炼钢过程中添加一种或几种少量合金元素，其总量低于 5的钢材。低合金钢因含有合金元素而具有较高的强度。根据现行国家标准低合金高强度结构钢(GBT/l591)的规定，其牌号与碳素结构钢牌号的表示方法相同，常 16 用的低合金钢有 Q345、Q390、Q420 等。钢材选用的原则应既能使结构安全可靠和满足使用要求，又要最大可能节约钢材和降低造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考虑下列因素，选用合适的钢材牌号和材性。根据 GB150-2011固定式压力容器中 4.1.14 非压力容器专用碳素钢板（Q235B 和 Q235C）的使用规定见附录 D。其中，容器的设计压力

34、小于 1.6MPa，容器的设计温度 Q235B 为 20300Q235C 钢板是 0300。对于苯乙烯储罐，由设计压力为2kPa，可知该储罐为非压力容器，对钢的强度与腐蚀性要求不是很高，可以选用 Q235B 或 Q235C。在使用、加工和焊接方面的性能都比较好，从经济角度考虑，Q235B 最适合。3.1.2、型号及安装方式 由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。按大小分类：100m3 以上为大型储罐，多为立式储罐；100m3 以下的为小型储罐，多为卧式储罐。按结构分类：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等

35、。对于结构方面，目前我国使用范围最广泛、制作安装技术最成熟的是拱顶储罐、浮顶储罐和卧式储罐。其中，拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为1000-10000m3，目前，国内拱顶储罐的最大容积已经达到 30000m3。17 对于苯乙烯储罐，其规格为 1000m3，为大型储罐，宜使用立式拱顶储罐。根据石油化工企业设计防火规范中 6.2.2 储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于有特殊要求的物料，可选用其他型式的储罐。对于有特殊要求的甲B、乙A液体物料，如苯乙烯、酯类、加氢原料等易聚合或

36、易氧化的液体物料，选用固定顶储罐加氮封储存也是可行的。对于储存介质苯乙烯，具有易聚合易燃易爆的性质，可以选用固定顶罐加氮封。根据 GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范、GB50128-2005立式圆筒钢制储罐验收规范第四章，储罐的组装有基础检查、罐底组装、罐壁组装、固定顶组装和附件安装等。大型立式储罐主体的安装方法有正装法和倒装法。正装法是指以罐底为基准平面，罐壁板从底层第一节开始，逐块逐节向上安装，倒装法是罐顶为基准平面，先安装顶圈壁板和罐顶，然后自上而下，逐圈壁板组装焊接和顶起，交替进行，依次直到底圈壁板安装完毕，国外施工企业大多采用正装法，而国内企业大多的拱顶罐采用倒装法。

37、本储罐安装方式采用倒装法。综合上面所述，1000m3的苯乙烯储罐一般选择立式拱顶固定顶罐，并且设氮封装置。3.1.3、安全附件 3.1.3.1、液位报警 根据 SHT3007-2007油化工储运系统罐区设计规范第 5.5.1 条：常压或低压储罐应设置液位计、温度计和高液位报警器。第6.4.2 条：液位计、温度计和压力表应能就地显示，并传送至控制室集中显示。3.3.1.1 液面计 液面计是用来观察设备内部液面位置的装置。常见的液面计有板式液面计、玻璃管液面计、浮子式液面计、和磁性液面计 4 种类型，尤其以玻璃管液面计最为常用。液面计结构有多种型式，其中部分已经标准化，最常用的是玻璃管液面计、玻璃

38、板液面计等。根据压力容器安全技术监察规程的安全要求，主要有以下几方面：1应根据压力容器的介质、最高工作压力和温度准确选用。18 2在安装使用前，低、中压容器液面计，应进行 15 倍液面计公称压力的水压试验；高压容器液面计，应进行 125 倍液面计公称压力的水压试验。3艳服 0以下介质的压力容器，应选用防霜液面计。4严寒地区室外使用的液面计，应选用夹套型或保温型结构的液面计。5易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器，应采用板式或自动液面指示计，并应有防止泄漏的保护装置。6要求液面指示平稳的，不应采用浮子(标)式液面计。7液面计应安装在便于观察的位置。如液面计的安装位置不便于观察，则

39、应增加其他辅助举措措施。大型压力容器还应有集中控制的举措措施和警报装置。液面计的最高和最低安全液位，应作出显著的标记。8压力容器操纵职员，应加强液面汁的维护治理，常常保持完好和清楚。应对液面计实行按期检验轨制，使用单位可根据运行实际情况，在治理轨制中详细划定。9液面计有下列情况之一的，应休止使用：超过检修周期；玻璃板(管)有裂纹、破碎；阀件固死；常常泛起假液位。10使用放射性同位素料位检测仪表，应严格执行国务院发布的放射性同位素与射线装置放射防护条例的划定，采取有效保护措施，防止使用现场放射危害 对于 1000m3 的苯乙烯储罐，我们可以选用板式或自动液面指示计。3.1.3.1.2 温度计 利

40、用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等等等等多种种类供我们选择。对于苯乙烯液体，我们选用电阻温度计，它的测量范围为-260至 600左右。完全满足苯乙烯在储存过程中能达到的所有要求。3.1.3.1.3 压力表 压力表种类很多，它不仅有一般（普通）指针指示型，还有数字型；不仅有常规型，还有特种型；不仅有接点型，还有远传型；不仅有耐振型，还有抗震型；不仅有隔膜型，还有耐腐型。19 根据化工自控设计技术规定，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的 2

41、/3;测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的 1/2;测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限值的 3/5。一般被测压力的最小值应不低于仪表测量上限值的 1/3。从而保证仪表的输出量与输人量之间的线性关系.提高仪表测量结果的精确度和灵敏度。对于苯乙烯储罐，可以选用不锈钢耐震真空表，量程范围:-0.1-6MPa 3.1.3.2、有毒气体检测报警仪 根据SH3063-1999石油、化工企业气体检测报警设计规范中第301条：生产或使用可燃气体的工艺装置和储运设施（包括甲类气体和液化烃、甲B类液体的储罐区、装卸设施、灌装站等，下同）的2区内及附加2区内，应按本规范设置可燃气体检测报警仪。生产

42、或使用有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内，应按本规范设置有毒气体检测报警仪。既属可燃气体又属有毒气体，只设有毒气体检测报警仪，苯乙烯既属可燃气体又属有毒气体，故只设有毒气体检测报警仪。3.1.3.3避雷针 根据石油化工企业设计防火规范 9.2.3 可燃气体、液化烃、可燃液体的钢罐必须设防雷接地，并应符合下列规定：甲 B、乙类可燃液体地上固定顶罐，当顶板厚度小于 4mm 时，应装设避雷针、线，其保护范围应包括整个储罐。经计算，冰醋酸储罐拱顶壁厚为 2.42mm，小于 4mm。故要设置避雷针。3.1.3.4火灾报警器 传统火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类。为克服传统的电类传感器的局限性，

43、从上世纪七十年代开始，国际上出现了光纤传感器。众所周知，光纤在通信技术中主要用于长距离传递信息，但是，光纤不仅可以作为光波的传播媒质，而且光波在光纤中传播时表征的特征参量(振幅、相位、电场、位移、转动)的作用而间接或直接地发生变化，从而可以将光纤用作传感元件来探测各种物理量。光纤传感技术是上个世纪 70 年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的、以光波为载体、光纤为媒质，能感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。由于苯乙烯储罐罐区为易燃易爆场所，在条件允许的情况下，选用以光栅技术制 20 备的光纤光栅温度传感器。3.2冰醋酸 3.2.1储罐选材 根据石油化工设计防火规范第6.2.1条：储罐应

44、采用钢罐。化工设备设计全书-2006版中规定，储罐用材可分为碳钢（碳素钢和低合金钢）、不锈钢、铝及合金等，储罐用材的基本要求是强度、可焊性、夏比冲击功和耐腐蚀性等。(1)采用的材料应保证工艺要求,使用可靠,不吸附和污染介质,在选材时应因地制宜,要综合考虑质量、投资和实施的可行性等因素。(2)醋酸是用途最广、最重要的有机酸,也是腐蚀性最强的有机物质之一。醋酸对钢铁的腐 蚀严重,生产和使用醋酸的设备和管道材料一般需要采用价格较高的有色金属和合金。(3)碳素结构钢含碳量比较低，属于低碳钢。鉴于储罐罐体对材料强度及塑性的要求，在结构钢的范围之内，Q235-A号钢符合罐体材料选择要求，在不影响储罐正常工

45、作的情况下，此钢在使用经济性方面有很大优势，但是由于钢的本身特性决定，其抗腐蚀性能力没有很好的保障,其腐蚀速率大约为合金钢的10多倍。(4)不锈钢在醋酸工业中用途广泛:含钼的超低碳铬镍不锈钢(316型)对醋酸的耐腐蚀最好,也能抗孔蚀,适合于稀醋酸蒸气,以及高温和高于大气压力环境中,也适于一切浓度的醋酸溶液;普通不锈钢比含钼钢耐腐蚀性要差一些。(5)高合金不锈钢在沸点以下一切浓度的醋酸、和热醋酸蒸气中的腐蚀都很轻微,在高温和高浓下比普通不锈钢耐腐蚀性强。因为价格高,通常只使用于高温、高浓醋酸,或产品要求高纯度,或者还含有硫酸或其它腐蚀介质等苛刻的环境中。(6)铝也有非常优良的耐醋酸腐蚀性(腐蚀速

46、率为0.00064-0.00114gm-2h-1）。生产和使用醋酸的设备很早就广泛采用铝制造。国内采用铝材较多,但由于受到制造工艺和强度的影响,设备的体积较小。目前国内采用铝材的储罐最大容积为200m3。根据以上分析,对于大容积的醋酸储罐应采用含钼不锈钢00Cr17NiMo2(316L钢材标准GB/T4237)。同时根据耐腐蚀性的情况分析,在常温和纯工业醋酸介质操作工况条件下,如醋酸储存、输送管线、设备和储罐等,采用316L就能完全满足设备和 21 管道的耐腐蚀要求。（表1）表1、316L不锈钢的力学性能：抗拉强度 b(MPa)：480 条件屈服强度 0.2(MPa)：177 伸长率 5(%)

47、：40 断面收缩率(%)：60 硬度187HB90HRB200HV 密度：7.98g/cm3；比热容比（20）：0.502J/(g*K)热导率（W/(m*K)）100 300 500 15.1 18.4 20.9 3.2.2型号 根据SHT3007-2007 石油化工储运系统罐区设计规范第 4.2 条、石油化工企业设计防火规范第 6.2.2 条中规定：储存甲 B、乙 A 类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于有特殊要求的物料，可选用其他型式的储罐。对于有特殊要求的甲B、乙A液体物料，如苯乙烯、酯类、加氢原料等易聚合或易氧化的液体物料，选用固定顶储罐加氮封储存也是可行的。由于 100m以

48、上为大型储罐，多为立式储罐；100m以下的为小型储罐，多为卧式储罐。本储罐为 2000m，选用立式圆筒储罐 冰醋酸在温度低于 16.7时就会凝固成冰状,凝固时体积膨胀,能使容器破裂。且考虑到冰醋酸是易燃易爆低毒液体,设计选用钢制立式圆筒形固定顶储罐。冰醋酸有易燃、闪点为43的特点,设计上采用以下气封措施。(1)在醋酸储罐顶部设置了氮封系统,这样可以使储罐内维持一定的压力(正压),防止储罐内物料与外界气体接触。(2)当储罐内的物料被泵抽出或由于外界温度降低,使储罐内气体冷凝或收缩时,该系统可以自动补入氮气,防止外界气体进入。(3)当向储罐内送料或由于外界温度升高使储罐内压力高于气封氮气压力时,可

49、以通过泄压阀自动排放。22 拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造 价低 廉，所以 在 国 内 外许 多 行 业 应用最 为广泛，最 常用的 容积 为1000-10000m3，目前，国内拱顶储罐的最大容积已经达到30000m3。本储罐为2000m3。罐底：罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，周边的钢板为边缘板。边缘板可采用条形板，也可采用弓形板。一般情况下，储罐内径16.5m时，宜采用条形边缘板，储罐内径16.5m时，宜采用弓形边缘板。罐壁：罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。套筒式罐壁板环向焊缝采用搭接，纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该

50、形式，其优点是便于各圈壁板组对，采用倒装法施工比较安全。直线式罐壁板环向焊缝为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同，特别适用于内浮顶储罐，但组对安装要求较高、难度亦较大。罐顶：罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状，罐顶内侧采用扁钢制成加强筋，各个扇形板之间采用搭接焊缝，整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈（或称锁口）焊接成一体。综上考虑，及查看化工设备设计全书-2006版，设计选用钢制立式圆筒形固定顶储罐加氮封储存。根据HG21502.1-1992 钢制立式圆筒形固定顶储罐系列可以查得，当容积为2000m时，计算容积为2220m，储罐的内径为15.78m，管壁高度为11.37m,拱顶高度1.721m,总