1 前言
在现代生产和社会生活中，火灾与爆炸灾害是最主要的灾害之一。火灾具有发生频率高、损失大的特点，而爆炸灾害则具有损害最为惨重的特点。为了有效预防和控制火灾与爆炸灾害，安全工程师必须认真掌握火灾与爆炸灾害的发生、发展和蔓延规律，以及灾害的控制技术与方法。
国内中小尿素企业中，某某氮肥厂的水溶液全循环工艺尿素装置中的尿素合成塔曾发生过断裂性爆炸事故，给企业造成了人员伤亡和严重的经济损失，对周边的环境造成了不同程度的污染，令全国氮肥行业震惊，也引起了许多尿素企业的高度重视。
针对某某氮肥厂可能发生尿塔爆炸的潜在危险，本人结合学习《建筑设计防火规》GB50016-2006、《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92、《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005和《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92，并通过技术研讨，生产总结等方式，对某某氮肥厂各个工艺的生产装置的防火防爆和安全使用提出了行之有效的配套技术改造方案，对安全管理方面制定了必要的措施。以通过技术和管理的创新来保证尿素装置安全生产的可靠性。
由于时间仓促，本人水平有限，本课程设计中难免有疏漏错误呵呵不足，恳请老师批评指正。
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2 工程概况
本课程设计有针对性地对某某氮肥厂的各个生产工艺的防爆炸事故的安全进行了介绍，并总结了安全使用管理方面的方法，旨在通过技术和管理创新确保尿素企业安全生产的可靠性。
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3 工程项目分析
3.1 工艺流程介绍
3.1.1 生产工艺流程简述（以尿素为例）
工业上用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素，化学反应如下：2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O尿素易溶于水，在20℃时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径1～2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80％，但30℃时，临界吸湿点降至72.5％，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。
下图为尿素生产流程图：
（图3-1）合成氨生产工艺流程示意图
（图3-2）尿素生产工艺方框流程图
3.1.2 尿素的生产环节
尿素的工艺流程主要可以分为八个生产环节：造气(煤气发生炉)、脱硫、变换、压缩、脱碳、铜洗、合成和尿素提炼。
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3.1.3尿素及生产原料的理化性质简介
1.尿素
尿素是由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物，又称脲（与尿同音）。其化学公式为 CON2H4、(NH2)2CO 或 CN2H4O，国际非专利药品名称为 Carbamide。外观是白色晶体或粉末。它是动物蛋白质代谢后的产物，通常用作植物的氮肥。尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。
2.煤
煤是一种黑色固体矿物 [coal]，主要由古代动、植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，俗称煤炭。是一种由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。煤也是获得有机化合物的源泉，通过煤焦油的分馏可以获得各种芳香烃；通过煤的直接或间接液化，可以获得燃料油及多种化工原料。
3.氮气
氮气在常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3，氮气在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。在生产中，通常采用灰色钢瓶盛放氮气。
4.二氧化碳
二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子式为CO2，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，并生成碳酸。液态二氧化碳蒸发时吸收大量的热而凝成固体二氧化碳，俗称干冰。
3.2区域选择
根据《石油化工企业设计防火规范》，在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻的工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形，风向等条件，合理布置。选择主导风向为北风石油化工企业的生产区，宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧，以便生产过程中的废气及时排除和扩散，以减少对本企业和邻近企业和居民的环境影响。公路和地区架空电力线路，严禁穿越生产区。区域排洪沟不宜通过厂区。当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等，对石油化工企业的安全距离有特殊要求时，应按有关规定执行。接近原料厂地及产品销售地区，运输方便。地下水位最好低于地下室和地下构筑物的深度；地下水对建筑基础最好无侵蚀性。了解蓄水层水量根据工厂运货量、物料性质、外部运输条件、运输距离等因素合理确定采用的运输方式（铁路、公路、水运、空运）。运输路线应最短，方便，工程量小，经济合理。靠近水源，保证供水的可靠性，并符合生产对水质、水量、水温的要求。污水便于排入附近江河或城市下水系统。应有利于同相邻企业和依托城市（镇）要科技、信息、生
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产、修理、公用设施、交通运输、综合利用和生活福利等方面和协作。避免将厂址选择在建筑物密集、高压输电线路地工程管道通过地区，以减少拆迁。 以甲市为例，甲市的主要重型工业区分布在乙区，甲市地处温带季风气候区，常年以西北、东南风为主，最小上风向为西南地区，所以本厂应该建设在东北或者西南区，考虑交通环境和相应的工业配套设施，在乙区选址比较好。由于本厂的原料和生产成品具有一定的危险性质，所以应该远离居民区和加油站等地点，以确保人身及财产安全。
综合以上所述，应该把本厂设置在远离居民区的乙区郊区。
3.3 生产区间划分
3.3.1 生产区
因为所有的生产环节基本上都是高温高压条件，所以每个环节单独设置一个车间，相互独立，减小发生事故时的连锁反应的概率。各生产车间编号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，且各个生产车间的功能与规模见（表3-1）。
（表3-1）各个生产车间的功能与规模
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 车间名称 造气车间 脱硫车间 变换车间 压缩车间 脱碳车间 铜洗车间 合成车间 尿素提炼车间 生产车间功能 长(m) 宽(m) 高(m) 面积(㎡) 生产制造氨气所需的H2 35 30 10 1050 除去造气车间生成的含硫物质 30 20 6 600 将半水煤气转化为气 将H2压缩 除去混合气体中的甲烷 提高H2的浓度 生成NH3的车间 合成尿素并提炼 30 30 25 30 35 40 25 25 20 30 30 35 6 6 6 6 10 15 750 750 500 900 1050 1400
3.3.2 仓储设施
库房主要存储的物质为煤炭、H2、CO2、NH3和尿素。因为除了煤炭外的几种都是气体，气体一般都采用高压储存或液体储存，并且存放于阴凉干燥处。 储存仓库可分为：煤库、二氧化碳汽提库、氢气储存室、液氨储存室、尿素储存室，编号分别为9、10、11、12、13。具体功能和规模见(表3-2)。
(表3-2)各个储存库的功能与规模
编号 9 10
储存库名称 煤库 储存库功能 储存并提供造气所需煤 提取空气中的CO2，并为尿素生成提供原料 长(m) 宽(m) 高(m) 面积(㎡) 50 20 40 15 - 10 2000 300 - 6 -
二氧化碳汽提库