防火防爆 设计报告
设计题目 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师
2013年1月13日
2×1000m3乙苯储罐区防火防爆设计
城市建设与安全工程学院
安全工程
潘旭海
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目 录
第一章 储罐设计.......................................................................................................... 1
1.1乙苯的理化特性............................................................................................... 1 1.2设计参数的确定............................................................................................... 1 1.3储罐选材........................................................................................................... 1 1.4储罐选型........................................................................................................... 2 1.5储罐安装........................................................................................................... 4
1.5.1安装方法................................................................................................. 4 1.5.2地基设计................................................................................................. 4
第二章 储罐主要结构件的结构及安全装置.............................................................. 5
2.1结构设计........................................................................................................... 5 2.2储罐安全装置................................................................................................... 6 2.3罐区安全装置................................................................................................... 8 第三章 防火间距和防火堤的确定............................................................................ 11
3.1防火间距的确定............................................................................................. 11 3.2 防火堤的确定................................................................................................ 11 第四章 罐区火灾爆炸危险区域划分........................................................................ 12
4.1 影响因素........................................................................................................ 12 4.2 危险区域划分................................................................................................ 13 第五章 罐区可燃气体（蒸汽）报警仪布置............................................................ 14
5.1 报警仪选型.................................................................................................... 14 5.2报警仪布置..................................................................................................... 15
5.2.1检测器布置........................................................................................... 15 5.2.2报警器布置........................................................................................... 15
第六章 避雷针设计.................................................................................................... 15
6.1设计依据......................................................................................................... 16 6.2避雷针的选用................................................................................................. 16 参考文献...................................................................................................................... 19
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第一章 储罐设计
1.1乙苯的理化特性
乙苯在常温常压下为无色液体，具有芳香气味，不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多数有机溶剂。其危险性主要为易燃易爆，具有强刺激性，对人体和环境都会造成危害。具体理化性质[1]如表1-1所示：
表1-1 乙苯的物理化学性质
相对密度（水=1） 0.87
相对蒸气密度（空气=1） 3.66
熔点/℃ -94.9
沸点/℃
闪点/℃
引燃温度/℃ 432
爆炸下限/﹪ 1.0
爆炸上限/﹪ 6.7
临界压力/MPa 3.70
临界温度/℃ 343.1
136.2 15
1.2设计参数的确定
由于乙苯熔点为-94.9℃，沸点为136.2℃，常温下是液体，故选用常温常压贮存。
设计压力：常压0.1Mpa； 操作压力：0.1Mpa； 设计温度：常温25℃；
设计寿命：对于一般的储罐，使用年限都在25-40年之间。因此设计该储罐的使用寿命为40年。
1.3储罐选材
乙苯储罐为钢罐[2]，其选材在综合考虑质量、经济和实施的可行性等因素后，选择16MnR。原因如下：
1.鉴于我国钢材生产情况，选取了20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、16MnDR、09Mn2VDR、07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR等八种钢种作为储罐用钢[3-4]。
2.根据纯乙苯的特性。16MnR钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能满足1000m3乙苯储罐用钢要求。
3.钢材耐蚀性：提高钢耐蚀性的方法很多，如表面涂一层耐蚀金属、涂敷非
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金属层、化学保护和改变腐蚀环境介质等。但是利用合金化方法，提高材料本身的耐蚀 性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一。如：加入Mn、N等元素，代替部分Ni获得单相奥氏体组织，同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。
4.限制碳当量,根据大型立式储罐选材所示，可以考虑20R和16MnR这两种钢材[5]。如果纯粹从安全性角度看，20R类的低碳钢板要好一点，但结合经济性，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以综合安全性和经济性，16MnR钢板更加适合。
综上所述：选用16MnR作为储罐材料。
1.4储罐选型
选用内浮顶罐，采用常压常温储存。 (1)球型储罐与圆筒型储罐的选择：立式圆筒
储罐按几何形状来划分可分为五大类，即立式圆筒形储罐、卧式圆筒形储罐、球形储罐、双曲线储罐和悬链式储罐[5]。烃类等物质的液态储存一般采用两种方式：一种为球形储罐储存；另一种为低温立式圆筒形储罐(简称低温储罐) 储存。
若选择球形储罐，则有以下缺点：
1、球罐内液体处于常温或降温状态,罐体承受液体在常温或降温状态下的饱和蒸汽压；
2、由于材料和制造技术的限制，球罐的单罐储量相对较小,大量储存时需采用多个球罐；
3、球罐的储存压力较高,罐内压力受环境的影响较大； 4、罐体材料大多采用高强钢,其操作危险性也相对较大。 本次设计为1000m3乙苯储罐，所以采用常温立式储罐。 （2）固定顶与内浮顶储罐的选择：内浮顶式
依据《石油化工企业设计防火规范》，第6.2.2条规定：“甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶。对于有特殊要求的物料，可选用其他型式的储罐。”
因为乙苯属于甲B类液体，所以选用内浮顶式。
综上所述，储罐选型为“地上立式内浮顶圆筒常温常压钢制储罐”。
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由于储罐容积不是很大，为节省用料，减少投资，直径与高度按等壁厚进行计算: 设R-储罐半径，D-储罐直径，S-罐壁板厚度，H-储罐高度，V-储罐设计容积，S1-罐顶板厚度，S2-罐底板厚度。 因为罐顶和罐底的投影为圆形，其金属体积和为 Q1??R(S1?S2) （1-1） 2罐壁的金属体积为 Q2?2?RHS （1-2） 则储罐所用的金属总体积为 Q?Q1?Q2??R(S1?S2)?2?RHS2 （1-3） 因为V??R2H,所以R?V?H, V(S1?S2)H2则 Q?Q对H求一阶导数，得 dQdH??S?VH （1-4） V(S1?S2)H2?S?VH?0 （1-5） V(S1?S2)H?S?VH （1-6） 因为式（5-7）左端是罐顶和罐底的金属体积之和，可得 V(S1?S2)H??RH(S1?S2)H2??R(S1?S2) （1-7） 2式（5-7）右端为罐壁金属体积的一半，可得 S?VH?S???R?H?H?S?RH （1-8） 2由此可知，等壁厚储罐当罐顶和罐底的金属用量为罐壁金属用量的一半时，储罐整体金属用量最少。则最经济的储罐高度为： H?3V(S1?S2)2?S2?(S1?S2)SV?H?S1?S2SR （1-9） 所以，HR?S1?S2S， 对于容积不是很大的闭式储罐，有S1?S2?S， 3