1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

本论文题目为3000乙二醇罐区安全设计。本设计对乙醇罐区进行系统的安全设计，包括储罐选型及安全附件设计、罐区平面布置及消防设计、乙二醇罐区危险有害因素及对策措施，并对罐区进行安全评价。

一、乙二醇理化性质

乙二醇（ethylene glycol）又名”甘醇”、”1，2-亚乙基二醇”，简称EG。化学式为(CH2OH)2，是最简单的二元醇。乙二醇是无色无臭、有甜味液体，对动物有毒性，人类致死剂量约为1.6 g/kg。乙二醇能与水、丙酮互溶，但在醚类中溶解度较小。根据《国内乙二醇生产工艺技术情况与市场分析 》，乙二醇作为重要的石油化工基础原料，用途广泛。

表1- 乙二醇理化性质

理化性质	熔点(℃)：-13.2	相对密度（水＝1）：1.11
沸点(℃)：197.5	相对密度（空气＝1）：2.14
临界压力(MPa)：7.699	燃烧热(kJ/mol)：281.9

二、乙二醇储罐选型及其附件

根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）和《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007-2014），储罐型式主要由其所储存物料的介质性质及其火灾危险性类别决定，乙二醇为丙A类易燃液体，所以乙二醇储罐常选固定顶圆筒形储罐。本设计罐区乙二醇储罐储存量是3000，故设计为3个1000乙二醇储罐。

乙二醇储存时不能与氧接触，此外乙二醇的纯净度要求较高。因此乙二醇储罐要做除氧处理，使用的储罐应有氮封，不能有铁锈，储存方式为常温常压储存。为了保持介质洁净或防止铁离子污染，一般需要采用纯不锈钢储罐进行储存^【4】。

参考Abdi B、Joerg Habenberger的论文及《大型立式圆筒形储罐拱架应力强度计算》采用定点发对罐进行强度分析计算，具体计算过程见毕业设计正文。

根据《浅谈大型储罐安全附件的设计》及《可燃液体罐区的设备布置》，乙二醇储罐一般附件有：

1.人孔及呼吸阀

人孔是安装在储罐顶上的安全应急通气装置，通常与防火器、机械呼吸阀配套使用，起到安全阻火作用，是保护储罐的安全装置。呼吸阀是维护储罐气压平衡，其原理是利用正负压阀盘的重量来控制储罐的排气正压和吸气负压。

2.静电接地装置及防雷装置

乙二醇属于丙A类易燃液体，故其储罐需设静电接地装置，用来释放静电电荷，以防静电积聚引发火灾爆炸。并且储罐应该设置避雷针，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使储罐免遭雷击。

3.液位计

储存易燃液体的圆筒形立式储罐需设置液位计。国内大部分储罐采用的是连通管式液位计，故本次设计储罐选用的是连通管式，并在高、低液位线有报警装置，防止装载过量、抽空而发生事故。

4.安全阀及氮封装置

氮封装置主要用于保持罐内顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止乙二醇被氧化。安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀。

5.水喷淋装置及温度计

喷淋装置是储罐上装设的一种水冷却降温设施。在夏天气温高的时候，温度计对储罐进行温度实时监控，温度达到一定程度时，喷淋系统自动对地面储罐均匀地进行喷淋水冷却，水由罐顶经罐壁流下，使冷却水带走油罐所吸收的太阳辐射热，降低储罐空间温度。

三、罐区平面布置及消防布置

该罐区位于某城市边缘大型炼油厂的西北角，地势十分平坦且视野开阔，其周围住户很少，基本无大型居住区。该地区常年风向为东南风。

功能分区分为储罐区、办公区、装卸区等。

储罐区：根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008），乙醇属于丙A类易燃液体，因此罐区应布置在区域的边缘或相对独立的安全地带，并宜布置在区域全年最小频率风向的上风侧。综合《建筑设计防火规范》防火间距要求技术经济分析，并考虑储罐内储存介质的类型、储罐型式、消防等方面因素，并符合GB50160的有关规定，罐区4个储罐成2#215;2布置。

为防止乙二醇储罐发生泄漏事故时，液体外流和火灾蔓延，罐区周围需建防火堤，根据《储罐防火堤设计规范》（SH3125-2008）和《石油化工防火堤设计规范》（GB50351-2005）对其防火堤进行设计。

办公区根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）表4.2.12规定，办公用房与分析室为全厂第一类重要设施。办公用房距小于等于1000的乙类可燃液体地上固定式储罐45m，并设在工厂大门附近。装卸区根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）表4.2.12规定，汽车装卸站的距小于等于1000的乙类可燃液体地上固定式储罐不宜小于15m。

根据《工业消防技术与设计》，乙二醇属于丙A易燃液体，其引发的火灾可用抗溶性泡沫灭火剂进行扑灭，选用低倍数泡沫并计算出消防用水量。具体计算过程见论文正文。

四、乙二醇罐区危险有害因素及对策措施

了解和研究事故危险源是提高系统安全性和降低事故发生的重要途径，只有全面、准确地辨识出储罐火灾爆炸事故危险源，采取相应的办法和措施，才能预防和控制储罐火灾爆炸事故的发生。

1、介质危险特性及对策措施

表2- 乙二醇燃爆特性及消防措施

燃爆特性	燃烧性：可燃	稳定性：稳定
闪点(℃)：110	聚合危害：不能出现
引燃温度(℃)：380	禁忌物：强氧化剂、强酸
爆炸极限：3.2-15.3（v/v%）	燃烧（分解）产物：一氧化碳、二氧化碳
危险特性：遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

由上表知乙二醇易燃液体，考虑到乙二醇的燃烧爆炸危险性，在设计时提高设备的设计压力，保证设备的强度。在储罐上设置超压泄放装置，通过泄放装置来降低介质爆炸超压。并根据《火灾自动报警系统设计规范》对罐区进行安全预警设置。

2、其他危险因素及对策措施

由《企业职工伤亡事故分类》(GB6441-1986)对乙二醇储罐进行危险有害因素辨识。

（1）火灾

罐区火灾爆炸事故的发生必须具备两个基本条件，即能量危险源(燃料泄漏危险源)和诱能失控危险源(火源危险源)。 参考《大型液化烃罐区危险分析及控制》，罐区危险源主要有：明火点火源、电气点火源、静电作为点火源、雷电作为点火源、其它点火源等诱能失控点火源等等。

措施：严格禁止火源，安装抑制高压静电产生或火焰传播速度的装置，抑制可燃液体燃烧等。

（2）中毒

乙二醇吸入属于急性中毒，初起表现为中枢神经系统的抑制，类似乙醇中毒，如头昏、头晕、步态不稳以及意识障碍等。接着出现呼吸道刺激症状，有咳嗽、气急、呼吸困难等支气管炎和肺水肿 。

表3- 乙二醇中毒急救措施

急救	皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸　　入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食　　入：饮足量温水，催吐。洗胃，导泄。就医。

(3)高处坠落

乙二醇储罐罐体高于2米，在储罐上工作属于高处作业，储罐现场操作人员极易发生高处坠落伤害。

预防措施：在管理措施上，作业人员要明确岗位责任，熟悉作业方法，掌握技术知识，执行操作规程、正确使用防护用具，管理人员要加强日常检查；在防护措施上除在危险部位设置护栏，立网、满铺架板、盖好洞口外，还应在操作人员下方设平网和检查作业人员是否正确使用防护用具。

(4)机械伤害

机械伤害是指机械设备运动(静止)、部件、工具、加工件直接与人体接触引起的挤压、碰撞、冲击、剪切、卷入、绞绕、甩出、切割、切断、刺扎等伤害。

机械伤害的主要原因有三：一是人为的不安全因素；二是机械设备本身的缺陷；三是操作环境不良。

措施：防止机械伤害事故的发生，必须从安全管理工作入手，防止出现人的不安全行为和消除动机械的不安全状态。同时还应在工程技术方面解决动机械设备的安全防护和安全保险等问题。严格安全管理，健全动机械设备的安全管理制度，防止人的不安全行为。健全各项机械设备的安全操作规程，同时还应严格执行，这样才能保障安全生产，减少和消灭机械伤害事故的发生。

（5）静电及雷电防护措施

对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道，均应采取静电接地措施。

可燃液体储罐的温度、液位等测量装置应采用铠装电缆或钢管配线，电缆外皮或配线钢管与罐体应做电气连接。并在储罐上装设避雷针。

（6）防泄漏措施

a.加强对仪表测量的监控。

b.加强巡逻检查，按时检尺算量。

c.加强管理，杜绝违章作业，对管道死角、低点要及时放空并登记。

除以上危险因素外，实际过程中涉及到的危险有害因素还有很多，这里不做过多介绍，将在论文正文中分析。

五、乙二醇罐区安全评价

安全评价的目的是查找、分析和预测工程、系统存在的危险、有害因素及可能导致的危险、危害后果和程度，提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防，以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。

根据《安全评价技术》中的道化学法及事故树法对乙二醇罐区进行安全分析，具体见论文正文。

参考文献：

[1]丰存礼.《国内乙二醇生产工艺技术情况与市场分析 》[J].化工进展，2013，32（5）：1200-1204

[2]GB50160-2008，《石油化工企业设计防火规范》[S]

[3] SH/T3007-2014，《石油化工储运系统罐区设计规范》[S]

[4] SH 3046-1992，《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》[S]

[5]于胜栓，张杨，刘哲，杨光.《乙二醇储罐材质选择及经济性分析》[J].技术交流，2014（9）：39-41

[6]徐英，杨一凡，朱萍.《球罐及大型储罐》[M].化学工业出版社，2005-1-1

[7]Batarilo M. Welded Steel Tanks for Oil Storage - API standard 650[D]. Sveu#269;ili#353;te u Zagrebu, 2012.

[8] Abdi B, Mozafari H, Amran A, et al. Optimum Size of a Ground-Based Cylindrical Liquid Storage Tank under Stability and Strength Constraints Using Imperialist Competitive Algorithm[J].Applied Mechanics amp; Materials, 2011, 110-116:3415-3421

[9]Joerg Habenberger.Fluid damping of cylindrical liquid storage tanks[J].Basler amp; Hofmann AG ，SpringerPlus, 2015, Vol.4 (1), pp.1-11

[10]王彬.《大型立式圆筒形储罐拱架应力强度计算》[J].化工设计，2009，19(4)：23-26

[11]徐昀，程刚，吴晓梅.《浅谈大型储罐安全附件的设计》[J].安徽化工，2010， 36(2)：56-57

[12]孙艳.《可燃液体罐区的设备布置》[J].广东化工，2011，38(7)：174-175

[13]GB50351-2005，《石油化工防火堤设计规范》[S]

[14]GB50016-2014，《建筑设计防火规范》[S]

[15] SH3125-2008，《储罐防火堤设计规范》[S]

[16]GB50116-2013，《火灾自动报警系统设计规范》[S]

[17]刘英学，崔启笔，景国勋.大型液化烃罐区危险分析及控制[J].上海应用技术学院学报(自然科学版)，2008，8(4)

[18]杨守生.《工业消防技术与设计》[M].中国建筑工业出版社，2008

[19]GB 50151-2010《低倍数泡沫灭火系统设计规范》[S]

[20]GB6441-1986，《企业职工伤亡事故分类》[S]

[21]周波.《安全评价技术》[M].国防工业出版社，2012.8

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题研究内容主要包括：

1．从经济角度和客观的地理条件考虑，根据国家相关规范（《石油化工企业设计防火规范》）（gb50160-2008））确定罐区形状、大小、面积等客观情况；防火堤的计算，画出总平面布置图。

2．根据储存的条件，对不同容积的储罐分别进行材料选型、强度计算、安全附件选型等基础计算；并画出相应的平面图和剖面图等。