论文总字数：20073字

摘 要

根据设计要求，结合异丁醛的理化性质与危险特性，对异丁醛储罐进行选型和选材，并对储罐尺寸规格、罐壁、罐底、浮盘和加强圈等进行设计。并结合所选储罐自身的特点，对储罐的安全附件进行合理的选型与设计。然后对储罐区进行综合的安全设计，如防雷防静电设计，消防系统设计等等。最后，对整个罐区进行合理的布置，如防火堤的尺寸设计，罐区与周边建筑物的距离设计，消防车道的布置设计等，然后对厂区总平面进行合理的布局。

关键字：异丁醛 内浮顶罐 安全附件 消防

Safety Design of 4×2000 m³ isobutyraldehyde Storage Tank Area

ABSTRACT

According to the design requirements and combined with the physical and chemical properties and dangerous characteristics of isobutyral—dehyde, the storage tank type and material selection were carried out, and the storage tank size, wall, bottom, floating plate and reinforcing ring were designed. According to the characteristics of the storage tank, the safety accessories of the storage tank are reasonably selected and designed. Then carry on the comprehensive safety design to the storage tank area, such as the lightning and anti-static design, fire protection system design and so on. Finally, the overall layout of the tank area should be reasonable, such as the size design of the fire dike, the distance design of the tank area and the surrounding buildings, and the layout design of the fire lane, and then the general layout of the plant should be reasonable.

Key words:Isobutyl aldehyde， Internal floating roof tank，Secure attachment， fire

目录

第一章异丁醛储罐区安全设计综述 1

1.1选题背景及意义 1

1.2项目概述 2

1.2.1设计内容 2

1.2.2设计要求 3

第二章异丁醛储罐设计 4

2.1异丁醛的理化性质 4

2.2异丁醛储罐的选型与选材 4

2.2.1异丁醛储罐的选型 4

2.2.2异丁醛储罐的选材 5

2.3罐体设计 6

2.3.1相关设计参数 6

2.3.2储罐尺寸 7

2..3.3罐壁设计 9

2.3.4罐底设计 12

2.3.5罐顶设计 14

2.4浮盘设计 15

2.5加强圈设计 15

2.6安全设施 17

第三章储罐区安全设计 19

3.1危险性预分析 19

3.1.1危险源分析 19

3.1.2固有危险度分析 20

3.2防雷防静电设计 22

3.3消防设计 23

3.3.1消防水系统设计 23

3.3.2消防泡沫系统设计 24

3.3.3灭火器设置 28

3.4其他安全设计 29

3.4.1危险气体检测 29

3.4.2液位测量仪表 30

第四章储罐区总平面设计 31

4.1储罐布置 31

4.2防火堤设计 31

4.2.1防火堤高度计算 31

4.2.2防火堤的选型 32

4.3罐区与周边建筑物的距离设置 32

4.4总平面布置 33

4.4.1压缩机房 33

4.4.2消防泵房 33

4.4.3事故收集池 33

4.4.4其他辅助用品库房 33

4.5消防车道的设计 33

第一章异丁醛储罐区安全设计综述

1.1选题背景及意义

异丁醛在化工行业是一种十分重要的原料。以异丁醛为原料，可以生产出许多下游产品。其中下游产品中受异丁醛影响最深的是新戊二醇。据相关报道记载，2013年新戊二醇产量与异丁醛产量的相关系数为0.53,2014年相关系数0.88,2015年相关系数为0.93。由此可以看出，新戊二醇与异丁醛存在相当强的正相关关系，甚至可以说异丁醛为新戊二醇之母。

从国内近期来看，以鲁西化工和山东建兰两大报价公司对异丁醛的报价为例，鲁西化工对对异丁醛的报价情况为：2019年4月30号，报价为4800元/t；5月5号报价为5000元/t；5月8号报价为5300元/t；5月10号报价为5500元/t；5月14号5800元/t。山东建兰对异丁醛的报价情况为：2019年4月30号，报价为5000元/t；5月5号报价为5000元/t；5月8号报价为5500元/t；5月10号报价为5700元/t；5月14号报价为6000元/t。

从国际进出口来看，2012~2017年，中国异丁醛的进口情况为：2012年为40216.914t；2013年为40179.770t；2014年为36879.190t；2015年为30320.882t；2016年为27471.274t；2017年为27592.946t。中国异丁醛的出口情况为：2012年为21874.083t；2013年为23373.912t；2014年为23959.252t；2015年为25292.824t；2016年为26507.017t；2017年为33480.143t。从前述数据可以看出，中国对异丁醛的进口量正在逐年降低，而出口量正在逐年在增大。由此可以看出，随着国民经济的快速发展和异丁醛需求量的不断增加，异丁醛储罐的规模和数量也在大幅增加，中国正逐渐加大生产异丁醛，逐渐摆脱国内异丁醛市场对进口的依赖，同时也可看出国际对异丁醛的需求量正在逐年增大。这些都充分说明了异丁醛有着良好的市场行情。

然而异丁醛作为一种危险化学品，其闪点为-10.6 ℃ ,爆炸极限为1.0%~12%，异丁醛储罐火灾危险分类为甲B类，爆炸危险类别为IAT4类，由此可见异丁醛罐区在厂区内是重大危险源。其一旦发生火灾和爆炸事故，不但会对人民安全和国家财产造成重大损失，还可能造成大范围的环境事故，并带来恶劣的社会影响。因此对异丁醛储罐区我们要进行合理，科学，有效的设计，最大限度的保证异丁醛储罐区的安全。而且随着异丁醛数量越来越多，其存在的潜在危害风险度也会逐渐增大。因此，有效的管理异丁醛这种危险化学品重大危险源对防止重大事故的发生具有十分重要的意义。

近年来，储罐区事故时常发生，每次发生都伴随着人员的伤亡，财产的损失以及大范围的环境破坏。并且罐区事故引发原因众多，例如设计有缺陷，管路老化，腐蚀严重，储物自燃，违规操作等等。因此在进行异丁醛储罐区安全设计时，要根据物料的物化特性，并结合实际情况做具体分析，切记不能照本宣科，在力求做到保证安全的情况下，再去追求经济实用。当异丁醛储罐区发生火灾时，相关人员需统一调度，集中指挥。由于异丁醛罐区火灾危险性较大，除了安装固定式泡沫灭火系统、固定式冷却水系统外，还应安装罐区火灾监测报警系统等。以此来提高整个工业厂区的连续化和自动化水平，减少火灾预期的时间。

本设计研究异丁醛储罐区的安全设计，旨在通过控制和消除能够引起火灾爆炸的条件和因素，减少火灾爆炸事故发生的可能性，为安全生产提供强有力的理论以及实际保障。

1.2项目概述

本文为4×2000m³异丁醛储罐区安全设计，该罐区位于某化工企业，配套建设有压缩机房、消防泵房、事故收集池、其他辅助用品仓库，位于某预留地。当地常年主导风向为东南风。课题设计内容以根据罐体的基本数据，对异丁醛储罐进行完整的机械设计并对安全附件进行合理的选型。然后对整个罐区进行综合的安全设计，如防雷防静电设计，消防系统设计等。最后，对储罐区进行合理的布置，如防火堤的尺寸设计，罐区与周边建筑物的距离设计，消防车道的布置设计等，并对总平面进行合理的布置。

1.2.1设计内容

1）储罐类型的选择和设计

2）储罐安全设施的选型与设计（通气孔，透光孔，自动通气阀，呼吸阀，氮封装置等）

3）对异丁醛储罐区进行总平面布置，包括罐区的布置、消防通道设置、防火堤设计、罐区与周边安全距离设置等。

4）根据总平面布置和储罐区情况对罐区进行综合的安全设计。如防雷防静电设计，火灾监测报警系统设计，消防系统设计等等。

1.2.2设计要求

1）查阅并熟悉相关文献与规范；

2）确定总平面布置及防火间距：

3）罐区的具体设计要求：

① 消防系统的选型与设置； ②罐区的布局 。

4）储罐本体的设计要求：

① 储罐的选材； ② 储罐的选型及结构设计 ③ 储罐安全附件的详细设计。

5）完成消防设计

主要有消防系统的选择、灭火剂（及器材）的选型，防雷防静电措施设计。

第二章异丁醛储罐设计

2.1异丁醛的理化性质

异丁醛又可被称为二甲基乙醛，其为无色透明液体，可与空气反应生成异丁酸。其具体理化性质如下表所示：

表2-1异丁醛理化性质

基本信息	中文名	异丁醛		英文名	Isobutyraldehyde	CAS号	78-84-2
	化学式	C4H8O		MDL号	MFCD00006980	RTECS号	NQ4025000
	EINECS号	201-149-6		BRN号	605330	危险品标志	F
	外观与性状			无色透明液体，有刺激性气味
	GHS危险性类别			第3.1类低闪点液体
	溶解性			微溶于水，溶于乙醇、苯、二硫化碳、甲苯等
理化特性	燃烧热（kJ/mol）		-2494.6	熔点(℃)	-65.9	沸点(℃)	64
	闪点（℃）		-10.6℃	临界温度(℃)	__	临界压力(MPa)	4.1
	引燃温度（℃）		196	爆炸上限(V%)	1.6	爆炸下限(V%)	10.6
	火灾危险性		甲B	相对密度(水=1）	0.79	相对密度（空气=1)	2.48

由表2-1可以看出异丁醛具有易燃易爆的性质，因此对异丁醛储罐的安全，合理的设计具有重大意义。

2.2异丁醛储罐的选型与选材

2.2.1异丁醛储罐的选型

在进行储罐选型时，一般要根据储料的火灾危险性类别来进行选型与设计。易燃液体的火灾危险性分类如下表所示：

表2-2液化烃，可燃液体的危险火灾危险性分类

名称	类别		特征
液化烃	甲	A	15℃时的蒸汽压力gt;0.1MPa的烃类液体及其他类似的液体
可燃液体		B	甲A类以外，闪点lt;28℃
	乙	A	28℃≤闪点≤45℃
		B	45℃lt;闪点lt;60℃
	丙	A	60℃≤闪点≤120℃
		B	闪点gt;120℃

异丁醛闪点为-10.6℃lt;28℃，属于甲B类物质。根据石化规，当用储罐储存甲B类物料时，可选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。考虑到异丁醛有挥发性，为减少物料损耗以及降低火灾危险性，故经综合考虑，决定选用金属浮舱式的内浮顶罐。

2.2.2异丁醛储罐的选材

本设计中的化工厂位于南京，异丁醛储罐工作时的工作温度为常温，工作压力为常压，故设计温度取20℃。经查表可得，异丁醛20℃时的饱和蒸汽压为18.2kPa，设计时取设计压力为22kPa。

按照HG 21502.2-92《钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列》2.4.5条例规定，在选择材料时需根据建罐地区的最低日平均气温加13℃来决定建罐材料，本设计中建罐地点为南京，查阅气象资料可得，南京最低日平均气温为-1℃。根据气温情况，钢板性能以及费用，最终决定选用0Cr18Ni9为罐壁材料。0Cr18Ni9的具体性能参数如下表所示：

表2-3 0Cr18Ni9钢的化学成分

化学成分%
C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni
≤0.07	≤1.00	≤2.00	≤0.035	≤0.030	17.0~19.00	8.00~11.00

表2-4 0Cr18Ni9钢板的力学性能

拉伸试验			硬度试验
σb（Mpa）	σ0.2（Mpa）	σ5（%）	HB	HRB	HV
≥520	≥205	≥40	≤187	≤90	≤200

表2-5 GB150推荐的高温屈服强度

板厚（mm）	在下列温度（℃）下的屈服强度（Mpa）不小于
	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550
2~60	171	155	144	135	127	123	119	114	111	106

表2-6 0Cr18Ni9钢板的许用应力

板厚（mm)	在下列温度（℃）下的许用应力（Mpa）
	≤20	100	150	200	250	300	350	400	450
2~60	137	137	137	130	122	114	111	107	103

由以上几个表格可知0Cr18Ni9具有优良的耐腐蚀性，屈服强度，力学性能。因此本设计选用0Cr18Ni9钢是适合的，20℃时0Cr18Ni9的许用应力为 137MPa。

2.3罐体设计

2.3.1相关设计参数

(1)设计温度

本设计中的化工厂位于南京，异丁醛储罐工作时的工作温度为常温，工作压力为常压，故设计温度取20℃。

(2)设计压力

经查表可得，异丁醛20℃时的饱和蒸汽压为18.2kPa，设计时取设计压力为22kPa。

(3)风载荷

根据《球罐和大型储罐》，内浮顶储罐罐壁的设计外压按下式计算：

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