硝化甘油生产工厂的安全设计

-化工平安课程设计题目 硝化甘油生产工厂的平安设计 学院化学与材料工程学院年级2021 专业平安工程 学生杰指导教师 石建东职称 讲师. z.-目录摘要31.引言41.1平安设计依据的法律、法规、规41.2硝化甘油简介51.3硝化甘油的开展简史71.4生产许可要求82.工厂的总平面布置的平安设计92.1 厂址的选择92.1.1周围环境的要求92.1.2交通运输的要求92.2工厂的区域规划102.2.1生产设备122.2.2公用工程设备122.2.3贮存设备122.2.4入出厂设备132.2.5废物处理设备132.2.6附属设备办公室、试验室142.3厂区间距平安设计142.3.1硝化甘油储罐与建筑物的防火间距142.3.2库房、储罐、堆场与厂道路的防火间距153.生产工艺流程的平安设计153.1生产流程的组成153.2生产装置的组成及平安163.2.1主要生产过程163.2.2生产方法中的选择和装置183.3主要生产方法的中危险防措施193.3.1喷射硝化法过程中的危险193.3.2别离过程的危险193.3.3安定处理平安技术203.3.4机械原因导致硝化甘油的危险性增加和处理措施214.原料和产品储存单元的布局平安设计214.1 生产原料和产品的理化性质简介214.2 储存设施224.3 储存单元火灾危险性分类确定224.4储存单元耐火等级确定234.5仓库防火间距确实定244.6原料和产品仓库布局254.6.1原料仓库布局254.6.2 产品仓库布局265.消防平安设计265.1消防通道的具体要求265.2消防等级确实定275.3灭火平安设计285.3.1灭火剂的选择285.3.2灭火设备的选择285.3.3消防水炮的布置305.3.4消火栓的布置305.3.5消防水池的设计31完毕语33参考文献33摘要 硝化甘油是一种危险的化学品，但是它在我们的生产活动中有着很重要的作用，所以，它的生产、贮藏和运输是非常严格的，此次的设计从多个方面来讲述了对于硝化甘油的平安设计。本课程设计主要根据各类规标准，对厂区选址、工艺流程、工艺环节的划分、区域划分布局、产工艺流程、生产过程中的物料和产品的平安、总平面布置、消防灭火等来进展硝化甘油的平安生产设计。主要设计容包括:工厂的区域规划、厂区间距平安设计、生产装置的组成及平安、主要生产方法的中危险防措施、储存单元耐火等级确定等。从各个方面来具体阐述了硝化甘油生产工厂的生产平安设计。 关键词：硝化甘油 规标准 生产装置平安设计1.引言1.1平安设计依据的法律、法规、规(1)化学危险物品平安管理条例 (1987年2月17日国务院发布)；(2)化学危险物品平安管理条例实施细则 (化劳发1992 677号)；(3)工作场所平安使用化学品规定 (1996劳部发423号)；(4)常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)；(5)车间空气中硝化甘油卫生标准 (GB 16212-1996)； (6)建筑设计防火规 (GB 16-87/2001版)；(7)石油化工企业设计防火规及1999年局部修订条文版 (GB 50160-92)；(8)石油化工企业职业平安卫生设计规 (SH 3047-1996)；(9)爆炸性环境用防爆电气设备GB 3836.58-87；(10)工业企业总平面设计规GB 50187-93；(11)建筑抗震设计规 (GBJ 11-89)；(12)火灾自动报警系统设计规 (GBJ 116-88)；(13)化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规程 (HGJ 21-89)；(14)化工企业静电接地设计规定 (HGJ 28-90)；(15)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规 (GB 50058-94)；(16)石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规 (SHJ 9-89)；(17)化工装置工艺系统工程设计规定 (HG/T 20570-1995)；(18)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规 (GB 50058-92)；(19)石油化工企业自动化仪表选型设计规 (SHJ 5-88)；(20)化工管道设计规 (HGJ 8-87)；(21)大气质量环境标准 (GB 3095-82)；(22)压力容器平安监察规程 (90)；(23)石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规 (SHJ 501-85)；(24)压力容器平安技术监察规程 (质技监局锅发 1999 154 号)；(25)钢制压力容器 (GB 150-1998)。1.2硝化甘油简介标识中文名硝化甘油英文名nitroglycerine分子式C3H5N3O9相对分子质量227.09CAS代码55-63-0化学类别硝基芳香化合物化学性类别第1类 爆炸品主要组成与性状外观与性状：淡黄色稠厚液体，低温易冻结主要成份：纯品主要用途：用于制造开上筑路的炸药及其它炸药和药品健康危害侵入途径吸入、食入、经皮肤吸收安康危害少量吸收即可引起剧烈的搏动性头痛，常有恶心、心悸，有时有呕吐和腹痛，面部发热、潮红；较大量产生低血压、抑郁、精神错乱，偶见谵妄、高铁血红蛋白血症和紫绀。饮酒后，上述病症加剧，并可发生躁狂。本品易经皮肤吸收，应防止皮肤接触。慢性影响，可有头痛、疲乏等不适。急救措施皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤；就医眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟；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。如呼吸停顿，立即进展人工呼吸；就医食入：饮足量温水，催吐、洗胃，导泄；就医爆炸特性与消防燃烧性易燃撞击感度Nm0.196摩擦感度N至352.8N 无反响爆燃点260爆温3000危险特性冻结的硝化甘油机械感度比液体的要高，处于半冻结状态时，机械感度更高。故受暴冷暴热、撞击、摩擦，遇明火、高热时，均有引起爆炸的危险。与强酸接触能发生强烈反响，引起燃烧或爆炸。灭火方法消防人员须戴好防毒面具，在平安距离以外，在上风向灭火。灭火剂：雾状水、泡沫。制止用砂土压盖泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至平安区，并进展隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防服。不要直接接触泄漏物。防止震动、撞击和摩擦。尽可能切断泄漏缘，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用锯末或类似材料混合吸收。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或坑收容；使用无火花工具收集回收或运至废物处理场所处置。储运本卷须知储存于阴凉、通风仓间。远离火种、热源。仓温度不宜超过30。防止直射。保持容器密封。应与起爆器材等分开存放。管理应按五双管理制度执行。储存间的照明、通风等设施应采用防爆型，开关设在仓外。配备相应品种和数量的消防器材。制止使用易产生火花的机械设备和工具。冬天要做好防冻工作，防止冻结。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。制止撞击和震荡。运输按规定路线行驶。防护措施车间卫生标准中 国 MACmg/m31【皮】美 国 TVL-TWAACGIH0.05ppm,0.46 mg/m3【皮】检测方法溶剂解吸-气相色谱法；盐酸萘乙二胺比色法工程控制严加密闭，提供充分的局部排风。尽可能机械化、自动化。提供平安淋浴和洗眼设备呼吸系统防护可能接触其蒸气时，应该佩戴自吸过滤式防毒面具。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴自给式呼吸器眼睛防护戴平安防护眼镜身体防护穿防静电工作服手防护戴防化学品手套其它工作现场制止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯理化性质熔点13沸点相对密度水=11.59相对密度空气=1无资料饱和蒸气压kpa0.0160燃烧热KJ/mol1540.0溶解性不溶于水稳定性和反响活性稳定性稳定聚合危害不聚合防止接触的条件：受热禁忌物强氧化剂、活性金属粉末、酸类燃烧产物氧化氮、二氧化碳、一氧化碳毒理学资 料急性毒性LD50105 mg/kg (大鼠经口)115 mg/kg (小鼠经口)LC50刺激性家兔经皮：500mg24小时，轻度刺激致突变性微生物致突变：鼠伤寒沙门氏菌2500nmol/。生殖毒性大鼠腹腔最低中毒剂量TDL0：11mg/kg(孕7-17天)，致植入前的死亡率升高，致死胎致癌性大鼠经口最低中毒剂量TDL0：36500mg/kg(2年)，连续，疑致肿瘤剂，致肝肿瘤。环境资料该物质对环境可能有危害，不要让该物质进入环境废弃处置前应参阅和地方有关法规。废物贮存参见储运本卷须知。在公安部门指定点引爆运输信息危规号11033UN编号0143包装标志1,14包装方法包装容器须有主管当局批准方可运输1.3硝化甘油的开展简史早在1847年，意大利科学家A索布列罗首次在实验室用硝酸、硫酸混合在低温下制得硝化甘油。由于它具有很高的机械感度，当时未能得到应用，直到1862年在瑞典工程师A诺贝尔用硅藻土吸收硝化甘油制成代那迈炸药，大量的应用于工业生产，奠定了硝化甘油开展的根底。1888年诺贝尔开场把硝化甘油勇于制造双基火药，才开场大量生产与使用硝化甘油，至今硝化甘油生产已有一百多年的历史。随着生产实践的开展，硝化甘油生产工艺也得到了不断的改进和开展。从最初的盆罐手工业生产开展到今天连续化、自动化遥控生产，大体可以分为三个开展阶段。连续法生产工艺开展阶段1862-1927在此阶段，连续法生产工艺通过生产实践的改进，日益完备，使之到达平安生产与广泛应用的程度。其中，应用最多的工艺方法有诺贝尔法和汤姆逊法。诺贝尔法在欧洲被广泛采用，汤姆逊法在日、美、英等国被普遍推广。尽管后来连续生产工艺有了迅速开展，由于受到设备更新条件的限制，至今这种连续生产方法仍在*些保存使用。容器式连续生产工艺开展阶段1927-1956最早的容器式连续生产方法常称施密德法是在1927年投入生产的，到1930年到达完备的程度。连续生产工艺无论是在生产效率方面，还是在生产平安方面，都比连续法优越很多，所以在二战初期就被迅速推广，到1957年世界上共有五十多个工厂用此法生产。最大生产能力为1500公斤小时。后来经过生产实践，人们进一步改进了它的别离和洗涤方法及工艺设备，逐步形成了第二个容器式连续生产工艺方法拜亚兹法。在第二次世界大战后的设备更新中被欧洲、美洲许多推广。目前，世界有三十多个工厂应用拜亚兹法生产。其中，最大生产能力可达3000公斤小时，并且有的工厂实现了全盘自动化。管道连续生产工艺开展阶段1956年以后随着硝化反响动力学的开展，深入认识了甘油硝化过程的在变化规律，指导了硝化生产工艺的向前开展。1956年在瑞典实现了管道喷射器进展硝化操作，用高速离心别离机进展快速别离，并实现了废酸外部冷却，从而使工艺更加合理，生产易于控制，设备大为简化，消除了反响过程中局部过热的危险。所以此法比其它工艺方法都要优越，目前正在世界推广。后来又出现了T型管硝化法，也在一些采用。硝化甘油的生产通常采用喷射、喷雾硝化法，其工艺过程是采用压缩空气将甘油及混酸载入硝化器中，使混酸与甘油混合，完成硝化反响。硝化阶段是喷射硝化生产过程中的重要环节，直接关系到硝化甘油生产的平安、产品质量以及生产效率。硝化反响是一个放热反响，会释放出大量的热量。硝化甘油极不稳定，当硝化温度超过50时，极有可能发生爆炸。因此要求硝化温度控制在4045. 在我国，硝化甘油生产历史较短。大规模工业生产实在解放以后才开场进展的。纵观目前我国硝化甘油生产现状，在各大兵工厂，根本上实现了连续、遥控和程序控制的先进水平。随着我国石油和天然气工业的迅速开展，今年来扩大了原料围，采用多元醇，硝基异丁基甘油，合成甘油等以代替皂化甘油，并研究采用硝化二乙醇胺，硝三乙二醇等，局部或全部代替硝化甘油，所有这些都为硝化甘油及其它硝酸酯的生产提供了广阔的前景1。1.4生产许可要求(1)建立、健全平安生产责任制，制定完备的平安生产规章制度和操作规程；(2)平安投入符合平安生产要求；(3)设置平安生产管理机构，配备专职平安生产管理人员；(4)主要负责人和平安生产管理人员经考核合格；(5)特种作业人员经有关业务主管部门考核合格，取得特种作业操作书；(6)从业人员经平安生产教育和培训合格；(7)依法参加工伤保险，为从业人员缴纳保险费；(8)厂房、作业场所和平安设施、设备、工艺符合有关平安生产法律、法规、标准和规程的要求；(9)有职业危害防治措施，并为从业人员配备符合标准或者行业标准的劳动防护用品；(10)依法进展平安评价；(11)有重大危险源检测、评估、监控措施和应急预案；(12)有生产平安事故应急救援预案、应急救援组织或者应急救援人员，配备必要的应急救援器材、设备；2.工厂的总平面布置的平安设计2.1 厂址的选择选择适宜的厂址是保障企业生产平安的重要的前提，在选择厂址的时候，要考虑到多方面的因素，经常涉及的容有工程地质条件的优劣，厂区的总面积是否能够满足平安距离的要求，当发生自然灾害的时候是否能够进展抵御，硝化甘油是一种易燃易爆的危险化学品，生产的厂区要求选择应更加的严格，必须统筹兼顾，正确处理局部与整体、生产与平安、重点与一般、近期与远期、原则性与灵活性的关系。2.1.1周围环境的要求有良好的地质条件：硝化甘油的生产厂区应选在没有滑坡、断层、流砂等区域。另外，对地震多灾区、台风袭击区，雷击多发区等也应做特别的考虑。适宜的气象人文条件：厂址的选择应远离人口密集的地方，应选择在郊区等地，而且要位于常年主导风向的下风向。如果厂址选择在山区或丘陵地区，应防止选择在窝风地带。有适宜的水源条件：工厂的生产区应布置在河流、湖泊、海岸等地。并使其位于邻近水域的城镇、重要桥梁、船厂等重要建筑物的下游，以防止在生产中产生的有害物质排放到水流中对这些设施造成污染和损害。2.1.2交通运输的要求根据危险化学品平安管理条例的第五章第四十七条规定：从事危险化学品道路运输、水路运输的，应当分别依照有关道路运输、水路运输的法律、行政法规的规定，取得危险货物道路运输许可、危险货物水路运输许可，并向工商行政管理部门办理登记手续。危险化学品道路运输企业、水路运输企业应当配备专职平安管理人员。硝化甘油属于第一类爆炸品，危险货物编号为：11033、UN0143、包装类别为:Z01,现在在我国，硝化甘油暂不支持铁路运输，所以一般采用公路和水路运输，在运输的过程中要防止泄漏，防止倒塌和坠落，不损坏。公路运输的过程中要防止和可以与其反响的危险品一起运输，并且要注意控制车速。在水路运输的过程中更要注意危险，防止受潮晃动。现在在我国的水运技术还不是很成熟，所以在运输选择的时候一般都是选择以公路运输为主。硝化甘油除了在运输的过程中要注意平安以外，在装卸的过程中也是要注意平安。根据危险化学品平安管理条例的第五章第四十四条要求：危险化学品道路运输企业、水路运输企业的驾驶人员、船员、装卸管理人员、押运人员、申报人员、集装箱装箱现场检查员应当经交通运输主管部门考核合格，取得从业资格。具体方法由国务院交通运输主管部门制定。危险化学品的装卸作业应当遵守平安作业标准、规程和制度，并在装卸管理人员的现场指挥或者监控下进展。水路运输危险化学品的集装箱装箱作业应当在集装箱装箱现场检查员的指挥或者监控下进展，并符合积载、隔离的规和要求；装箱作业完毕后，集装箱装箱现场检查员应当签署装箱证明书。在选择运输道路的时候要防止人流量大的地方，道路开阔的地方，并且出发和回来都要做好登记，运输必须得由两个人以上。2.2工厂的区域规划 生产硝化甘油的化工厂化工厂由下述生产装置及设备构成：生产设备；公用工程设备；贮存设备；入出厂设备；废物处理设备；附属设备办公室、试验室等。厂房的立面布置要力求做到设备排列整齐、紧凑、美观，充分利用厂房空间，既经济合理、节约投资，又操作、检修方便，并能充分满足采光、通风等要求。化工厂厂房可根据工艺流程的需要设计成单层、多层或单层与多层相结合的型式。一般来说单层厂房建立费用较低，因此除了由于工艺流程的需要必须设计为多层外，工程设计中一般采用单层。有时因受建立场地的限制或者为了节约用地，也有设计成多层的。化工厂厂房的高度，主要由工艺设备布置要求所决定。厂房的垂直布置要充分利用空间，每层高度取决于设备的上下、安装的位置、检修要求及平安卫生等条件。一般框架或混合构造的多层厂房，层高多采用5m、6m，最低不得低于4.5m；每层高度尽量一样，不宜变化过多。装配式厂房层高度采用300mm的模数。在有高温及有毒害性气体的厂房中，要适当加高建筑物的层高或设置拔风式气楼，以利于自然通风、采光散热。有爆炸危险车间宜采用单层，厂房设置多层操作台以满足工艺设备位差的要求。如必须设在多层厂房，则应布置在厂房顶层。如整个厂房均有爆炸危险，则在每层楼板上设置一定面积的泄爆孔。这类厂房还应设置必要的轻质屋面、或增加外墙以及门窗的泄压面积。泄压面积与厂房体积的比值应符合建筑设计防火规要求。泄压面积应布置合理，并应靠近爆炸部位，不应面对人员集中的地方和主要交通道路。车间防爆区与非防爆区生活、辅助及控制室等间应设防火墙分隔。如两个区域需要互通时，中间应设双门斗，即设二道弹簧门隔开。上下层防火墙应设在同一轴线处。防爆区上层不应布置非防爆区。有爆炸危险车间的楼梯间宜采用封闭式楼梯间。根据的相关法律法规现初步设计了硝化甘油厂区的总平面布置图，如图1-1图1-1)2.2.1生产设备车间生产设备布置设计就是确定各个生产设备在车间平面上和立面上的准确的、具体的位置，这是间生产设备布置设计的核心，也是车间厂房布置设计的依据。化工厂的设备布置，在气温低的地区或有特殊要求者，均将设备布置在室，一般情况可采用室与露天联合布置，在条件许可的情况下，采取有效措施，最大限度地实现化工厂的联合露天化布置。2.2.2公用工程设备 硝化甘油的公用工程大致分为冷却源水或空气，加热源火力或蒸汽),动力源电力或蒸汽及气体源公用空气、氮气、仪表用气四种。其公用工程的相互关系如图1-2所示图1-22.2.3贮存设备 从原料的接收，经由生产设备到硝化甘油的出厂，在该流程中有时是连续的，有时是间歇的。即使是连续的，不同瞬间的流量也并非一致。为了缓冲这种流量变化和沉着处理各局部流程中的故障，要设置贮存设备。(1)原料贮罐：由于接收、静置、通关等，需要假设十座贮罐。(2)产品贮罐：在产品贮罐中进展罐调和时，需要没置假设干座贮罐。(3)罐容量和形状的标准化： 在一个工厂，最好将贮罐的标难容量确定为假设干等级，使贮罐的尺寸标准化，以便采用一样而使维修简单化及备件品种单一化，使设计统一化及布局美观化等，提高综合平安性和经济效益2。2.2.4入出厂设备 硝化甘油是危险化学品，它由甲苯和硝酸为原料来制备，所有的物料都是具有一定的危险性，所以用来运输物料的入出厂设备都要做好一定的防火防爆的设计，但凡入出厂设备都要做好登记。2.2.5废物处理设备在生产硝化甘油的过程中会会产生一定的废液和废气，根据的有关规定，对于废物处理都有一定的要求，对于不同状态的废物也有不同的要求。对于*种废物选择哪种最正确的、实用的方法与诸多因素有关，如废物的组成、性质、状态、气候条件、平安标准、处理本钱、操作及维修等条件。虽然有许多方法都能成功地用于处理危险废物，但常用的处理方法仍归纳为物理处理、化学处理、生物处理、热处理和固化处理。物理处理：物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的构造，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态，包括压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取等方法。化学处理：化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分，从而到达无害化，或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态。其目的在于改变处理物质的化学性质，从而减少它的危害性。这是危险废物最终处置前常用的预处理措施，其处理设备为常规的化工设备。3、生物处理：生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而到达无害化或综合利用。生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理。与化学处理方法相比，生物处理在经济上一般比较廉价，应用普遍，但处理过程所需时间长，处理效率不够稳定。热处理：热处理是通过高温破坏和改变固体废物组成和构造，同时到达减容、无害化或综合利用的目的。其方法包括焚化、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等。热值较高或毒性较大的废物采用燃烧处理工艺进展无害化处理，并回收燃烧余热用于综合利用和物/化处理以及职工洗浴、生活等，减少处理本钱和能源的浪费。固化处理：固化处理是采用固化基材将废物固定或包覆，以降低其对环境的危害，是一种较平安地运输和处置废物的处理过程，主要用于有害废物和放射性废物，固化体的容积远比原废物的容积大。2.2.6附属设备办公室、试验室从平安的角度出发，硝化甘油生产厂的附属设备都与生产设施分开，一般设在大门附近，这样对来访者保守生产设备的也是有好处的。2.3厂区间距平安设计2.3.1硝化甘油储罐与建筑物的防火间距根据以下两个表格，再根据硝化甘油的物理和化学性质来确定相应的储罐。GBJ16-87建筑设计防火规2001年版第4.4.2条甲、乙、丙类流体储罐、堆场与建筑物的防火间距表 耐火防火间距m等级名称一个罐区或堆场的总储量m3一、二级三级四级甲、乙类液体1-5051-200201-10001001-5000121520251520253020253040丙类液体5-250251-10001001-50005001-25000121520251520253020253040注:(1)防火间距应从建筑物最近的储罐外壁、堆垛外缘算起。但储罐防火堤外侧基脚线至建筑物的距离不应小于10m。(2)甲、乙、丙类液体的固定顶储罐区、半露天堆场和乙、丙类液体堆场与甲类厂库房以及民用建筑的防火间距，应按本表的规定增加25%。但甲、乙类液体储罐区、半露天堆场和乙、丙类液体堆场与上述建筑物的防火间距不应小于25m，与明火或散发火花地点的防火间距，应按本表四级建筑的规定增加25%。(3)浮顶储罐或闪点大于120的液体储罐与建筑物的防火间距，可按本表的规定减少25%。(4)一个单位如有几个储罐区时，储罐区之间的防火间距不应小于本表相应储量储罐与四级建筑的较大值。(5)石油库的储罐与建筑物、构筑物的防火间距可按石油库设计规的有关规定执行。2.3.2库房、储罐、堆场与厂道路的防火间距根据以下表格，再根据自身厂区来确定相应的防火间距。GBJ16-87建筑设计防火规2001年版第4.8.3条库房、储罐、堆场与厂外铁路、道路的防火间距表防火间距m铁路、道路厂铁路线中心线厂道路路边主要次要名称液化石油气储罐351510甲类物品库房30105甲、乙类液体储罐251510丙类液体储罐易燃材料堆场20105可燃、助燃气体储罐20105注：(1)厂铁路装卸线与设有装卸站台的甲类物品库房的防火间距，可不受本表规定的限制。(2) 未列本表的堆场、储罐、库房与铁路、道路的防火间距，可根据储存物品的火灾危险性适当减少。3.生产工艺流程的平安设计3.1生产流程的组成工艺流程方框图硝化甘油合成工艺流程方框图3.2生产装置的组成及平安 生产硝化甘油的主要生产装置由以下几局部组成：1氨压缩机2.氨蒸发器3.空压机4.甘油保温水槽6.甘油恒液位槽7.硝化酸扬液器8.螺旋板冷凝器9.喷射硝化器10.蛇管冷却器11.套管空冷器12.离心别离机13.平安液位槽14.洗涤塔15.中间别离器16.接料槽17.旋液别离器18.液体稀释机19.予洗槽20.曲道池。3.2.1主要生产过程1.硝化：硝化是硝化甘油生产的主要工艺过程，是生产的关键工序，硝化情况如何，在很大程度上决定着生产平安、得率和质量。各种工艺方法的不同，主要区别在于所采用的硝化器不同。甘油与混酸的硝化存在着复杂的副反响，当然，副反响越少越好，关键在于确定合理的混酸成分和掌握好硝化系数3。在一定的工艺设备条件下，硝化系数与硝化温度之间有着密切的关系。生产时通常通过调节温度及压力来稳定硝化系数。甘油以硝硫混酸作为硝化剂，在硝化器中进展酯化反响(俗称硝化)。反响式为：C3H5(OH)3+3HNO3-C3H5(ONO2)3+3H2O+Q在硝化反响的同时，还伴有磺化、氧化、水解等副反响，这些副反响直接影响到生产的平安。特别能加速酸性硝化甘油的分解，直至造成爆炸事故，历史上这样的教训已发生不少。副反响倾向的大与小，主要取决定于废酸的组成。在实际生产中，常通过控制合理的混酸成分(硝酸占49，硫酸占51)和硝化系数(混酸与甘油的质量比为5：1)来减少副反响和防止事故的发生。 另外硝化过程是一放热过程，反响速度快，放热也快。因此必须采取有效的传热方式，迅速散发反响放出的热，并通过剧烈搅拌反响物，使热量均匀分散，防止由于局部过热而导致硝化甘油分解、爆炸。2.别离：硝化反响完成后，硝化甘油与废酸处于乳化状态，应使两相迅速别离，才能及时将酸性硝化甘油进展安定处理。硝化反响完成后，硝化甘油与废酸处于乳化状态，应使两相迅速别离，才能及时将硝化甘油进展安定处理。硝化甘油和废酸别离的原理是基于它们之间的比重差和互溶性小的特点，应用重力或离心力的作用，使其别离。在此，可视硝化甘油与废酸的乳化程度而采用不同的方法和设备。如在连续法生产中，由于硝化时乳化程度较差且生产量不大，采用了静止别离法，在容器式连续硝化法中，由于硝化甘油乳化程度比较好而且生产速度快，所以采用离心别离机进展别离，才能满足生产要求。3.洗涤安定处理：从废酸中别离出来的硝化甘油含有10左右的酸类杂质，通过预洗(冷水洗涤)、温水洗涤和碱洗3个过程，除去硝化甘油中的酸类杂质，并使硝化甘由呈微碱性，以到达安定要求。因此洗涤也称安定处理。从废酸中别离出来的酸性硝化甘油约含有10%的酸类杂质，由于工艺手段不尽一样，其含酸量也不一致，连续硝化法硝酸和硫酸约占8.6%和0.5%，而喷射硝化法硝酸和硫酸约占8%和2%。安定处理的目的在于除去酸性硝化甘油中的酸类杂质，使硝化甘油称微碱性，到达阿贝尔实验合格。4.接料：承受洗涤排出的硝化甘油，并贮存于接料槽中，等待分析结果。分析合格后，按生产需要，输送到使用工房。5.输送：输送硝化甘油在各工艺过程中都存在。硝化甘油在输送过程中是较危险的。现采用水喷射器使硝化甘油和水形成乳化液后再输送，则比较平安。乳化完全时，具有不易起爆和传爆的特点。6.废酸后别离 ：经别离后排出的废酸中仍会有少量硝化甘油及甘油二硝酸酯等低级硝酸酯，后者可以继续反响生成少量硝化甘油。在后别离过程中，这些硝化甘油被别离出来漂浮在废酸面上。为了回收这局部硝化甘油和提高废酸的安定性一般应设置废酸后别离工序。3.2.2生产方法中的选择和装置 因硝化反响是非均相的，故要求甘油分散性好，反响时放出的大量热，要求有足够的冷却设施；为减少副反响，要控制废酸的成分，反映在工艺上就是要控制好硝化系数；为确保平安生产，要有指示和控制温度的仪表等；为防止突然升温引起事故，要求有自动停料及平安放料等设施。因此选择硝化器时，必须根据硝化反响的特点及上述要求来确定其构造。现在工业生产中有几种典型的硝化器：(1)连续式硝化器，其特点是无机械运转局部，甘油用压空喷雾分散；传热传质亦靠压空搅拌及蛇管冷却器进展冷却；有接触温度计指示反响温度，并和平安开关连接，混酸一次参加，甘油人工控制。缺点是：在制量时，酸性硝化甘油的停留时间长、与废酸接触时间长。生产效率低。(2)机械搅拌连续硝化器，其特点是利用机械搅拌使甘油高度分散在混酸中，生成的硝化甘油与废酸形成钝感的乳状液，可防止爆炸，平安生产。甘油与混酸连续定量的流入，硝化混合物不断流出。传热传质靠搅拌器强化，有足够的冷却面，自动控制程度较高，人员隔离操作，较连续法平安、产量大。其缺点是动力消耗大，设备较复杂。(3)压空搅拌连续硝化器，特点是用压空代机械搅拌，设备较小，构造简单，在制量上较机械搅拌法少。但搅拌不够强烈，有温度不均之缺点。(4)喷射硝化器，特点有：利用废酸外循环冷却，以吸收反响热，故硝化过程的温度，直接由甘油与硝化酸的加料比来确定，利用硝化系数与温度之间的线性关系来控制硝化温度，使控制简化可靠。喷射器混合均匀，甘油分散性好，有利于反响进展，充分发挥了甘油硝化反响快的特点，故停留时间大大缩短，消除了局部过热。停留时间短，生产效率高，在制量大为减少，如产量为750公斤/小时的硝化系统，在制量只有14公斤左右。由于喷射硝化时甘油是靠硝化酸高速流动产生之负压抽吸进喷射器的，所以减少了由硝化细数破坏造成的危险性。设备简单，投资减少，加工容易3。3.3主要生产方法的中危险防措施3.3.1喷射硝化法过程中的危险 喷射器倒酸，喷射器倒酸：指硝化酸倒入吸入甘油管进而造成爆炸事故。造成这一事故的原 因有三种 : 1.硝化后的酸性硝甘废酸乳浊液管道受阻,负压变正压。这可以由最低真空度 (一般 定为180mm汞柱)自动停顿硝化2.操作失误。正确停顿硝化的顺序是当是先停冷冻水，关闭甘油流量计，降低真空度，按停料按钮，降低酸流量3分钟，关闭硝化酸。在任何情况下不许先停硝化酸。即便是停完甘油一再停或降硝化酸流量一再按停料按钮,也会发生倒酸引起爆炸。这是因为停完硝化酸没有按停料按钮,系统仍属真空,一按按钮,真空系统破坏,硝化酸返回喷射器甘油入口处而发生反响并立即爆炸3.喷射器下部管路安装坡度不够或局部存酸, 即使正确停料也会发生倒酸。 道理同上。为防止倒酸, 喷射器上的补加空气管上还要安装逆止阀。严格控制甘油温度喷射硝化是在保持硝化酸流量一定的条件下调整甘油流量控制硝化温度,进而到达控翻硝化系数。而甘油粘度随温度变化很大。假设为了缩短甘油预温时间, 采用提高甘油预温水漪的方法,十分有害。因为这样会使甘油温度不均匀, 局部甘油温度过高,在硝化时流量加快,硝化系数破坏。而这时往往会使硝化温度突然下降,又会进一步加大甘油参加量，这就造成了硝化系数破坏的爆炸事故4。3.3.2别离过程的危险 确保离心机的平安运转。在我国目前的条件下,工业生产均采用了高效平安的离心别离法 , 离心别离后废酸中的游离硝甘在0.1% 以下。为到达较好的别离效果，一要选择适当的别离温度,二要加强混酸和硝化酸的沉淀,到达酸和水一样清，三要每天用水冲洗,定期去除离心机的沉渣,四要加增离心机的维护保养,每天检查一次润滑和振动情况 ,用百分表检查, 振动不超过五道。 防止冻结的硝化酸进入离心机硝化后的硝甘和废酸乳浊液管路坡度要平稳下降,并在每次硝化完后保持管路放空,防止管路有积存的硝化酸。 一方面防止倒酸, 另一方面冬季废酸在一 20 以下要冻结,即便是有少量积存冻结,也会在一开场投料时造成一局部冰渣进入离心机,进而破坏了别离性能。离心机进冰而发生离心机严重逆流将导致爆炸事故。防止离心机出口的废酸管路堵塞和废酸管积酸。离心机别离后的废酸直接进入废酸后别离器或旋液离器进展废酸后别离,以除去废酸中游离的硝化甘油。在生产过程中假设后别离器废酸入口开关未开或者废酸管路中原有废酸冻结而堵塞，就会发生严重事故,引起离心机严重烧蚀。离心机出来的废酸管路坡度一定要均匀向下,不留积 酸,以杜绝硝甘游离分解而发生爆炸事故。一公斤停料平安装置别离后的硝甘有的是用水直接喷射进入第一水洗塔,有的是直接进入预洗器而进展第一次水洗。前者是用一公斤过载停料装置,即当喷射水压力变化,喷咀堵塞,洗涤塔能力降低,输送管受阻,离心机故障等原因引起离心机溢流的硝甘数量超过一公斤时即能停顿硝化，起到平安保护作用。后者是运用离心机逆流至一个预先装好水的小罐中,促使温度升高而联锁停顿硝化, 其原因比较单一 ,只是离心机本身性能破坏或过载造成,也起到了平安保护作用。严禁刷洗离心机水进入后别离器以往曾发生过屡次分解爆炸事故。当前各厂均采用了进酸开关与开关联锁方法。悬液别离器入口开关不关闭,刷洗水开关打不开,杜绝了这一事故5。3.3.3安定处理平安技术 安定处理工艺的选择。安定处理工艺总的开展方向是连续高效低耗紧凑和平安, 在制品量逐渐减少。安定处理工艺中连续法洗涤设备已被淘汰，现行的和有开展方向的两种工艺。1.喷射洗涤工艺里尔逊硝化法采用喷射洗涤，用水作为喷射能力，借喷射能将N G 吸入喷射器。在喷射器两相发生强烈湍动、分散和混合。相接触面因此而扩大,外表更新加 快进展传质,效能很高。据试验，喷射器用于非均相两相混合, 可使液滴平均直径达 到0.37-2.8毫米，两相接触比外表增大很多，这是最有希望的一种方法。由于对喷射器的平安使用可以说还没有完全认识，至今并没有完全推广。2.喷射筛板萃取塔与中间别离器这是目前国外普遍采用的方法, 除了存油量大于喷射洗涤外，仍为一种连续、高效、平安的工艺。严防生产中断水。目前国均以压缩空气作为喷射器的动力来造成负压，把N G和洗涤水同 时吸入喷射器，然后喷出混合进入鼓泡区进展传质洗涤。这时一旦断水，空气喷射器只抽硝甘并抽断水管空气进入洗涤塔。压空从喷咀的喷出速度很高, N G依滴所获得的动能就 很大，爆炸就成必然的了。为防止断水，应设置洗涤水流量下限警报装置。从空气喷射器的性能看，硝化甘油先用水喷射乳化，然后一 起进入洗涤空气喷射器对平安更为有利。另外，加酸返洗一定要实现远距离加料4。3.3.4机械原因导致硝化甘油的危险性增加和处理措施 硝化甘油在60以上热分解开场显著，当受到200以上的高温作用时，便会立即急速分解而爆炸。特别是酸性硝化甘油热分解的危险性更大。例如焊接未处理干净的硝化甘油设备、管道；用蒸汽直接熔化冻结的硝化甘油废酸管道以及在硝化器发生的局部过热分解等，都会引起爆炸。硝化甘油具有很高的机械感度，对于机械冲击、摩擦和震动都很敏感。在常温下只要有2Jcm2的机械冲击力作用于硝化甘油即可引起爆炸。为预防上述类似机械原因引起的生产事故，除了从设计、施工、安装等方面通过周密考虑进展预防外，在生产工房，不许存放起爆物品以及与生产无关的用具。进入生产工房的人员不得穿硬底鞋和携带硬质物件。生产使用的工具应是软质的，操作时应注意轻放，在有硝化甘油的物件上严禁敲击。检修残存有硝化甘油的设备管道时，必须将硝化甘油彻底处理干净前方可进展检修。用位差输送硝化甘油时，管道坡度一般应不大于3。输送硝化甘油前、后应用温水冲洗管道。为了预防传爆，在管道上最好安装爆轰隔断器，或用橡胶、塑料软管进展输送。如采用喷射器乳化输送时，应防止空气进入喷射器，以免因气泡受绝热压缩膨胀而造成危险。4.原料和产品储存单元的布局平安设计4.1 生产原料和产品的理化性质简介1.硫酸化学式为：H2SO4，是一种无色无味的油状液体，是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。其中浓硫酸有脱水性和强氧化性。2.硝酸硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸。硝酸易溶于水，常温下其溶液无色透明。纯硝酸为无色透明液体，浓硝酸为淡黄色液体溶有二氧化氮，正常情况下为无色透明液体。有窒息性刺激气味。浓硝酸含量为68%左右，易挥发，在空气中产生白雾，是硝酸蒸汽与水蒸汽结合而形成的硝酸小液滴。露光能产生二氧化氮而变成棕色。有强酸性。能使羊毛织物和动物组织变成嫩黄色。能与乙醇、松节油、碳和其他有机物猛烈反响。能与水混溶。能与水形成共沸混合物。3.甘油丙三醇是无色味甜澄明黏稠液体。无臭。有暖甜味。俗称甘油，能从空气中吸收潮气，也能吸收硫化氢、氰化氢和二氧化硫。遇强氧化剂如三氧化铬、氯酸钾、高锰酸钾能引起燃烧和爆炸。4、硝化甘油一种黄色的油状透明液体，这种液体可因震动而爆炸，属化学危险品。4.2 储存设施根据不同原料和产品的性质和储存方式，将储存设施分为两局部，即原料仓库和产品仓库，分开进展设置2。各仓库功能与规格如表5.1所示。表5.1储存仓库的功能和规格分类储存及成品车间的功能长m宽m高m面积原料仓 库储存甘油罐装504082000储存硫酸罐装储存硝酸罐装产品仓 库储存硝化甘油罐装151582254.3 储存单元火灾危险性分类确定根据总平面布局，生产硝化甘油的所有原料都放置在原料仓库中，硝化甘油储存在产品仓库中。由各生产原料和产品的理化性质可以看出，硫酸、硝酸属于8.1类酸性腐蚀品，甘油属于非危化品，硝化甘油属于爆炸品。根据建筑设计防火规中的表3.1.1 储存物品的火灾危险性分类，即本文中表5.2，该原料仓库和产品仓库均应属于甲类仓库。表5.2 储存物品火灾危险性划分仓库类别储存物品的火灾危险性的特征甲1闪点28的易燃液体2爆炸下限10%的可燃气体3常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质4常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质5遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂6受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质7在压力容器物质本身温度超过自燃点的生产乙1不属于甲类的化学易燃危险固体2闪点2860的易燃、可燃液体3不属于甲类的氧化剂4助燃气体5爆炸下限10%的可燃气体6常温下与空气接触能缓慢氧化、积热不散引起自燃的危险物品丙1闪点60的可燃液体2可燃固体丁难燃烧物品戊非燃烧物品4.4储存单元耐火等级确定根据储存单元的火灾危险类别以及建筑设计防火规中的表3.3.2仓库的耐火等级、层数和面积，即表5.3。本次设计的仓库全为单层仓库，产品仓库的火灾危险类别为甲类，选择耐火等级为一级，面积为225。原料仓库的火灾危险类别也为甲类，选择耐火等级为一级，面积为2000。表5.3仓库的耐火等级、层数和面积储存物类别耐火等级最多允许层数每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积m2单层库房多层库房高层库房库房地下室、半地下室每座库房防火墙间每座库房防火墙间每座库房防火墙间防火墙间甲3、4项一级160-1、2、5、6项一、二级1750250-乙1、3、4项一、二级32000500900300-三级1500250-2、5、6项一、二级528007001500500-三级1900300-丙1项一、二级5400010002800700-三级11200400-2项一、二级不限600015004800120040001000300三级321007001200400-丁一、二级不限不限3000不限150048001200500三级3300010001500500-四级12100700-戊一、二级不限不限不限不限2000600015001000三级3300010002100700-四级12100700-注：高层库房、高架仓库和筒仓的耐火等级不应低于二级；二级耐火等级的筒仓可采用钢板仓。储存特殊贵重物品的库房，其耐火等级宜为一级。独立建造的硝酸铵库房、电石库房、聚乙烯库房、尿素库房、配煤库房以及车站、码头、机场的中转仓库，其建筑面积可按本表的规定增加1.00倍，但耐火等级不应低于二级。装有自动灭火设备的库房，其建筑面积可按本表及注的规定增加1.00倍。石油库桶装油品库房面积可按现行的标准石油库设计规执行。煤均化库防火分区最大允许建筑面积可为12000m2，但耐火等级不应低于二级。本条和本规有关条文中规定的占地面积均指建筑面积。4.5仓库防火间距确实定由于原料仓库和产品仓库都属于甲类仓库，所以根据建筑设计防火规中的表3.5.1甲类仓库之间及其与其它建筑、明火或散发火花地点、铁路等的防火间距，即表5.4，原料仓库与产品仓库之间应相距至少20m。表5.4 甲类仓库之间及其与其它建筑、明火或散发火花地点、铁路等的防火间距m 名称 甲类仓库及其储量 t 甲类储存物品第 3 、 4 项 甲类储存物品第 1 、 2 、 5 、 6 项 5 5 10 10 重要公共建筑 50甲类仓库 20民用建筑、明火或散发火花地点 30402530其它建筑 一、二级耐火等级 15201215三级耐火等级 20251520四级耐火等级 25302025电力系统电压为 35 500kV 且每台变压器容量在10MVA 以上的室外变、配电站工业企业的变压器总油量大于 5t 的室外降压变电站 30402530厂外铁路线中心线 40厂铁路线中心线 30厂外道路路边 20厂道路路边 主要 10次要 5注：甲类仓库之间的防火间距，当第3、4项物品储量小于等于2t，第1、2、5、6项物品储量小于等于5t时，不应小于12m，甲类仓库与高层仓库之间的防火间距不应小于13m。4.6原料和产品仓库布局4.6.1原料仓库布局1.液体储罐之间的布局由于原料中的硫酸与硝酸均储存于储罐中，按照建筑设计防火规的4.1.1条规定，硫酸储罐和硝酸储罐应设置在仓库的边缘或相对独立的平安地带，并设置在该厂全年最小频率的上风侧，布置在地势较低的地方，并与该厂装卸区、辅助生产区、办公区分开布置6。根据建筑设计防火规的表4.2.2 甲、乙、丙类液体储罐之间的防火间距，即表5.5，设定该厂所用储罐为地上式固定顶罐，由于硫酸、硝酸甲类储罐单罐容量小于1000m3，则各储罐间距离至少为0.75D，设单个储罐直径D为3.6m，则距离为2.7m。甘油丙类储罐为0.4D，则距离为1.44m。表5.5甲、乙、丙类液体储罐之间的防火间距m类 别储 罐 形 式固定顶罐浮顶储罐卧式储罐地上式半地下式地下式甲、乙类单罐容量V(m3)V10000.75D0.5D0.4D0.4D不小于0.8mV10000.6D丙类不管容量大小0.4D不限不限注：(1)D 为相邻较大立式储罐的直径m；矩形储罐的直径为长边与短边之和的一半；(2)不同液体、不同形式储罐之间的防火间距不应小于本表规定的较大值；(3)两排卧式储罐之间的防火间距不应小于3.0m；(4)设置充氮保护设备的液体储罐之间的防火间距可按浮顶储罐的间距确定；(5)当单罐容量小于等于1000m3且采用固定冷却消防方式时，甲、乙类液体的地上式固定顶罐之间的防火间距不应小于0.6D；(6)同时设有液下喷射泡沫灭火设备、固定冷却水设备和扑救防火堤液体火灾的泡沫灭火设备时，储罐之间的防火间距可适当减小，但地上式储罐不宜小于0.4D；(7)闪点大于120的液体，当储罐容量大于1000m3时，其储罐之间的防火间距不应小于5.0m；当储罐容量小于等于1000m3时，其储罐之间的防火间距不应小于2.0m。2.液体储罐与其泵房、装卸鹤管根据建筑设计防火规表4.2.7甲、乙、丙类液体储罐与其泵房、装卸鹤管的防火间距m，即表5.6，由于该厂硫酸与硝酸的储罐形式为固定顶罐，则其与泵房的防火间距为15m，与汽车装卸鹤管为20m。甘油的储罐形式同样为固定顶罐，其与泵房的防火间距为10m，与汽车装卸鹤管为12m。表5.6 甲、乙、丙类液体储罐与其泵房、装卸鹤管的防火间距m液体类别和储罐形式泵 房铁路装卸鹤管、汽车装卸鹤管甲、乙类液体储罐拱顶罐15.020.0浮顶罐12.015.0丙 类 液体储 罐10.012.0注：(1)总储量小于等于1000m3的甲、乙类液体储罐，总储量小于等于5000m3的丙类液体储罐，其防火间距可按本表的规定减少25%；(2)泵房、装卸鹤管与储罐防火堤外侧基脚线的距离不应小于5.0m。此外，由于甘油不得与氧化剂、复原剂及易燃易爆物品放在一起，而硫酸、硝酸在浓度较高时具有强氧化性，因此甘油和硫酸、硝酸应该隔离放开，则在两者之间设置一面墙。4.6.2 产品仓库布局该厂产品为硝化甘油，其储存方式为用储罐储存。该储罐为压力容器。设定硝化甘油的储罐直径为3.6m，储罐形式为地上式固定顶罐，因此，其储罐间防火间距至少为2.7m。且由于硝化甘油容易凝固，所以其仓库最低温度不得低于15，且阴凉通风，远离火种、热源、防止直射7。其与泵房的防火间距为15m，与汽车装卸鹤管为20m。5.消防平安设计5.1消防通道的具体要求 根据建筑设计防火规(GB50016-2006 )第6.076.011条对于