2×2000m3二氯丙烷罐区安全设计与风险分析文献综述

文 献 综 述

本毕设的课题为《22000m3二氯丙烷罐区安全设计与风险分析》，涉及二氯丙烷单罐安全设计，包括罐体选型、结构设计和强度设计、安全附件的设计、自动化控制方案设计；对二氯丙烷储罐区进行总平面布局设计；对二氯丙烷储罐区进行消防设计；利用合适的分析评价方法对二氯丙烷储罐区进行定性、定量风险分析；系统地制定二氯丙烷储罐区安全管理措施。

一、二氯丙烷

1.1性质

企业生产的二氯丙烷，其主要组分为1，2-二氯丙烷。1，2-二氯丙烷为无色液体，有类似氯仿的气味。闪点15℃，熔点一80℃，沸点96.8 ℃，不溶于水，溶于多数有机溶剂;相对密度1.16(水=1)，相对蒸气密度3.9(空气=1);饱和蒸气压5.33 kPa(19.4 C)，临界温度304.3C，临界压力4.44 MPa ;燃烧热1542.8 kJ/mol，引燃温度555℃，爆炸极限范围为3.4%～14.5%。1，2-二氯丙烷蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。

二氯丙烷与氧化剂接触猛烈反应，受高热分解产生有毒的氯化物气体。二氯丙烷传输过程若流速过快，容易产生和积聚静电，会成为点火源而引发爆炸或燃烧。

1.2用途

可作防霉剂或杀菌剂；也是油脂和石蜡多用于油漆稀释剂。

主要用于油漆、油墨，用于配制油漆、油墨、稀释剂及PVC胶粘剂，是一种优良的有机溶剂，可替代二甲苯等苯类的有关用途用于制作无苯香蕉水、天那水、聚胺脂稀释剂等，与苯、酮、酯等有机溶剂相溶。作为氯醇法生产PO的副产物，用于稀料生产的主要原料，用作油漆稀释剂。由于低毒、环保等特性，因此可代替甲苯二甲苯，广泛用于无苯天那水、无苯胶水、无苯油漆等。

1.3事故案例

2016年8月22日19时50分左右，滨州市滨城区山东滨化东瑞化工有限责任公司厂区内，一辆运输罐车在进行二氯丙烷装车作业时发生泄漏中毒事故。现场人员在未佩戴防护用具的情况下进行处置导致中毒，造成1人死亡，3人受伤。经初步分析，事故发生的直接原因是：操作人员未打开罐车气相排空管，错将罐车的进料管（液相）当做排空管接入排空系统，致使进料时罐车内的空气无法排出，充装进的二氯丙烷压缩罐车内气相空间致使压力增大，当拆卸快装接头时，罐车内的二氯丙烷在气相空间压力作用下向外喷出。

二、设计要求

2.1储罐设计要求

根据《GB50160-2018石油化工企业设计防火标准》，二氯丙烷的火灾危险性分类为常压甲B类，且单罐体积为2000m。针对此类型，有：

（1） 储罐应采用钢罐﹐罐组内的储罐不应超过两排；

（2） 罐组应设防火堤，防火堤的耐火极限不得小于3h，防火堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的容积，立式储罐至防火堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半；

（3） 可燃液体的储罐基础﹑防火堤，隔堤及管架(墩)等，均应采用不燃烧材料；

（4） 在使用或生产甲，乙A类液体的工艺装置、系统单元和储运设施区内，应按区域控制和重点控制相结合的原则，设置可燃气体报警系统；

（5） 可燃液体的储罐区、装卸区及化学危险品仓库区应设环形消防车道，当受地形条件限制时，也可设有回车场的尽头式消防车道；

（6） 消防车道的路面宽度不应小于6 m，路面内缘转弯半径不宜小于12 m，路面上净空高度不应低于5 m；

（7） 液化经及可燃液体罐区应设置消防冷却水系统，并应配置移动式干粉等灭火设施；

（8） 当储罐采用固定式消防冷却水系统时，对储罐的阀门、液位计、安全阀等宜设水喷雾或水喷淋喷头保护，移动式消防冷却水系统可采用水枪或移动式消防水炮；

（9） 消防冷却总用水量应按储罐固定式消防冷却用水量与移动消防冷却用水量之和计算;移动消防冷却用水量应按罐组内最大一个储罐用水量确定，并应符合储罐容积小于400 m'时，不应小于30 L/s，大于或等于400 m3小于1 000 m3时，不应小于45L/s;大于或等于1 000 m'时，不应小于80 L/s之规定；

（10）可燃液体的钢罐必须设防雷接地。其中，甲B、乙类可燃液体地上固定顶罐﹐当顶板厚度小于4 mm时，应装设避雷针、线﹐其保护范围应包括整个储罐；

（11）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作电气连接；

（12）防雷接地装置的电阻要求应按《石油库设计规范》(GB50074)、《建筑物防雷设计规范》GB50057)的有关规定执行；

（13）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.可燃液体的管道在进出装置或设施处、爆炸危险场所的边界，管道泵及泵入口永久过滤器，缓冲器等部位应设静电接地设施，汽车罐车和装卸栈台应设静电专用接地线，每组专设的静电接地体的接地电阻值宜小于100 Q。

2.2单罐自动控制系统的设计要求

（1）液化烃的储罐应设液位计、温度计、压力表、安全阀，以及高液位报警和高高液位自动联锁切断进料措施。对于全冷冻式液化烃储罐还应设真空泄放设施和高、低温度检测，并应与自动控制系统相联。

（2）可燃液体的储罐应设液位计和高液位报警器，必要时可设自动联锁切断进料设施；并宜设自动脱水器。

2.3安全附件

（1）安全阀：用于防止设备超压引起爆裂，当容器内压力一旦超过规定，自动排泄容器内介质，使容器内的压力始终保持在最高允许范围之内。

（2）防爆片：当设备内部工作压力超过一定限度，自动破裂泄压，防止发生爆炸。

（3）阻火装置：根据火焰通过狭小孔隙时，热损失增大，燃烧不能继续而熄火的原理，阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置。包括：安全液封、阻火器、止回阀、切断阀等。

2.4罐区平面布置

根据《石油化工企业设计防火标准 GB50160-2008（2018年版）》

（1）工厂总平面应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置。

（2）可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、装卸区或全厂性污水处理场等设施宜布置在人员集中场所及明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧。

（3）中央控制室宜布置在行政管理区。

（4）全厂性的高架火炬宜位于生产区全年最小频率风向的上风侧。

（5）汽车装卸设施、液化烃灌装站及各类物品仓库等机动车辆频繁进出的设施应布置在厂区边缘或厂区外，并宜设围墙独立成区。

（6）罐区泡沫站应布置在罐组防火堤外的非防爆区，与可燃液体罐的防火间距不宜小于20m。

三、罐区安全评价

3.1定量分析方法

3.1.1道化学火灾爆炸指数法

3.1.1.1原理

以已往的事故统计资料及物质的潜在能量和现行安全措施为依据，定量地对工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸和危险性进行安全分析。

3.1.1.2开展方法

（1） 工艺单元：以从损失预防角度来看对工艺有影响的工艺装置的任意主要单元。主要依据为资金密度、潜在化学能（物质系数）、操作压力和操作温度、工艺单元中危险物质的数量、导致火灾爆炸事故的历史资料、对装置起关键作用的单元。

（2） 物质系数MF：表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性。物质系数是由N_F和N_R决定的，分别代表物质的燃烧性和化学活性。当温度超过60℃时，物质系数需要进行修正。

（3） F₁：一般工艺危险值；

F₂：特殊工艺危险值；

F₃：单元危险因素值；

（4） 火灾爆炸指数：FEI=MF*F₃

3.1.2事故树分析法

3.1.2.1原理

事故树分析是一种演绎推理法，把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示，通过对事故树的定性定量分析，找出事故发生的原因。

3.1.2.2开展方法

（1）熟悉系统

（2）调查事故

（3）确定顶上事件

（4）确定目标事故概率

（5）调查原因事件

（6）绘制事故树

（7）定性分析

（8）计算顶上事件发生概率

（9）分析数据

（10）定量分析

（11）制定安全措施

3.2.多米诺

（1）定义

典型的多米诺效应是串联或并联的连环事故。多米诺效应定量分析的方法，是在对事故风险的定量分析中考虑多米诺场景，分析二次事故发生的可能性和后果严重度，与现有安全分析方法的最大区别在于它着重评估各个评价单元之间的相互影响程度。

（2）定量计算

多米诺场景的发生频率：

多米诺效应的个人风险：

3.3保护层分析（LOPA）

LOPA 方法本质通过对化工工艺过程重大事故场景进行风险分析，评估现有的安全保护层是否满足风险控制要求，合理分配风险缩减措施，以及考虑是否增加新的安全保护层。

常结合HAZOP一起使用。

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