对环己烷﹑醇酮厂的安全技术设计化工安全课程设计正文毕业论文.doc

化工安全技术基础课程设计
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摘要
本次课程设计是对环己烷﹑醇酮厂的安全技术设计。根据其生产工艺过程分析各生产环节的危险特性，从而确定安全防火重点部位和安全工作重点。并依照《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92和《建筑设计防火规范》GB50016-2006分析确定各生产环节和存储场所的火灾危险类别以对厂区进行合理分区布局：大致可分为：生产区、存储区、生活区及附属设施区四个部分。其次依照上述标准来确定工厂内部主要建、构筑物的耐火等级以及它们之间的防火间距，然后对工厂进行区域规划和总平面布置。选一个有代表性的爆炸危险性厂房根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92对其进行防爆电气的设计；以一有爆炸危险的厂房为研究对象，通过确定泄爆方式，来计算其泄爆面积。最后对某一车间进行灭火器的配置。

关键词：石油化工企业；总平面布置；泄爆面积；灭火器配置

1
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目 录

1前言 3
2工程概况 4
3工程项目分析 5
3.1工艺流程介绍 5
3.1.1生产工艺简述 5
3.2安全防火重点部位 6
3.3安全工作重点 6
3.4工艺环节的划分 7
3.4.1生产区 7
3.4.2仓储设施 8
3.5其他设施 10
4区域划分 12
5 总平面的布置 13
5.1分区布置 13
5.2火灾危险类别的确定 13
5.2.1环己烷、醇酮及生产原料的理化性质简介 13
5.3生产工艺火灾危险分类 15
5.4存储区火灾危险分类 16
5.5耐火等级的确定 16
5.5.1生产区 16
5.5.2储存区 17
5.5.3生活区 17
5.5.4附属设施区 17
6防火间距 19
6.1防火间距设计原则 19
6.2防火间距的确定 19
7爆炸区域的划分 22
8泄爆方式确定及泄爆面积计算 23
8.1泄爆方式 23
8.2泄爆面积的计算 23
9 总结……………………………………………………………………………………...25
参考文献…………………………………………………………………………………..26
附录………………………………………………………………………………………..27
1前言
随着我国环己烷市场的发展，环己烷技术的研发和市场状况成为业内企业关注的焦点。了解国内外环己烷技术发展和市场状况对于企业提高市场竞争力十分关键。环己酮是重要的化工原料,具有高溶解性和低挥发性,可以作为特种溶剂,也是重要的有机化工原料，广泛应用于纤维、合成橡胶、工业涂料、医药、农药、有机溶剂等工业。
本文通过对环己烷、醇酮的生产工艺的研究，分析其生产过程中所存在的主要危险及各个生产环节和存储场所的火灾危险类别，同时也对该化工厂附属设施的建、构筑物的功能进行了设计并对整个厂区进行了区域划分和总平面布局。同时也针对具有爆炸危险的厂房进行了爆炸方式的确定和泄爆面积的计算，详细分析了该生产系统反应过程中由于氧浓度达到爆炸极限而可能产生的重大火灾爆炸事故，为整个化工厂的布局设计提供了科学的依据。
对该工厂进行防火防爆研究是基于全方位的考虑，即综合研究了该类工业企业中潜在的诸种火灾爆炸危险因素从而对该厂进行防火防爆设计。在对该化工厂的整体布局设计时充分考虑了工厂内主要建、构筑物的火灾危险类别、建筑物的耐火等级以及它们之间的防火间距，使各项指标符合现行的安全标准，进而以防火防爆技术为基础，对厂区进行合理的布局。
3
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2工程概况
该环己烷﹑醇酮厂位于辽宁省康平县同类化工性质的工业园区内。园区北侧为公路，东西方向为相邻的同类化工厂，南侧为郊外，距离工业园区北侧的200m有居民区。区内有各类大中型化工厂，并具有与化工生产配套的设施以及供水、供电等，适合建设化工厂。该工业园区所处的地理位置属于北温带，这个地区一年中的主导风向为西北风，冬季最低气温为-26℃，夏季最高气温为32℃。
该环己烷﹑醇酮厂总平面设计为长方形，长375m，宽227m，占地面积为85125㎡。整个化工厂划分为生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域。

3工程项目分析
3.1工艺流程介绍
3.1.1生产工艺简述
该生产工艺以苯为原料，通过加氢生成环己烷，再用空气氧化生产环己醇和环己酮，简称醇酮。简要工艺流程是：将苯和氢通过苯泵和氢压缩机送入主反应器，在催化剂雷尼镍（Ｎips2）的作用下，进行苯加氢反应，生成环己烷。其方框流程图如图3.1所示。其反应温度186～200℃，反应压力2.0～3.1MPa，保持氢分压0.6MPa不变。反应后的气体进入后反应器继续反应，以提高转化率。从后反应器出来的环己烷蒸气经冷凝后，进入稳定塔蒸馏提纯得环己烷。
将所得环己烷和混合气（循环气和新鲜空气的混合气）送入氧化反应器，环己烷与混合气中的氧进行氧化反应，生成环己基过氧化物和少量的环己醇、环己酮。有四台氧化反应器，一、二、三、四氧化反应器的反应温度依次是181℃、175℃、167℃、166℃，反应压力均是1.9MPa。氧化反应产物经预浓缩、氧化洗涤、脱水后送入脱氧化反应器，在催化剂铬酸叔丁酯的作用下进行反应，生成环己醇和环己酮，简称醇酮。醇酮产物经脱环己烷、精馏后，得到产品醇酮。其工艺流程框图如图3.1所示。
雷尼镍
苯
稳定
后反应
加氢
环己烷
氢气

循环气
氧化洗涤
预浓缩
氧气
混合

空气
催化剂

精馏
脱环己烷
脱过氧化
脱水
醇酮

图3.1 环己烷、醇酮生产工艺方框流程图

该装置的物料苯、氢、环己烷均是易燃易爆物质；环己醇、环己酮可燃可爆。苯、环己烷、醇酮都有毒。活性雷尼镍催化剂遇空气能自燃；催化剂铬酸酐有强腐蚀性
3.2安全防火重点部位
加氢反应器
苯加氢反应在反应器中进行，由于苯和氢都是易燃、易爆物质，且反应温度和压力都较高，如果控制不好，是很危险的。反应器设有联锁控制系统和水喷淋系统。
氧化反应器
在四个反应器中，环己烷直接用空气进行氧化反应。因环己烷易燃、易爆，又有空气存在，所以危险性很大。氧化反应后的尾气容易形成爆炸性混合物，因此在四个氧化反应器的上部，都应设有测尾气中氧含量的在线分析仪，控制尾气中的含氧量在3.5%（体积）以下，超限发出声光报警。为控制好进入氧化反应器的混合气中的氧含量，在气-气混合器的出口，设有测混合气中氧含量的在线分析仪，控制其含氧量在15%（体积）以下。氧化应器设有联锁控制系统及水喷淋、蒸汽灭火设施。
脱过氧化反应器
环己基过氧化物的分解反应在脱过氧化反应器中进行，反应温度92℃，反应压力0.03MPa。因为有大量环己烷存在，所以有危险。该反应器处曾发生过火灾事故。原因是在维修动火时，碰开了快开式取样阀，泄出的环己烷被明火引燃而发生火灾。该反应器设有联锁控制系统和水喷淋系统。
3.3安全工作重点
加氢反应器
平稳控制反应温度不超过200℃，反应压力不超过3.1MPa，保持氢分压0.6MPa不变。所用催化剂雷尼镍遇空气能自燃，因此必须杜绝外漏。主反应器设有测液面用的钴（60）射线源，标记要醒目、明显，保护铅层要完整。并要定期对现场的射线剂量进行监测，如有超标，要立即查找原因，尽快整修。应定期检查水喷淋系统，保持好用。定期用高温测厚仪检测壁厚，并做好记录，如有问题，要及时处理。
氧化反应器
严格控制四个氧化反应器的反应温度和反应压力，不超温、超压。控制混合气中的氧含量在15%以下，严格控制氧化尾气中的氧含量在3.5%以下，要保证水喷淋和蒸汽灭火系统好用。
脱氧化反应器
平稳控制反应。联锁控制系统和其它安全装备要保证处于良好状态。水喷淋系统要保证好用。
其他部位
氢气压缩机的联锁控制和安全附件要保证好用，杜绝泄漏。苯泵和环己烷泵要平稳运转，不产生摩擦、憋压；密封完好，不泄漏。进入循环气压缩机的循环气中的环己烷含量要控制在0.4%以下。废催化剂雷尼镍要排入废催化剂处理池及时处理，处理完后及时运出装置区。配制催化剂用的铬酸酐腐蚀性很强。苯、氢、环己烷的管线阀栏、阀门等部位发生跑、冒、滴、漏很危险，要经常检查其泄漏情况，一旦发现有漏点，要立即堵漏。装置区内设置的水幕，要定期检查，保持好用。
3.4工艺环节的划分
3.4.1生产区
根据环己烷、醇酮的生产工艺流程将整个生产过程划分为两大部分，环己烷的工艺流程分为三个步骤：加氢、后反应、稳定，进而获取醇酮的工艺流程分为八个步骤：混合、氧气、预浓缩、氧化洗涤、脱水、脱过氧化、脱环己烷、精馏。由于冷凝和蒸馏是为了提纯环己烷，可以将其列为一个生产车间，预浓缩、洗涤、脱水、脱氧化可以将其定为预浓缩—脱过氧化工段，脱环己烷、精馏为去除环己烷杂质提纯醇酮，每个生产环节为一个厂房，依次编号为1号、2号、3号、4号厂房。各生产车间的功能与规模见表3.1。

表3.1 各个生产车间的功能与规模
生产车间功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡㎡）
苯和氢气在雷尼镍催化加氢生产环己烷
40
30
8
1200
环己烷蒸气经冷凝，进入稳定塔蒸馏提纯
40
36
8
1440
环己烷、混合空气在氧化反应器中反应
50
40
8
2000
预浓缩、氧化洗涤、脱水后送入脱氧化反应器脱环己烷、精馏，提纯醇酮
60
60
8
3600
3.4.2仓储设施
为了方便工厂的生产与成品的管理，所以在厂内设计有储存车间和成品车间。储存车间是为了储存氢气，储存车间是为了储存原料苯和环己烷，储存车间是为了储存催化剂雷尼镍，储存车间是为了储存催化剂铬酸酐。成品车间是为了放置醇酮（环己醇、环己酮）。下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍
苯
苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。苯蒸气与空气形成爆炸混合物，爆炸极限1.5%～8.0%（体积）。遇明火、高热极易燃烧爆炸。苯类的贮槽或贮藏室要有避雷装置，防火，挂有“严禁烟火”标志。因此贮运时应远离火种、热源，避免阳光直晒。能与氧化剂，如氧气、过氧化钠发生剧烈反应，通风的库房提供充分的局部排风和全面通风，避免与氧化剂接触。
氢气
氢气是无色并且密度比空气小的气体，难溶于水。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。氢气的爆炸极限是4%-74.2%，属于甲类贮存物质。建筑物顶部或外墙的上部设气窗或排气孔。本实验用氢气瓶储存，容积为40升左右的小气瓶，钢瓶氢气应存放在无明火、远离热源和通风良好的地方。
环己烷
环己烷存在于某些石油中，无色流动性液体。有汽油气味，密度0.799。熔点6.5℃，沸点81℃，易挥发和燃烧，不溶于水，溶于多种有机溶剂。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.3%~8.3%（体积）。没有腐蚀性，可以用铁、软钢、铝或不锈钢、镀锌铁桶(每桶净重不超过150公斤)等容器存储和运输，贮存库房不超过28℃，应密封存储于阴凉、通风良好的场所，远离火源、热源，防止阳光直射。
环己醇
环己醇外观无色、有樟脑气味、晶体或液体，熔点是25.2℃，沸点160.9℃，微溶于水对人的眼、鼻、咽喉有刺激作用。液态的本品对皮肤有刺激作用，本品可燃，具刺激性，遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。本品为可燃性溶剂，因此存放于阴凉、干燥、通风处。贮运时要注意防水、防晒、防火，并按有毒易燃品规定处理。
环己酮
环己酮无色透明液体，带有泥土气息。具有强烈的刺鼻臭味，与空气混合爆炸极限3.2%～9.0%（体积），易燃易挥发。熔点：-45℃，沸点：155.6℃，环己酮在催化剂存在下用空气、氧或硝酸氧化均能生成己二酸HOOC（CH2）4COOH，采用铁桶包装。应贮存于阴凉通风处，并与强氧化剂隔离堆放，桶装堆垛应注意留有墙距，柱距及必要的防火检查走道。对金属无腐蚀性，可用铁桶储存，并可用槽车运输。

活性雷尼镍
活性雷尼镍为中等程度的可燃性，遇空气自燃，有水存在的情况下部分活化并产生氢气易结块，长久暴露于空气中易风化，50Kg/或100Kg/内封塑袋铁桶或塑料桶；水封存属危险品，禁与易燃物堆放及运输；禁渗漏，存放在阴凉干燥房内；采用棚车运输；禁倒置。
铬酸酐
铬酸酐为强氧化剂，不燃，具有强的腐蚀性，与易燃物（苯等）和可燃物会发生剧烈反应；与还原物质，如镁粉、铝粉等混合后经摩擦或撞击，能引起燃烧和爆炸。
根据环己烷和醇酮（环己醇和环己酮）生产工艺流程要求及原料的性质和储存方式，分成以下的原材料以及产成品库，整个仓储设施区共有5个库房，编号分别为6号、7号、8号、9号库房，依次存放苯和环己烷、氢气、雷尼镍催化剂、铬酸酐、醇酮（环己醇、环己酮）。各个建筑物功能与规格如表3.2所示。
表3.2储存车间的功能和规格
储存及成品车间的功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡）
氢气
25
25
8
625
苯、环己烷
25
20
8
500
活性雷尼镍
15
10
8
150
铬酸酐
15
10
8
150
环己醇、环己酮
30
25
8
750
3.5其他设施
为了使化工厂更加完整，更加规范。现设置门卫、办公楼、职工公寓、职工食堂、。各个建筑物的规格如表3.3所示。

表3.3其他设施的名称和规格
名称
长（m）
宽（m）
层数
面积（㎡）
门卫
10
10
1
100
办公楼
30
20
3
600
男职工公寓
50
30
4
1500
职工食堂
30
20
2
600
女职工公寓
30
30
2
900

4区域划分
根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92进行区域划分。第3.1.1条 在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻的工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形，风向等条件，合理布置。第3.1.2条 石油化工企业的生产区，宜位于邻近城镇或居住区全年最小频率风向的上风侧。
该厂的设计综合各设计标准将整个厂区分为生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域，在分区布置下充分考虑石油化工企业与相邻工厂和设施的防火间距。本次设计厂址选在辽宁省康平县同类化工性质的工业园区，东西方向与同类企业相邻，北与城乡道路相邻，南与未开发的外郊相邻，所以应考虑厂内危险性较高的设施和库房与相邻企业和道路间的防火间距，对于工厂内则应考虑火灾危险等级较高的生产厂房或库房之间的防火间距，根据《建筑设计防火规范》表3.1.1（附录ⅠA1）［2］，由于当地主导风向为西北风，距离工业园区北侧的200m有居民区，所以在综合考虑的情况下将工厂的生产区设计在远离城镇或居住区的且在全年最小频率风向的上风侧，即居民区的南侧。

5 总平面的布置
5.1分区布置
根据工厂生产和生活的要求，充分考虑火灾爆炸危险以及员工的人身安全和企业的财产安全等多方面因素，把整个化工厂划分为生产区、存储区、生活区和附属设施区四大区域。考虑该地区的主导风向为西北风，将存储区设置在整个厂区的东南角，该区内共有五个库房，其自东向西，由北向南依次是：氢气存储库，环己醇、环己酮存储库，苯、环己烷存储库，活性雷尼镍存储库，铬酸酐存储库，其编号分别为1、5、2、3、4库房。生产区位于整个厂区的东北部和中部，共五个生产车间，呈折线型分布，在存储区的北部自东向西依次为：环己烷合成车间，环己烷提纯车间，氧化车间，其编号为1、2、3车间；在存储区的西部为：醇酮提纯及预浓缩-脱氧化车间。生活区位于厂区的西北角，主要包括门卫、办公楼、职工公寓、职工食堂。附属设施区则布置在厂区的西南角，主要包括污水处理场、消防水池、锅炉房、变电站。
5.2火灾危险类别的确定
5.2.1环己烷、醇酮及生产原料的理化性质简介
环己烷
分子式：C6 H 12 ，凝固点6.5℃，沸点80.7℃，闪点18℃，相对密度0.78880，折射率1.4266，闪点-18.33(闭杯)，有汽油气味，无色流动性液体，易挥发和燃烧，不溶于水，溶于乙醇和苯。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.3～8.3%（体积）。本品有毒，对中枢神经系统有抑制作用。环己烷对酸、碱比较稳定，在铂或钯催化下，350℃以上发生脱氢反应生成苯，环己烷也可以发生氧化反应，在不同的条件下所得的主要产物不同。火灾危险性为甲类。主要用于制备环己醇和环己酮，在涂料工业中广泛用作溶剂。是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等极好溶剂。可由苯经氢化或由石油馏分中回收而制得。

苯
分子式：C6H6，苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。闪点10～12℃。熔点5.5℃，沸点80.1℃，相对密度0.8765（24℃）。无色易挥发，易燃易爆。不溶于水，溶于乙醇、乙醚等许多有机溶剂。因此，在有水生成的反应中常加苯蒸馏，以将水带出。苯在燃烧时产生浓烟。蒸气与空气形成爆炸混合物，爆炸极限1.5%～8.0%（体积）。火灾危险性为甲类。
氢气
分子式：H2，一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，密度比空气小，难溶于水。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。氢气的爆炸极限是4%-74.2%，点燃时就会发生爆炸（爆炸极限）。火灾危险性为甲类。
.环己醇
分子式：C6H12O，环己醇外观无色，有樟脑气味，晶体或液体，凝固点为25.12℃，低于凝固点为无色针状晶体，沸点161.1℃，蒸汽压（25℃）：0.15kpa，自燃点440℃，爆炸极限(体积)1.32～11.1%；闪点：67.2（开环）、62.8（闭环）；熔点是25.2℃，沸点160.9℃，微溶于水，对人的眼、鼻、咽喉有刺激作用。液态的本品对皮肤有刺激作用，本品可燃，具刺激性，遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。火灾危险性为丙类。
环己酮
分子式：C6H10O，环己酮为无色透明液体，带有泥土气息。具有强烈的刺鼻臭味，与空气混合爆炸极限3.2%～9.0%（体积），易燃易挥发。熔点-45℃，沸点155.65℃，蒸汽压（20℃）：0.53kpa，爆炸极限（体积）1.1～8.1%，闪点：54℃（开环）、33℃（闭环），环己酮在催化剂存在下用空气、氧或硝酸氧化均能生成己二酸HOOC（CH2）4COOH，采用铁桶包装。火灾危险性为乙类。
活性雷尼镍
活性雷尼镍为中等程度的可燃性，遇空气自燃，有水存在的情况下部分活化并产生氢气易结块，长久暴露于空气中易风化，50Kg/或100Kg/内封塑袋铁桶或塑料桶；水封存属危险品，禁与易燃物堆放及运输；禁渗漏，存放在阴凉干燥房内；采用棚车运输；禁倒置。
铬酸酐
为强氧化剂，不燃，腐蚀性强。相对密度：结晶2.7，熔点196 °C，凝固点170~172 °C。熔融时稍有分解；195 °C时分解生成氧化铬；200~250 °C时分解放出氧，生成介于铬酸酐和三氧化二铬之间的中间化合物。遇臭氧形成过氧化物，遇过氧化氢形成氧化铬酸，遇氯化氢形成氯氧化铬。易溶于水、醇、硫酸和乙醚，不溶于丙酮，易潮解。为强氧剂，与有机物接触摩擦能引燃烧。遇酒精、苯即发生燃烧或爆炸。火灾危险性为甲类。
5.3生产工艺火灾危险分类
根据《建筑设计防火规》范表3.1.1（见附录中表A1生产的火灾危险性划分）。可知各分类理由如下：依据对苯、环己烷、氢气、雷尼镍、铬酸酐的上述理化性质可以确定它们的火灾危险类别为甲类；根据本规范还可确定环己醇和环己酮，分别为丙类和乙类。
苯和氢气、催化剂雷尼镍主要作为1号车间的原料；2号车间主要是针对1号车间产物环己烷的提纯；3号、4号主要是对环己烷进行进一步加工处理，因此场内主要的化学危险物质为环己烷，5号厂房主要是为了提纯醇酮，即环己醇、环己酮。根据厂房内所存在的物质的火灾危险类别确定该厂房的火灾危险类别，且当同一房间内，布置有不同火灾危险性类别的设备时，房间的火灾危险性类别，应按其中火灾危险性类别最高的设备确定。
综上所述，各厂房的火灾危险类别分别为：1号厂房甲类、2号厂房甲类、3号厂房甲类、4号厂房甲类、5号厂房乙类。根据《建筑设计防火规范》（2001年版）表3.1.1可知苯加氢、提纯环己烷、环己烷氧化等反应均属于甲类生产，理由如下：气体的爆炸下限小于10%；苯、环己烷属于甲类火灾危险性物质；其它原料物质及副产物都为甲类火灾危险性。
根据以上分析，结合工艺装置各阶段中的物质种类，由于从加氢反应到脱氧化，装置中都有环己烷等甲类物质，环己醇属于丙类物质、环己酮属于乙类的物质，因此提纯醇酮环节属于乙类火灾危险。
5.4存储区火灾危险分类
根据《建筑设计防火规范》表3.1.1有：
1.氢气的爆炸极限4％～74.2％，因此6号库的火灾危险性为甲类；
2.苯的闪点-11℃且是无色易挥发和易燃液体，所以7号库的火灾危险性为甲类；
3.活性雷尼镍遇空气自燃，所以8号库的火灾危险性为甲类；
4.铬酸酐为强氧化剂，所以9号库的火灾危险性为甲类；
4.环己醇液体闪点：67.2（开环）、62.8（闭环），环己酮液体闪点：54℃（开
环）、33℃（闭环），所以10号库的火灾危险性为乙类。
综上所述：存储区共有四个库房，根据库房内所存储的物质的火灾爆炸危险类别可确定每个厂房的火灾危险类别依次为6号甲类、7号甲类、8号甲类、9号甲类、10号乙类。
5.5耐火等级的确定
5.5.1生产区
根据生产区厂房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》第3.3.1条的表3.3.1确定各厂房的耐火等级及厂房面积。本次设计厂房均为单层厂房，1号、3号厂房火灾危险类别为甲类，选择耐火等级为一级，且均为一层，厂房面积分别为1200㎡、2000㎡，2号、4号厂房为甲类，选择耐火等级为二级，且均为一层，故厂房面积分别为1440㎡、1600㎡，5号厂房为乙类，选择耐火等级为二级，厂房面积为2000㎡
5.5.2储存区
根据库房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》第3.3.2条库房的耐火等级、层数和建筑面积表3.3.2确定各库房的耐火等级及库房面积。6号为甲类2项，选择耐火等级为一级，面积为625㎡，7号为甲类1项，选择耐火等级为一级，面积分别为500㎡； 8号为甲类3项，选择耐火等级为一级，面积为 150㎡；9号为甲类5项，选择耐火等级为一级，面积为 150㎡；10号为乙类1项，选择耐火等级为二级，面积为750㎡。
5.5.3生活区
根据《建筑设计防火规范》，生活区的建筑可以依据民用建筑确定耐火等级和面积（见附录Ⅰ中表A5民用建筑确定耐火等级和面积）。办公楼、职工宿舍，职工食堂等是人员较为密集的地方，确定耐火等级为二级，面积分别为900㎡、2500㎡、1500㎡；门卫室面积100㎡，其他建筑面积见表5.1。
5.5.4附属设施区
根据《建筑设计防火规范》第3.3.12条，除锅炉的总蒸发量小于等于4t/h的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑外，其它锅炉房均应采用一、二级耐火等级的建筑。因此，锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑。第3.3.13 油浸变压器室、高压配电装置室的耐火等级不应低于二级，其它防火设计应按现行国家标准《火力发电厂和变电所设计防火规范》［3］GB50229等规范的有关规定执行。确定锅炉房和变、配电站的耐火等级分别为一级、一级，面积分别为300㎡和300㎡。其他设施的耐火等级面积详见表5.1。

表5.1化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积
项目
类别
建筑物名称
火灾危
险类别
耐火
等级
层数
面积(m2)

生
产
区
生产车间1
甲类
一级
单层
1200
生产车间2
甲类
二级
单层
1440
生产车间3
甲类
一级
单层
2000
生产车间4
甲类
二级
单层
1600
存
储
区

储存库1
甲类
一级
单层
625
储存库2
甲类
一级
单层
500
储存库3
甲类
一级
单层
150
存储库4
甲类
一级
单层
150
储存库5
乙类
二级
单层
750

生
活
区

门卫

三级
单层
100
办公楼

二级
三层
900
男职工公寓

二级
四层
900
职工食堂

二级
三层
600
女职工公寓

二级
二层
400
附属
设备区
变﹑配电站

一级
单层
300
污水处理站

二级
单层
400
水泵站

二级
单层
200
消防水池

三级
——

6防火间距
6.1防火间距设计原则
本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据《建筑设计防火规范》表3.4.1厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距以及表3.5.1甲类仓库之间及其与其他建筑、明火或散发火花地点、铁路等防火间距的要求作为最低标准进行确定。并且只考虑邻近建构筑物之间的防火间距。
生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区内只有甲类和乙类厂房，故应按甲类和乙类厂房间的间距确定厂房间的距离；存储区厂房为甲类和乙类设施，它们与其他建筑之间的防火间距应符合甲类和丙类设施与全厂设施之间的防火间距。
每个分区内各建构筑物之间的防火间距确定以后，要对分区之间的各建构筑物之间的防火间距进行确定。锅炉房可以看作丙类设施，它与变电站之间的防火间距应符合丙类设施与全厂重要性设施之间的防火间距。
6.2防火间距的确定
1 .生产区
根据《化工安全技术手册》［4］、《建筑设计防火规范》，表3.4.1厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距的要求作为最低标准进行确定，结合本次设计工厂的特征，现对该工厂的生产区厂房进行防火间距设计：
生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区内只有甲类和乙类厂房，存储区内有甲类、乙类库房，根据生产厂房甲类—甲类：12m；甲类—乙类：12m，根据这个最低标准确定各生产厂房之间的防火间距。
2. 存储区
该存储区采用仓库内设储罐型存储设备。因此在确定仓库之间的防火间距时直接根据《建筑设计防火规范》表3.5.1甲类仓库之间及其与其他建筑、明火或散发火花地点、铁路等防火间距以及表3.4.1厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距的要求作为最低标准进行确定。
3.生活区
根据《建筑设计防火规范》表5.2.1民用建筑之间的防火间距以及表3.5.1甲类仓库之间及其与其他建筑、明火或散发火花地点、铁路等防火间距和表3.4.1厂房之间及其与乙、丙、丁、戊类仓库、民用建筑等之间的防火间距要求作为最低标准进行确定民用建筑之间以及民用建筑和厂房、仓库之间的防火间距。
4.附属设施区
根据《建筑设计防火规范》表3.4.1确定变配电站与其他建筑之间的防火间距。锅炉房可以看作丙类设施，它与变电站之间的防火间距应符合丙类设施与全厂重要设施之间的防火间距
7爆炸区域的划分
取氢气储藏库进行防爆选型。
根据氢气的性质，在溢出时它们与空气混合易形成爆炸性混合物，该区域的主要泄露物质为氢气，依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》可知，本次将该区域存在第二级释放源，即第2.2.3条预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源，可划为第二级释放源；第2.2.1条，在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境；根据爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定，本区域通风良好。以释放源为中心，半径为4.5m，地坪以上至封闭区底部的空间和距离封闭区外壁3m，顶部的垂直高度为4.5m的范围内可划为两区。当释放源距地坪的高度不超过4.5m，顶部与释放源距离为4.5m，及释放源至地坪以上的范围内可划为二区。

8泄爆方式确定及泄爆面积计算
8.1泄爆方式
对1号厂房进行泄爆方式设计，由于1号车间的主要物质为氢气，根据《建筑设计防火规范》第3.6.5条，散发较空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房，宜采用轻质屋面板的全部或局部作为泄压面积。顶棚应尽量平整，避免死角，厂房上部空间应通风良好。
8.2泄爆面积的计算
本次设计选择1号厂房进行泄爆方式的确定，根据建筑设计防火规范第3.6.1条有爆炸危险的甲、乙类厂房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式的厂房，并设置泄压设施。
根据建筑设计防火规范表3.6.3厂房内爆炸危险物质类别与泄压比值氢气应选择C≥0.250（根据表7.1）。本次设计选择0.25。根据泄爆面积计算公式
式（7.1）
式中： A为泄爆面积（m2）；V为厂房的体积（m3）；
C为厂房容积为1000m3时的泄压比（m2/m3）。
根据公式计算蒸发厂房的泄爆面积：
厂房的体积：V=40×30×8=9600m3 ，C取0.25
得： A=1129.24m2
又知，屋顶的面积:A′=40×30=1200m²。
厂房内爆炸性危险物质的类别与泄压比值（m2/m3）
厂房内爆炸性危险物质的类别
C 值
氨以及粮食、纸、皮革、铅、铬、铜等K尘﹤10MPa·m·s-1 的粉尘
≥ 0.030
木屑、炭屑、煤粉、锑、锡等10MPa·m·s-1≤ K尘≤30MPa·m·s-1的粉尘
≥ 0.055
丙酮、汽油、甲醇、液化石油气、甲烷、喷漆间或干燥室以及苯酚树脂、铝、镁、锆等 K尘﹥30MPa·m·s-1的粉尘
≥ 0.110
乙烯
≥ 0.160
乙炔
≥ 0.200
氢气
≥ 0.25
所以采用轻质屋顶泄爆即可。轻质屋顶应小于60Kg/ m²，如可采用石棉板，金属板或其它轻量的不燃性材料。

9总结
本次课程设计是对环己烷﹑醇酮厂进行的防火防爆设计，通过这短短的两周设计和学习，我学习到了许多化工知识，也掌握了一些关于化工企业厂房布局的规范和标准。
首先要了解环己烷﹑醇酮的生产工艺流程来选择合适的厂址，进而对该厂的各个建构筑物进行整体布局。既要满足化工生产的各方面需求，又能不对周围环境造成不良影响，也要考虑企业的安全性和经济性，还得兼顾所有相关建筑和设施，通过一番考虑，提高了我考虑问题的能力，其次还锻炼了我的动手能力，将自己的设计落实到图纸上。更进一步认识到石油化工企业防火防爆设计的重要性，只有在设计时是厂区的各项设计都符合标准要求，才能从根本上预防火灾爆炸事故的发生，保证企业财产以及厂内和邻近企业和居民的安全。
在课程设计的过程中我阅读了许多的规范资料，有《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）、《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-92）和《防爆电气设计规范》（GB50058-92）等，并根据这些资料对化工厂进行区域划分，确定各个区域内建构筑物的功能、火灾危险类、耐火等级、建构筑物面积以及它们之间的防火间距和灭火器的设置，然后对工厂进行总平面布置，最后选择火灾爆炸危险性较大的厂房进行爆炸危险区域划分、防爆电气设备选型、并确定厂房的泄爆方式。设计过程中充分考虑对火灾爆炸事故的预防。让我能够更了解到环己烷﹑醇酮厂的设计、生产过程及生产过程中可能遇到的火灾爆炸危险。
短短两周的学习时间，确实让我收获颇多，既重温了上学期所学到的防火防爆知识，并灵活地应用到实践中来，又学到了与防火防爆相关的知识，充实了我们的实践环节，丰富了所学的知识，极大地拓展了我的知识面。

完稿日期：2014年 12 月18日

参考文献
[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2006
[2]《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008
[3]《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
[4]《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—1992
[5]《房屋建筑制图统一标准》GB/T5001-2001
[6]《总图制图标准》GB/T50103-2001

附录Ⅰ火灾危险类别划分
表A1生产的火灾危险性分类
生产
类别
火灾危险性的特征
项别
使用或产生下列物质的生产
甲
1
2
3
4
5

6
7
闪点小于28℃的液体
爆炸下限小于10%的气体
常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质
常温下受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
遇酸、受热、撞击、摩擦、催化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
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
在密闭设备内操作温度大于等于物质本身自燃点的生产
乙
1
2
3
4
5
6
闪点大于等于28℃，但小于60℃的液体
爆炸下限大于等于10%的气体
不属于甲类的氧化剂
不属于甲类的化学易燃危险固体
助燃气体
能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点大于等于60℃的液体雾滴
丙
1
2
闪点大于等于60℃的液体
可燃固体
丁
1
2
3
对非燃烧物质进行加工，并在高热或熔化状态下经常产生辐射热、火花或火焰的生产
利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行爆炸作其他用的各种生产
常温下使用或加工难燃烧物质的生产
戊