摘 要

甲醛属于可燃、易爆及有毒性类物质，然而由于其防腐杀菌性能以及作为脲醛树脂的重要原料被工业与生活广泛需要。工业上生产甲醛的储罐区需要正确合理的安全设计以控制危险源，防止泄露火灾爆炸事故发生，并且需要对整个罐区进行安全评价来优化安全设计。罐区的安全设计与评价对于减少人员伤亡与财产损失具有重要意义。本文主要通过查阅大量文献资料来了解国家相关规定设计规则，熟悉甲醛理化性质，进而对甲醛罐区进行储罐设计和罐区布置的设计。再对罐区进行安全评价首先辨识罐区是否构成重大危险源，并采用TNT当量法及池火灾模型对罐区火灾爆炸进行预测分析，了解其损害程度，再根据事故树分析事故发生的各影响因素，从而对甲醛罐区优化安全设计，提高本质安全化水平。

关键词：甲醛 储罐设计 罐区布置 安全评价

Safety Design and Evaluation of 1200m³ Formaldehyde Tank Area

Abstract

Formaldehyde is a flammable, explosive, and toxic substance. However, it is widely used in industry and life due to its antisepsis and bactericidal properties and as an important raw material for urea-formaldehyde resins.The industrial production of formaldehyde in the storage tank area needs correct and reasonable safety design to control the hazard source, prevent the leakage of fire and explosion accidents, and need to conduct safety assessment of the entire tank area to optimize the safety design.The safety design and evaluation of tank farms are important for reducing casualties and property losses.This article mainly through the review of a large number of literature to understand the relevant national regulations and design rules, familiar with the physicochemical properties of formaldehyde, and then for the formaldehyde tank tank storage tank design and tank layout design.The safety assessment of the tank area first identifies whether the tank area constitutes a major hazard source, and uses the TNT equivalent method and the pool fire model to predict and analyze the fire and explosion in the tank area to understand the degree of damage, and then analyzes the impact of the accident according to the accident tree. Factors to optimize the safe design of formaldehyde tank area and improve the level of intrinsic safety.

Key Words: formaldehyde; Tank design; Tank area layout; Safety Evaluation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 概述 1

1.1 背景介绍 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3研究意义及目的 3

第二章 甲醛储罐设计 4

2.1 储罐选型与选材 4

2.1.1 储罐选材 4

2.1.2 储罐选型 4

2.2 甲醛球罐结构设计 5

2.2.1 甲醛球壳设计 5

2.2.2甲醛球罐壁厚设计 7

2.3 支座设计 9

2.4 人孔和接管 9

2.5 球罐附件设计 10

2.5.1 梯子平台 10

2.5.2 液位计 10

2.5.3 压力表 10

2.5.4 安全阀 11

2.5.5 温度计 11

2.6 小结 12

第三章 甲醛球罐罐区设计 13

3.1 罐区总平面布置 13

3.1.1 储罐区防火间距设计 13

3.1.2 防火堤与隔堤设计 13

3.2 罐区消防系统设计 14

3.2.1 消防道路设计 14

3.2.2 消防水泵设计 14

3.2.3 消防给水管道与消火栓设计 14

3.2.4 消防冷却水系统设计 15

3.2.5 泡沫灭火系统设计 16

3.3 火灾爆炸危险区域划分 17

3.3.1 危险区域划分影响因素 17

3.3.2 罐区危险区域划分 18

3.4 气体报警仪布置 18

3.4.1 检测器的选用 18

3.4.2 报警器的选用 19

3.4.3 检测器的安装 19

3.4.4 报警器的安装 20

3.5 罐区防雷及防静电设计 20

3.6 小结 21

第四章 安全评价 23

4.1 重大危险源辨识 23

4.1.1 甲醛理化性质 23

4.1.2 重大危险源危险辨识 24

4.2 池火灾模型分析 24

4.2.1 池面积 25

4.2.2 燃烧速度 25

4.2.3 火焰高度 26

4.2.4 热辐射通量 26

4.2.5 目标辐射热辐射强度 27

4.3 热辐射危害 27

4.3.1 热辐射对人员危害 27

4.3.2 伤害半径 29

4.4 TNT当量法 30

4.5 事故树分析 33

4.5.1 事故树构建 34

4.5.2 甲醛储罐事故树定性分析 35

4.5.3 结构重要度分析 37

4.6小结 38

第五章 结论和展望 40

参考文献 41

第一章 概述

1.1 背景介绍

甲醛作为一种十分重要的化学物质，可以与众多物质发生反应，并生产出大量重要的化工中间品与衍生产品，无论是其反应后的产品或副产品以及本身都是重要的化工原料，并且还是影响安全卫生的主要因素，它们很多都具有易燃、易爆、易挥发、易流动扩散、易产生静电和有毒等特点，若使用和储存处理不当可能会引起火灾、中毒和爆炸事故。

甲醛工业在我国起源于1956年。在上海建立第一处甲醛生产装置。随着我国甲醛工业数十年的快速增长，在2004年后，我国甲醛产能与产量已超越美国，均居世界第一位。我国甲醛生产能力已是世界先进水平，目前我国甲醛行业发展主要特点就是生产工艺以银催化法为主，铁鉬氧化物催化工艺进程逐步增加。2007年以来我国银法甲醛生产技术和成套设备有了高速发展，具有自主知识产权。现如今我国甲醛生产装置趋于大型化；原料消耗大幅度降低且呈现多元化趋势；更注重节能减排与环境保护。但是甲醛储罐事故仍不断映入人们眼前：2013年8月26日，在武汉蔡甸发生了15吨甲醛罐爆炸泄漏事故，由于厂区一角的立式储罐阀门发生故障而导致甲醛溶液发生大量泄漏，并且最后出现爆炸迹象，经过一番疏散撤离以及成立搜救队员，成功解决了工人的人身安全问题，再以两个多小时的消防处置最终消灭火灾。甲醛罐区易由于各种不安全因素导致爆炸泄漏事故，所以对甲醛罐区进行安全设计与评价是必不可少的。

1.2 国内外研究现状

随着甲醛工业的不断发展，甲醛罐区的安全设计与评价的重要性日益凸显，罐区的安全评价和设计在国内外均有相应的期刊、规范等文献进行讨论，这些研究内容均对甲醛罐区安全有着重大意义。

对于储罐设计，国内外均有探讨：施源^[1]认为储罐区设计首先应对储罐进行设计，物质特性的不同以及量的不同所选用的罐也不同，选择罐体形式后才能有根据地对罐区进行布置。甘琴容^[2]认为罐体选型后应该对整个罐体以及一些零件的材料进行选取，只有根据周围环境选择合理的抗压程度以及足够强度的材料才能保证储罐可以长期运行，保证安全性。王非等人^[3]进而对压力容器的选材进行了材料推荐，其中描述了许多材料的力学性能和各杂质对材质的影响，还根据高温环境、低温环境、腐蚀环境来推荐合理的罐体选材。标准规范^[4]中详细描述球罐结构，球壳由各带及上下极组成，以及设计温度下的球壳厚度计算、设计温度下的球壳应力计算。标准规范^[5]中是不仅对球罐的材料选择做出介绍，还详细记录了钢制球罐的混合式球罐、桔瓣式球罐的基本参数规定数据。徐英、杨一凡^[6]更不仅详细探讨了球壳设计、厚度计算等方面的知识，还系统描述了储罐的焊接安全及通风设计以及球罐安全阀安全泄放量计算和数据以及通风处理问题。

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