化工厂防火防爆设计.doc

摘 要
本课设重要针对吉林某新建聚丙烯化工厂进行防火防爆设计。文中化工厂是采用间歇式液相本体聚合法生产聚丙烯。文章一方面介绍了聚丙烯的生产工艺，并进行工艺划分拟定其重要危险及各个环节的火灾危险类别。另一方面，拟定各个厂房建筑物的耐火等级及其间距，并对厂区进行划分和总平面布置。第三，选择聚丙烯合成厂房，计算泄压面积并选择拟定泄压方式。第四，对生产厂房进行防爆电气设计，并拟定泄爆方式，计算相关设施的泄爆面积，对不同的场合进行了灭火器配置设计。最后，绘制厂区总平面布置图和厂房爆炸危险区域划分图。

关键词：聚丙烯；耐火等级；防火间距；防火防爆；防爆电器；灭火器；厂区规划设计

目录
摘 要 I
1 前言 1
2 工程概况 2
3 工程项目分析 4
3.1 工艺流程介绍 4
3.1.1 工艺生产介绍 4
3.1.2 安全防火重点部位 5
3.1.3 安全工作重点 6
3.2 工艺环节的划分 6
3.2.1 生产区 6
3.2.2 仓储设施 7
3.2.3 其他设施 8
4 总平面的布置 10
4.1 分区布置 10
4.2 火灾危险类别的确定 10
4.2.1 聚丙烯及生产原料的理化性质简介 10
4.2.2 火灾危险类别的确定 11
4.2.3 仓储区火灾危险分类 12
4.3 耐火等级的确定 12
4.3.1 生产区 12
4.3.2 存储区 13
4.3.3 生活区 14
4.3.4 附属设施区 14
4.1 防火间距 15
4.1.1 防火间距的设计原则 15
4.1.2 防火间距的确定 15
5 防爆电器设计 17
5.1 划分爆炸危险区域 17
5.2 防爆电器的选择 17
5.2.1 爆炸性混合物的分级分组 17
5.2.2 防爆电器的选择 18
6 泄瀑方式确定以及泄爆面积计算 21
6.1 泄爆方式 21
6.2 泄爆面积的计算 21
7 灭火器的配置 22
7.1 灭火器的选择 22
7.2 灭火器的设置 22
8 总结 28
参考文献 29
附录A
附录B

1 前言
化学工业的历史源远流长。数千年以来，先人们制造陶器、青铜器、铁器、酿造、造纸、染色等生产工艺，其实都是化学工艺过程。当今社会，随着社会的进步，科学的发展，化工产品已在人们生活中起到了越来越重要的作用。无论是衣食住行，还是从事各种生产活动都离不开化工产品。如化肥、燃料、石油、橡胶等。化工产业已经称为国民经济建设重要的支柱产业之一。
随着社会的发展和人类文明的进步，供需矛盾有了主线性的好转，化学工业也逐步进入了成熟阶段。人们在进行化工产品生产时，不仅要考虑工厂的经济效益，同时还要考虑到社会的总体效益。人们也越来越重视环境、安全等问题了。现在的化工公司是以最小的代价来取得最大的收益的。
自从1954年意大利Natta专家在实验室初次合成聚丙烯以来，1957年聚丙烯就实现了工业化生产。在不到半个世纪的时间里，聚丙烯已成为发展速度最快、产量最大、牌号最多、用途最广的合成树脂品种之一。聚丙烯（PP）是五大通用树脂之一，是一种优良的热塑性合成树脂。具有比重小、无毒、易加工、抗冲击强度高等优点，其产品广泛用于电子电器、汽车、建材、医疗等领域。但是，聚丙烯生产工艺复杂，其原料氢气和丙烯均为易燃易爆气体，高压容器，原料运送管道，电气设备等都存在一定的危险性；同时，工厂的选址，设备的布局，厂房的设计等都是影响安全的重要因素。因此很有必要通过对聚丙烯工厂进行合理的防火防爆设计来减少事故的发生概率，减少事故的危害限度，进而提高整个工厂的安全生产水平，间接地提高公司的经济效益。
因此，为了有效控制化工生产中各种危险因素，应当从人—机—环三个方面同时控制有关的风险因素，具体了解有关化学品的物化性质和相关的安全操作规程，加强培养操作人员的安全素质，以便从物和人两方面消除和控制风险因素。最后对整个化工公司的区域规划，设计相应的区块布置，防火间距，车间位置，设备布置等，从而消除或控制事故，以及在事故发生后可以最大的减少损失。
本次课程设计的依据重要是《石油化工公司设计防火规范》GB 50160-2023、《建筑设计防火规范》GB 50160-2023、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-2023、 《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2023等等。

2 工程概况
该聚丙烯生产厂厂址设于吉林经济开发区。总占地面积为350000m，长约700m，宽约500m。
吉林经济技术开发区位于吉林市西北部的平原地带（地理中心坐标为：东经 126 ° 28 ′、北纬 43 ° 37 ′）。距吉林市中心 15 km ，距长春市 92 km 。位于长春 - 吉林经济走廊的东端。已基本实现了道路、供水、雨排水、排污水、供电、通讯、蒸气“七通一平”。吉林市属中温带大陆性季风气候，四季分明。春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季凉爽多晴，冬季寒冷多雪。年平均气温4.2℃，12-2月平均气温-13℃以下，日平均气温大于35℃的日数很少，年平均0.3天。全年日照时间 2400～2600 小时， 年平均降水量为674.2 mm ， 6～8 月各月降水量都在 100 mm以上，三个月的总降水量占全年的 65% 左右； 12～2 月降水稀少，每月 6 mm左右。年降水日数 119.8 天， 6～8 月每月有 14～17 天， 1～2 月每月约 6 天。风向以西南、西、西北为最多，平均风速2至4m/s，大于或等于8级风日数一般为7～15天。
根据《石油化工公司设计防火规范》GB50160-2023[1]在进行区域规划时，应根据石油化工公司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。石油化工公司的生产区，宜位于邻近城乡或居住区全年最小频率风向的上风侧。石油化工公司与相邻工厂或设施的防火间距，不应小于规定中最小距离。
本文聚丙烯工厂设在吉林经济开发区，该开发区位于吉林市西北部的平原地带，不会产生窝风，且风频最大的为西南风，最小的是西北风。因此，根据厂区地形、风向特点，及生产工艺、物料危险性，将本厂的生产区放置在厂区的东部；办公生活区位于厂区的西南部；其他设施区位于厂区的中部。如此，则会加快生产区工业生产中废气的排放，并减少其对办公生活区的影响。如发生有毒有害气体泄漏，也可避免或减缓对办公生活区的影响。由于仓储区储存着生产原料以及成品产物，所认为了便于储存、运送，防止有毒物质的泄露对生活区产生影响，则将仓储区放置在生产区的东北部。
工厂重要出入口不应少于两个，并宜位于不同方位。两条或两条以上的工厂重要出入口的道路，应避免与同一条铁路平交；若必须平交时，其中至少有两条道路的间距不应小于所通过的最长列车的长度；若小于所通过的最长列车的长度，应另设消防车道。生产区的道路宜采用双车道；若为单车道应满足错车规定。工艺装置区、液化烃储罐区应设环形消防车道。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。消防道路的路面宽度不应小于6m。
工厂内部设有办公生活区、附属设施区、物料存储区、生产区四大区域。办公生活区分为办公楼、宿舍楼、浴池、食堂、医院、活动中心等建筑；附属设施区分为配电站、技安部、锅炉房、泵站、污水解决站、消防水池等建筑；物料储存区重要是罐区，分为丙烯罐组和氢气罐组，装设喷水冷却系统，原料丙烯和氢气由其他化工厂供应，用管道连接；生产区有丙烯固碱车间、丙烯脱硫车间、丙烯精脱水车间、氢气丙烯局和车间、闪蒸去活车间等。

3 工程项目分析
3.1 工艺流程介绍
3.1.1 工艺生产介绍
间歇本体法聚丙烯生产工艺流程框图见图3.1，全流程图可以分为原料精制、聚合反映、闪蒸快活、造粒包装、丙烯回收等五个部分。
1) 原料精制 液态丙烯通过脱硫塔、脱一氧化碳塔、脱氧塔、脱水塔等除去硫化物、一氧化碳、水、氧等杂质后，进入精丙烯计量罐。氢气通过脱水塔后，供聚合用。
2) 聚合反映 精制后的丙烯经计量加入到聚合釜内，并将活化剂（一氯二乙基铝或三乙基铝自运送罐用N2 压入活化剂储罐，然后再用N2 压入活化剂计量罐中，经计量后加入釜上活化剂加料罐中，然后用丙烯冲入聚合釜内）、给电子体、催化剂、分子量调剂（氢气）按一定比例分别加入到聚合釜。各物料加完后，开始向聚合釜内通入热水升温聚合，整个过程可以手动也可以运用计算机半自动控制。每釜反映时间约为3-4小时，聚合压力为3.5Mpa，聚合温度为75℃。反映到70%-80%的丙烯转化聚丙烯时，停止聚合反映。将丙烯放入高压丙烯冷凝器，运用循环冷却水将丙烯冷凝回收至平衡压力，冷凝的液体丙烯进入高压丙烯回收罐储存，供下一釜聚合时投料使用。将固体聚丙烯粉料喷入闪蒸去活釜。
3) 闪蒸快活 用闪蒸的方法使丙烯与聚丙烯分离，得到不含丙烯的聚丙烯粉料，再通入空气使聚合物失活，然后由下料口送至造粒工具或直接包装以粉料出厂。未反映的高压丙烯气体用冷却水或冷冻盐水冷凝回收后循环运用。
4) 造粒包装 打开闪蒸釜下部出料阀，将闪蒸釜内物料装入口袋，并同时完毕称重、封袋工作。得到的聚合物粉料既可以直接包装出厂，也可以送往造粒工段，加入相应助剂后，造粒出厂。
5) 丙烯回收 收集到气柜内的丙烯气，经压缩机压缩并液化后，送入粗丙烯储罐，再送至气分装置再运用。
从工艺流流程图中我们可以看到，原料为丙烯和氢气，都是易燃易爆气体，产物聚丙烯粉末也有可燃性，在聚合过程中，运载气体和尾气假如解决不妥，都也许产生火灾爆炸危险。

精丙烯罐
精脱水
脱硫
原料丙烯
固 碱 塔

催化剂
尾气回收
真空

丙烯
聚 合

成品
包装
闪蒸去活

氢气

活化剂
氮气置换
丙烯回收

图3.1 间歇液相式本体法聚丙烯生产工艺方框流程图
3.1.2 安全防火重点部位
1、 聚合釜
丙烯经固碱、脱硫、精脱水后进入丙烯灌，经计量后加入聚合釜并搅拌，然后催化剂和氢气也经计量后分别加入聚合釜中。加料完毕后，夹套内通入热水升温，引发反映，由于聚合反映放出大量的热量使釜温上升，夹套切换冷水控制反映温度。若搅拌不能正常工作或者循环冷却水出现故障，反映温度失控，易引起火灾，爆炸。
聚合釜应设有应急冷却系统，在紧急状况时，对釜进行保护。
2、 闪蒸釜
聚合反映结束后，由聚合釜向闪蒸釜喷料。由于聚丙烯粉料在聚合釜内受到搅拌，又以很大的速度向闪蒸喷料。搅拌叶与粉体之间反复接触与分离，使粉体表面带上了大量静电荷；高速向闪蒸釜喷料时粉体与管壁和釜发生摩擦、冲撞，使粉体表面电荷又进一步增长。假如不能采用措施消除静电，也许会导致闪蒸釜内爆燃，包装时闪爆、着火。
采用聚合釜放料口安装静电消除器，改善闪蒸工艺等措施减少静电事故的概率。
3、 输送管道
反映原料氢气和丙烯都由输送管道进入反映釜发生反映，反映结束后的剩余原料也经输送管道进行回收。由于氢气和丙烯均为易燃易爆气体，假如管道发生破裂导致原料泄露，很也许会导致火灾、爆炸事故。
输送管道要经常维修和更换，同时还应有原料泄露的报警系统。
3.1.3 安全工作重点
1、 聚合釜
反映搅拌机应有检测和联锁，投料前一定要启动搅拌，并随时进行巡查，跳闸后要及时解决，发现异常能自动停止进料；聚合釜电机应选择相匹配的，且适当减少转速，以免电机超载跳闸；应对聚合釜体壁面定期打磨，提高壁面光洁度，减少挂壁；当釜内结块后，要开釜盖清除结块；聚合釜系统工作时应不能超温超压；聚合釜填料更换前，应先将填料浸泡，防止填料磨损与烧毁；清通聚合釜催化剂加料斗必须用防爆工具。
2、 闪蒸釜
聚合釜向闪蒸釜喷料时，闪蒸釜要自动或手动间断向气柜排放高压气态丙烯。待喷料结束后，闪蒸釜采用自动或手动置换程序交替抽真空补氮气进行置换，直至闪蒸釜丙烯含量小于1.5%，避免形成爆炸性混合气体而引起爆炸。
回收丙烯阀和喷料阀应有联锁，当丙烯回收阀出现故障无时保证不向闪蒸釜喷料；采用适当的检测手段，保证闪蒸釜丙烯含量小于1.5%再打开闪蒸釜出料阀；同样也应对闪蒸釜体壁面定期打磨，提高壁面光洁度，减少挂壁和摩擦；采用静电防护措施，保证闪蒸和出料时的安全性。
3、 输送系统
为防止物料泄露，经常检查管道是否完好；配备自动报警系统，当出现物料泄漏时，及时报警以便采用措施。
4、 危险物质
聚丙烯车间危险物质重要是存在于丙烯、氢气、一氯二乙基铝、三乙基铝、二苯基二甲氧基硅、聚丙烯，其中丙烯、氢气作为反映原料，由于其参与反映的量比较大，所以危险性最大。
3.2 工艺环节的划分
3.2.1 生产区
间歇式液相本体聚合法生产来聚丙烯共分为五步：丙烯的固碱、丙烯的脱硫、丙烯的精脱水、液相本体聚合、闪蒸去活，氮气置换。由于闪蒸去活和氮气置换都是在闪蒸釜中进行的，可在生产区设立五个生产车间即固碱车间，脱硫车间，精脱水车间，液相本体聚合反映车间，闪蒸去活车间，现根据厂区地理环境与行业经验，考虑生产环节的危险因素以及相关化工厂房设计规范等，对各厂房进行初步设计，各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
编号
车间名称
生产车间功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡）
1
固碱车间
丙烯在其中固碱
60
50
8
3000
2
脱硫车间
丙烯在其中脱硫
60
50
8
3000
3
精脱水车间
丙烯在其中精脱水
60
50
8
3000
4
聚合反映车间
丙烯和氢气在催化剂的作用下发生聚合反映
70
50
8
3500
5
闪蒸去活车间
减压闪蒸分离出未反映的丙烯，得到聚丙烯粉末
70
50
8
3500
3.2.2 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6是为了储存生产原料丙烯（罐装），储存车间7是为了储存生产原料氢气（罐装）的，成品车间8是为了储存产物聚丙烯的。库房重要分为原料库和成品库，原料库存储的物质为丙烯和氢气，成品库存储的物质为聚丙烯粉末。下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简朴介绍。
1) 丙烯
丙烯常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。分子量42.08g/mol，密度为0.5139g/cm3(20/4℃)，冰点-185.3℃，沸点-47.4℃。易燃，爆炸极限为2%～11%。不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等剧烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反映。气体比空气重，能在较低处扩散到相称远的地方，遇火源会着火回燃。灭火方法：切断气源。若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器，也许的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。可用钢瓶储存。
2) 氢气
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1L氢气的质量是0.0899g，比空气轻得多）。由于氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。此外，在101KPa压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反映，爆炸极限是4%～75%，引燃温度为400℃。包装方式：氢气拖车/瓶组/钢瓶，运送方式：氢的贮运有四种方式可供选择，即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。目前，实际应用的只有前三种，微球贮运方式尚在研究中。
3) 聚丙烯
聚丙烯是一种无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一，密度只有0.90-0.91g/cm3。聚丙烯具有良好的耐热性，制品在100℃以上进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。催化温度为-35℃。具有很好的化学稳定性，除了被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其他化学试剂都比较稳定；但低分子量的脂肪烃、芳香烃等能使其软化和溶胀。因此，聚丙烯的储存对温度，湿度等外界环境条件规定不高。
根据丙烯生产工艺流程规定及原料的性质和储存方式，将原料及成品划为一个储存区，根据它们的储存规定，提成以下的原材料以及产成品库，整个仓储设施区共有3个库房，编号分别为6号、7号、8号库房，依次存放丙烯,氢气和聚丙烯。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
编号
储存及成品车间的功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（m2）
6
储存罐装丙烯
25
20
6
500
7
储存罐装氢气
25
20
6
500
8
储存聚丙烯
50
30
6
1500
3.2.3 其他设施
为了满足化工厂正常工作生产需要，使化工厂更加完整，更加规范，还设立了生活区、办公区及其它设施建筑。设立办公楼、食堂1、食堂2、宿舍1、宿舍2、浴池、医院、活动中心、技安部、水泵站、锅炉房、配电站、消防水池、污水解决厂。各个建筑物的规格如表3.3所示。
表3.3 其他设施的规格
编号
名称
长（m）
宽（m）
层数
面积（㎡）
9
办公楼
40
30
3
1200
10
食堂1
40
30
2
1200
11
食堂2
40
20
2
800
续表3.3 其他设施的规格
编号
名称
长（m）
宽（m）
层数
面积（㎡）
12
宿舍1
40
25
5
1000
13
宿舍2
40
25
5
1000
14
浴池
20
15
2
300
15
医院
30
15
3
450
16
活动中心
40
30
1
1200
17
技安部
20
20
2
400
18
水泵站
15
10
1
150
19
锅炉房
15
10
1
150
20
配电站
15
10
1
150
21
消防水池
20
20
1
400
22
污水解决厂
20
20
1
400

4 总平面的布置
4.1 分区布置
根据相关公司的标准和规范，考虑到化工公司的人身财产的安全和火灾爆炸等危险因素，把整个工厂划分为：生活办公区，储存区，生产区和附属区域。其中生活办公区涉及食堂1、食堂2、浴池、员工宿舍1、员工宿舍2、办公楼、医院、活动中心；储存区涉及丙烯储存区、氢气储存区、聚丙烯储存区；生产区涉及固碱车间、脱硫车间、精脱水车间、聚合反映车间、闪蒸去活车间；附属设备区涉及：锅炉房、配电站、技安部、水泵站、污水解决厂和消防水池。
4.2 火灾危险类别的拟定
4.2.1 聚丙烯及生产原料的理化性质简介
1、 丙烯
丙烯化学式CH3-CH2=CH2,常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。分子量为42.08g/mol，密度0.5139g/cm(20/4℃)，冰点-185.3℃，沸点-47.4℃。易燃，爆炸极限为2%～11%。不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。气体比空气重，能在较低处扩散到相称远的地方，遇火源会着火回燃。灭火方法：切断气源。若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器，也许的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。可用钢瓶储存。火灾危险性为甲类。
2、 氢气
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1L氢气的质量是0.0899g，比空气轻得多）。由于氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。此外，在101KPa压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反映，爆炸极限是4％～74.2%，引燃温度为400℃。　包装方式：氢气拖车/瓶组/钢瓶，运送方式：氢的贮运有四种方式可供选择，即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。目前，实际应用的只有前三种，微球贮运方式尚在研究中。火灾危险性为甲类。
3、 聚丙烯
无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱、有机溶剂对它几乎不起作用，火灾危险性为丙类。
4.2.2 火灾危险类别的拟定
根据《建筑设计防火规范》GB50160-2023[2]表3.1.1（表4.1 生产的火灾危险性划分）可知间歇式本体法生产聚丙烯属于甲类生产，由于，丙烯的固碱、脱硫、精脱水过程中装置中都有丙烯；聚合反映时丙烯和氢气同时存在于聚合釜中；闪蒸去活时，闪蒸釜中也有残留的高压丙烯。故其火灾危险性定位甲类。
表4.1 生产的火灾危险性划分
生产 类别
火灾与爆炸危险性的特性
甲
使用或产生下列物质
（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）在压力容器内物质自身温度超过自燃点的生产
乙
使用或产生下列物质
（1）闪点≥28~＜60℃的易燃、可燃液体
（2）爆炸下限≥10%的可燃气体
（3）助燃气体和不属于甲类的氧化剂
（4）不属于甲类的化学易燃危险固体
（5）助燃气体
（6）生产中排除浮游状态的可燃纤维或粉尘，并能与空气形成爆炸性混合物者
丙
使用或产生下列物质
（1）闪点≥60℃的可燃液体
（2）可燃固体
丁
具有下列情况生产
（1）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
续表4.1 生产的火灾危险性划分
丁
（2）运用气体、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
（3）常温下使用或加工难燃烧物质的生产
戊
常温下使用或加工非燃烧物质的生产
4.2.3 仓储区火灾危险分类
根据《建筑设计防火规范》GB50160-2023（见表4.2储存物品火灾危险性分类）有：
丙烯爆炸下限≤10%，因此丙烯库的火灾危险性为甲类火灾危险。
氢气爆炸下限≤10%，因此氢气库的火灾危险性为甲类火灾危险。
聚丙烯库的火灾危险性为丙类火灾危险。
表4.2 储存物品火灾危险性分类
贮存物品类别
储存物品的火灾危险性特性
甲
（1）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
（2）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
（3）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
（4）闪点＜28℃的易燃液体
（5）爆炸下限＜10%的可燃气体，以及受到水或空气中水蒸气的作用，能产生爆炸下限＜10%的可燃气体的固体物质
（6）遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，以及极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
乙
（1）不属于甲类的化学易燃危险固体
（2）闪点≥28~＜60℃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
4.3 耐火等级的拟定
4.3.1 生产区
根据生产区厂房的火炸危险类别，依据《建筑设计防火规范》GB50160-2023第3.3.1条表3.3.1（见表4.3厂房的耐火等级及厂房面积）拟定各厂房的耐火等级及厂房面积。本次设计厂房全为单层厂房，1至5号生产车间火炸危险等级类别均为甲类，耐火等级为一级。1至3号生产车间的面积为3000m2，4号及5号生产车间的面积为3500 m2，高均为8m。
表4.3 厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积
生产类别
厂房的耐火等级
最多允许层数
每个防火分区的最大允许建筑面积（m2）
单层
厂房
多层
厂房
高层
厂房
地下、半地下厂房，厂房的地下室、半地下室
甲
一级
二级
除生产必须采用多层者外，宜采用单层
4000
3000
3000
2023
－
－
－
－
乙
一级
二级
不限
6
5000
4000
4000
3000
2023
1500
－
－
丙
一级
二级
三级
不限
不限
2
不限
8000
3000
6000
4000
2023
3000
2023
－
500
500
－
丁
一、二级
三级
四级
不限
3
1
不限
4000
1000
不限
2023
－
4000
－
－
1000
－
－
戊
一、二级
三级
四级
不限
3
1
不限
5000
1500
不限
3000
－
6000
－
－
1000
－
－
4.3.2 存储区
根据库房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》GB50160-2023第3.3中表3.3.2仓库的耐火等级、层数和占地面积拟定各库房的耐火等级按表4.4设计和划分。6号和7号库房选择耐火等级均为一级，面积均为500m2；8号聚丙烯库房建筑物火灾危险性为丙类，选择耐火等级为二级，面积为1500m2。
表4.4 库房的耐火等级、层数和占地面积
储存物类别
耐火等级
最多允许层数
单层库房最大允许占地面积(㎡)
甲
一
1
180
一
二
1
750
乙
一
二
3
2023
续表4.4 库房的耐火等级、层数和占地面积
乙
三
1
500
丙
一
二
5
2800
三
1
900
4.3.3 生活区
根据《建筑设计防火规范》GB50160-2023，生活区的建筑可以依据民用建筑拟定耐火等级和面积（见表4.5民用建筑拟定耐火等级和面积）。办公楼、食堂1、食堂2、浴池、员工宿舍1、员工宿舍2、医院、活动中心拟定耐火等级均为三级，面积分别为：食堂1—1200m2、食堂2—800m2、办公楼—1200 m2、浴池—300 m2、员工宿舍1—1000 m2、员工宿舍2—1000m2、医院—450 m2、活动中心—1200 m2，生活区中单层建筑高度均为4m高，二层建筑为6m高，三层建筑为9m高，四层建筑为12m高，五层建筑为15m高。
4.3.4 附属设施区
根据《建筑设计防火规范》GB50160-2023和《石油化工公司设计防火规范》对其它设施的耐火等级及面积进行设计。其中锅炉房应为一、二级耐火等级建筑，但每小时锅炉的总蒸发量不超过4吨的燃煤锅炉房可采用三级耐火等级的建筑。因此，设计本化工厂锅炉房为二级耐火等级建筑，面积为150m2。由于消防水池是露天的，所以不考虑耐火等级，面积为400 m2。可燃油油浸电力变压器室、高压配电装置室的耐火等级不应低于二级。所以配电站耐火等级设为一级，面积为150 m2。设定技安部、水泵站、污水解决站耐火等级均为三级，面积依次为：400 m2、150 m2、400 m2
综上所述，化工厂内各建筑物的火灾危险类别，耐火等级，层数，面积如表4.6所示。
表4.5 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积
耐火
等级
最多允
许层数
防火分区的最大允许建筑面积（m2）
备 注
一、二级
按本规范第1.0.2条规定
2500
1.体育馆、剧院的观众厅，展览建筑的展厅，其防火分区最大允许建筑面积可适当放宽。
2.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场合不应超过3层或设立在四层及四层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。

续表4.5 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积
耐火
等级
最多允
许层数
防火分区的最大允许建筑面积（m2）
备 注
三级
5层
1200
1.托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场合、老年人建筑和医院、疗养院的住院部分不应超过2层或设立在三层及三层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。
2.商店、学校、电影院、剧院、礼堂、食堂、菜市场不应超过2层或设立在三层及三层以上楼层。
四级
2层
600
学校、食堂、菜市场、托儿所、幼儿园、老年人建筑、医院等不应设立在二层。
4.4 防火间距
4.4.1 防火间距的设计原则
本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计重要根据《建筑设计防火规范》GB50160-2023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规定作为最低标准进行拟定。并且只考虑邻近建构筑物的防火间距。生产区和存储区重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厂房，存储区内有甲类和丙类库房，根据建筑设计防火规范拟定各类别之间的防火间距。
生产区和存储区重要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区有甲类厂房，储存区有甲、丙类二种库房。
根据《建筑设计防火规范》GB50160-2023，各个生产厂房或仓库之间防火间距设计原则为：
甲类—甲类：12m 甲类—丙类：12m
办公生活区各建构筑物之间的防火间距的拟定根据建筑设计防火规范，依据《建筑设计防火规范》GB50160-2023表3.4.1民用建筑的防火间距及各建构筑物的耐火等级拟定；附属设施区各建构筑物之间的防火间距的设计重要依据《石油化工公司设计防火规范》GB50160-2023表3.2.11石油化工公司总平面布置的防火间距进行拟定。锅炉房、配电站、泵站等全厂性重要设施和甲类厂房之间间距35 m，和丙类厂房建筑之间间距为25 m。
4.4.2 防火间距的拟定
依据以上原则，以及化工公司总平面布置防火间距最低标准，分析基本防火间距如
表4.6 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
编号
建筑物名称
火灾危险类别
耐火
等级
层数
面积(m2)

生
产
区
1
生产车间1
甲类
一级
单层
3000
2
生产车间2
甲类
一级
单层
3000
3
生产车间3
甲类
一级
单层
3000
4
生产车间4
甲类
一级
单层
3500
5
生产车间5
甲类
一级
单层
3500
存
储
区
6
储存库1
甲类
一级
单层
500
7
储存库2
甲类
一级
单层
500
8
储存库3
丙类
二级
单层
1500
办公
生活
区
9
办公楼

三级
三层
1200
10
食堂1

三级
二层
1200
11
食堂2

三级
二层
800
12
宿舍1

三级
五层
1000
13
宿舍2

三级
五层
1000
14
浴池

三级
二层
300
15
医院

三级
三层
450
16
活动中心

三级
一层
1200

附属
设备
区
17
锅炉房

二级
单层
150
18
技安处

三级
单层
400
19
配电站

一级
单层
150
20
水泵站

三级
单层
150
21
消防水池

-----
单层
400
22
污水解决厂

三级
单层
400
下：两个甲类厂房间防火距离为30m，两个甲类库房间防火距离30m，甲类库房与丙类库房防火距离为25m。医疗站、污水解决站、锅炉房间距为25m，生产厂房和仓库间距为30m；技术安全科属三级耐火等级距厂房、仓库为15m；浴池、职工公寓为三级耐火等级与厂房、仓库距离为20m；变、配电站距厂房、仓库等建筑均为25m。考虑所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距，再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内重要、次要道路之间的距离，最后考虑工厂整体布局的整齐美观，综合考虑拟定各建筑物间防火间距，工厂总平面布置见详图（附图A）。

5 防爆电器设计
5.1 划分爆炸危险区域
本次设计选择5号厂房进行爆炸危险区域划分。该车间重要是闪蒸去活，聚合釜向闪蒸釜喷料时，闪蒸釜要自动或手动间断向气柜排放气态丙烯。这个过程排放阀密封不严，气态丙烯会大量释放；并且闪蒸结束后，出料阀会释放出具有1.5%左右丙烯的气体，假如通风条件不好，导致丙烯聚集到爆炸范围之内的浓度，引发爆炸。
根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-2023[3]第2.2.3条规定“第一级释放源：预计正常运营时周期或偶尔释放的释放源。类似下列情况的，可划为第一级释放源： 在正常运营时会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处”。 因此，在进行闪蒸加工时密封处为第一级释放源，释放物质为丙烯。
根据5号生产车间的反映原理以及反映物质，依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-2023[3]出料口处为第二级危险源。根据规范爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件拟定，存在第二级释放源的区域可划为2区，故出料口处划为2区。
根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-2023对5号厂房的爆炸危险区域划分详见图（附图B）
5.2 防爆电器的选择
5.2.1 爆炸性混合物的分级分组
根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-2023气体或蒸汽爆炸性混合物分级、分组举例，丙烯和氢气混合时，应按危险限度较高的级别和组别选用防爆电气设备。爆炸危险区域内的电气设备，应符合周边环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的规定。根据蒸汽的爆炸性混合物分级分组标准可知，丙烯属于ⅡB级，T1组；氢气属于ⅡC级，T2组。因此，氢气和丙烯混合时引燃温度分组应当选择ⅡC级，T2组。按ⅡC级，T2组选择防爆电器。
表5.1 蒸汽的爆炸性混合物的分级分组标准
级别 最大实验安全间隙（MESG）mm 最小点燃电流比（MICR）
爆炸性气体混合物应按引燃温度分组
组别 引燃温度t℃
ⅡA ≥90 〉0.8
T1 450<t
续表5.1 蒸汽的爆炸性混合物的分级分组标准
级别 最大实验安全间隙（MESG）mm 最小点燃电流比（MICR）
爆炸性气体混合物应按引燃温度分组
组别 引燃温度t℃
ⅡB 0.5〈MESR〈0.9 0.45≤MICR≤0.8
T2  300<t≤450
T3  200<t≤300
ⅡC ≤0.5 〈0.45
T4  135<t≤200
T5  100<t≤135
T6  85<t≤100
5.2.2 防爆电器的选择
《爆炸