消防设计专篇1

SSEC

编号：3103-44- 工程号：0331117

库号：工文-20882

上海石化2乙二醇装置

#

基础工程设计

空分装置

第三册/共四册

消防设计专篇

版次: 1

中国石化工程建设公司

中国石化上海工程公司

二○○五 年二 月

SSEC

上海石化2乙二醇装置

＃

基础工程设计

经 理： 汪镇安

总工程师： 华 峰

审 定： 朱天爵

项目经理： 李碧云

编制单位：中石化上海工程公司

工程设计证号：甲级090014

二○○五 年 二 月

编制人员名单

专 业

工 艺

设 备

总 图

配 管

外 管

仪 表

电 气

电 信

建 筑

结 构

暖 通

分 析

给排水

消 防

环境保护

劳动安全卫生

概 算 编 制 校 核 李 玮 李碧云 臧霞静 赵常武 吴 洁 沈雪敏 江月明 张水琴 江月明 姜伟国 王 辉 赵 义 汪 健 朱剑锋 褚佩华 丁 虹 经 瑜 雍加红 傅晓红 沈兴民 李 玮 李碧云 吴国芳 庞术荣 吴国芳 庞术荣 沈彩琴 何晓娟 李 玮 李碧云 朱慧娟 郑 薇 审 核 陈永强 蔡 炜 刘文光 刘文光 丁兰蓉 周 勇 胡德熹 王德华 何国富 陈永强 王 喆 王 喆 高爱珠 陈永强 张凤英

上海石化2＃乙二醇装置

基础工程设计

总目录

第一册 总说明

第二册 乙二醇装置

第三册 空分装置

第四册 概算

第三册 空分装置

目录

第三册 说明

附件A 消防设计专篇

附件B 环境保护专篇

附件C 劳动安全卫生专篇

附件D 项目设计实施周期

目录

1 设计依据.................................................................................................1

1.1 设计依据..............................................................................................1

1.2 设计执行的相关标准规范..................................................................2

2 概述.........................................................................................................3

2.1 项目概述..............................................................................................3

2.2 项目建设性质......................................................................................3

2.3 装置设计规模......................................................................................4

2.4 产品方案及输送..................................................................................4

2.5 生产技术..............................................................................................6

2.6 装置建设地址......................................................................................9

2.7 劳动安全卫生管理机构......................................................................9

3 火灾危险性分析..................................................................................10

3.1 生产装置火灾危险特性....................................................................10

3.2 主要物料的危险、危害特性............................................................10

3.3 生产过程中的危险危害因素............................................................11

4 防火安全措施......................................................................................12

4.1 总图建筑............................................................................................12

4.2 建、构筑物防火................................................................................12

4.3 火灾探测及报警系统........................................................................12

4.4 危险物料安全控制............................................................................13

4.5 防雷及静电接地措施........................................................................14

4.6 其它....................................................................................................15

5 消防设计...............................................................................................17

5.1 概述....................................................................................................17

5.2 设计依据...........................................................错误！未定义书签。

5.3 设计原则............................................................................................17

5.4 低压消防给水系统............................................................................17

5.5 其他....................................................................................................18

5.6 管材及防腐........................................................................................18

6 消防设施专项投资..............................................................................19

附图1： 空分装置总平面布置图

附图2： 空分装置装置消防给水平面图

附图3： 火灾报警、电话、扩音对讲系统图

1 设计依据

1.1 设计依据

（1）北京石油化工工程咨询公司和中石化上海工程有限公司（2003年4月）《中国石化上海石化股份有限公司38万吨/年乙二醇装置可行性研究报告》。

（2）中华人们共和国国家发展和改革委员会（2004年7月12日）发改工业[2004] 1359号《国家发展改革委关于中国石化上海石油化工股份有限公司38万吨/年乙二醇装置项目可行性研究报告的批复》。

（3）中国石油化工股份有限公司（2004年8月5日）石化股份计化[2004] 88号《关于转发上海石化38万吨/年乙二醇装置项目可行性研究报告批复的通知》。

（4）中国石化上海石油化工股份有限公司（2004年9月23日）上海石化投[2004] 120号《关于转发38万吨/年乙二醇装置项目可行性研究报告批复的通知》。

（5）中国石油化工股份有限公司（2004年9月10日）石化股份计[2004] 291号《关于上海石化年产38万吨乙二醇项目配套空分装置建设规模变更的批复》。

（6）上海俱进安全生产咨询服务事务所（2004年5月）（2004-预评-012）《中国石化上海石化股份有限公司38万吨/年乙二醇装置

安全预评价报告》

（7）上海市劳动保护科学技术协会（2004年6月4日）《关于〈中国石化上海石化股份有限公司38万吨/年乙二醇装置安全预评价报告〉评审意见的函》。

（8）中石化上海石化环保技术中心（2004年3月）《上海石化38万吨/年乙二醇装置、热电总厂扩建6＃机组工程等项目环境影响价报告》

（9）国家环境保护总局（2004年4月19日）环审[2004] 150号《关于上海石化38万吨/年乙二醇装置及热电总厂扩建6＃机组工程等项目环境影响报告书审查意见的复函》。

（10）上海石油化工股份有限公司投资计划部2004年10月29日《42000标准立方米/时氧气空分装置工程设计委托书》。

1.2 设计执行的相关标准规范

《石油化工企业设计防火规范》（1999年版） GB50160-92

《氧气站设计规范》 GB50030-91 《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-92

《石油化工工艺装置设备布置设计通则》 SH3011-2000

《脱脂工程施工及验收规范》 GB20202-2000 《工业金属管道设计规范》 GB50316-2000 《建筑灭火器配置设计规范》（1997年版） GBJ140-90

2 概述

2.1 项目概述

中国石化上海石油化工股份有限公司化工事业部是一个以乙烯、丙烯为主要原料，生产化纤中间体和有机化工原料产品为主的大型企业。位于上海金山卫，占地90余万平方米。共有乙二醇（EG）、聚乙烯醇、乙醛、丙烯腈、空气分离和动力等6套联合生产装置。随着市场经济的发展，以及乙二醇的应用市场不断开拓 ，市场希望提供更多的商品EG和EO产品。发展EO/EG是当前一项十分紧迫的任务，对国民经济的发展具有极其深远的意义。上海石化股份有限公司和化工事业部的发展规划对乙二醇的发展提出新要求。为此新建一套38万吨/年乙二醇装置，配套建设一套空分装置。

配套空分装置的建设，为新建乙二醇装置提供了原料氧气，同时平衡了上海石化股份公司氧气氮气的需求，以及周边地区对液氧、液氮、液氩的市场需求。

本装置由空分设备制造厂提供成套空气分离设备，压缩机由上海石化自行采购，其余配套设施由中石化上海工程公司设计。工程设计由中石化上海工程公司承担。

2.2 项目建设性质

本装置建设性质为新建工程。

2.3 装置设计规模

本装置设计规模为每小时生产氧气42000标准立方米

2.4 产品方案及输送

2.4.1 产品方案

表 2.4 空分装置产品方案 产 品

氧气1

液氧

液氮

液氩

参数名称 流量(Nm3/h) 冷箱出口压力 (MPa G) 纯度 (%O2) 冷箱出口压力 (MPa G) 纯度 (%O2) 冷箱出口压力 (MPa G) 纯度 (ppm vol O2) 氮压机出口压力 (MPa G)纯度 (ppm vol O2) 流量 (Nm3/h) 冷箱出口压力 (kPa G) 纯度 ( % O2) 流量 (Nm3/h) 冷箱出口压力 (kPa(G) 纯度 (ppm vol O2) 流量 (Nm3/h) 冷箱出口压力 (MPaG) 纯度 (ppm vol O2 )

(ppm vol N2 ) 工况I (设计工况) 工况II ≥99.8 ≥99.8 ≥99.8 ≥99.8 ≤1 ≤1 ≤1 可进入贮槽 ≥99.8 可进入贮槽 ≤1 液氩可进入贮槽 ≤1 ≤2 ≤1 / / 可进入贮槽 ≤1 液氩可进入贮槽 ≤1 ≤2 氧气流量(Nm3/h) 氮气流量(Nm3/h) 氮气流量(Nm3/h)

2.4.2 产品输送

产品氧气1专供上海石化2乙二醇装置使用，出装置界区后与氧气、氮气球罐区内的3.0MPa(G)氧气球罐连通，经计量后送乙二醇装置。

产品氧气2供上海石化聚乙烯醇、醋酸等其他氧化装置使用，出装置界区后送氧气、氮气球罐区内的2.0MPa(G)氧气球罐，经计量后送上海石化股份公司氧气管网。

产品氮气1为出空分装置冷箱的低压氮气，出装置界区后，并入现空分联合装置低压氮气管网，利用现有氮气压缩机压送。

产品氮气2为经氮气压缩机压缩的产品，出装置界区后，送氧气、氮气球罐区，经计量后送上海石化股份公司氮气管网。

液氧产品贮存于液氧贮槽中，通过液氧槽车泵装车、用低温液体槽车送出。液氧产品用地磅称量。当氧气管网压力低于设定值时，启动氧气备用系统，向氧气管网补充氧气。

液氮产品贮存于液氮贮槽中，通过液氮槽车泵装车、用低温液体槽车送出。液氮产品用地磅称量。当氮气管网压力低于设定值时，启动氮气备用系统，向氮气管网补充氮气。

液氩产品贮存于液氩贮槽中，通过液氩槽车泵装车、用低温液体槽车送出。液氩产品用地磅称量。 ＃

2.5 生产技术

2.5.1 生产方法

本装置采用低温精馏法将空气分离，得到所需纯度的氧气、氮气、液氧、液氮和液氩产品。

2.5.2 生产工艺描述

来自空气过滤器F01的流程空气被去除了灰尘及其他机械杂质，经过多级离心式空气压缩机C01压缩至所需压力约0.6MPa(G)，进入空压机后冷却器C01E，用循环冷却水冷却，再通过单级空冷塔E07用冷冻水进行冷却后送至吸附器。该冷冻水是通过氮水塔E60和冷水机组X60冷却后进行使用的。

从空冷塔E07塔顶出来的约15℃的空气进入两只充填活性氧化铝和分子筛的吸附器R01/R02，在吸附器里原料空气中的水份、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等不纯物质被活性氧化铝及分子筛吸附。交替使用的吸附器一台在运行时，另一台被来自冷箱的污氮再生。

在吸附器被加热再生阶段，常规再生时，污氮气在再生加热器E08选红被加热至约150℃后进吸附器作再生气体；必要时，可用再生电加热器E09将再生气体进一步加热至290℃，对吸附器进行特殊再生。

净化后的空气被分成二股。第一股净化空气直接进入冷箱，并在主换热器E01中与气态产品进行对流换热而被冷却至接近于露点，进入中压精馏塔底部，作首次分离。在中压精馏塔里，上升气体和下降

液体接触后氮含量升高，所需要的回流液来自中压精馏塔顶部的主冷凝蒸发器E02中被沸腾氧气冷凝的液氮。

第二股净化空气送入空气增压机C05-1压缩至一定压力后，又备分成两股，一股气量相当于膨胀空气量的空气从这里中抽出，引入增压风机ET01C中增压，然后被冷却水冷却至常温，进入冷箱中的主换热器E01冷却至约-128℃后从主换热器E01中部抽出，进入透平膨胀机ET01，膨胀后将其全部送入中压精馏塔K01。剩余的空气在空气增压机C05-2中继续增压至4.5MPa(G)后，经冷却水冷却至常温，进入冷箱内主换热器被返流气体冷却至低温，经膨胀阀膨胀后作为液体回流液进入中压精馏塔K01和低压精馏塔K02。这股高压空气用于汽化压力液氧。

进入中压精馏塔的空气经初步精馏后，获得富氧液空、低纯氮回流液和纯氮回流液。从中压精馏塔抽取富氧液空、低纯氮回流液和纯氮回流液，经过冷器E03过冷后送入低压精馏塔K02和纯氮塔K03。经低压精馏塔精馏后，在低压精馏塔底部主冷凝蒸发器内E02获得纯液氧、在顶部获得污氮、在中间位置获得富氩馏分。从低压精馏塔底部抽取液氧，大部分通过高压液氧泵P03A/B增压至3.0MPa(G)后进入主换热器E01，在其中备汽化并复热至大气温度，其中一股作为氧气产品1直接送空分联合装置3.0MPa(G)氧气管网，另一股经减压至2.0MPa(G)后作为氧气产品2送空分联合装置2.0MPa(G)氧气管网。小部分液氧作为液氧产品送入液氧贮槽V40。当启用备用系统时，贮槽中的液氧经备用液氧泵增压和液氧蒸发器汽化后送入管网。低压精

馏塔顶部的污氮送入过冷器E03以过冷来自中压精馏塔的液体，然后进入主换热器复热至大气温度。一股污氮被引入再生加热器E08作为吸附器的再生气源，一股送入水冷塔用于冷却循环使用的冷冻水。

在纯氮塔顶部获得纯气氮和纯液氮。纯氮气经过冷器E03、主换热器E01复热至大气温度，在冷箱的出口得到压力为0.105MPa(A)的低压氮气产品，其中一股作为氮气产品1送空分联合装置低压氮气管网，另一股经氮气压缩机C50增压后作为氮气产品2送空分联合装置2.0MPa(G)氮气管网。液氮产品送入液氮贮槽V50，当启动备用系统时，贮槽中的液氮经备用液氮泵增压和液氮蒸发器汽化后送入管网。

为了提取氩，从低压精馏塔K02中间位置抽出的富氩馏分被送入粗氩塔K10中，在此去除氧气成分。该塔的回流液由粗氩冷凝器E10中的富氧液空的蒸发而产生。然后粗液氩流入精氩塔K11中分离去除氮气成分，产品液氩送液氩贮槽。

精氩塔K11底部的蒸发热量由精氩塔蒸发器E15冷凝来自中压精馏塔的少量中压氮气而产生。被冷凝的液氮进入精氩塔冷凝器E16中和污液氮同时被蒸发，用于冷凝上升蒸汽，从而向精氩塔K11提高回流液。

采用DCS控制系统。利用DCS进行参数监视、过程控制、逻辑控制、顺序控制、图文显示、超限报警等高级控制。

采用 ESD系统。装置中重要连锁信号将通过ESD系统来实现，同时ESD也可和DCS系统进行通讯以满足DCS系统信息的完整性

和连续性。

2.6 装置建设地址

本装置建设于上海石化化工事业部东区，原防腐蚀车间的拆迁用地上。

装置布置于第二总降以西，北靠沪杭公路，南临化工部东区厂部循环水场，西面空分循环水场。

2.7 劳动安全卫生管理机构

本空分装置建成后，根据装置的火灾危险因素和规范要求设置必要的消防设施，消防管理机构主要依托化工事业部原有管理体系。

3 火灾危险性分析

3.1 生产装置火灾危险特性

空分装置主要物料为空气、氧气、氮气，装置区为非防爆区。 根据《石油化工企业设计防火规范》火灾危险分类，空气分离装置属乙类生产装置。

3.2 主要物料的危险、危害特性

空分装置原料为空气，产品为氧气、氮气和液氧、液氮、液氩，原料和产品氧气、氮气、氩气均不燃不爆，但氧气有助燃性。

在常温常压下，氧是无色、无臭的气体。液氧相对密度(水＝1) 1.14 (-183℃)，氧气相对密度(空气＝1) 1.43。纯氧为强氧化剂，能使油脂剧烈氧化，甚至燃烧，氧气与乙炔、氢、甲烷等易燃气体或可燃液体的蒸汽混合能形成爆炸性混合气体，而且它们的爆炸下限比相应的易燃气体或可燃液体蒸汽与空气混合时低；同时，可燃物料在氧气中的燃点比它们在空气中的燃点要低，也就是说空气中氧含量增高时，容易发生火灾、爆炸事故，且一旦发生火灾，火情加重，施救困难。储存氧气或氧气容易泄漏的场所，严禁存放油脂及其它可燃物质，严禁明火和高温。

3.3 生产过程中的危险危害因素

(1) 空分装置在生产过程中，若原料空气中乙炔或其它碳氢化合物浓度过高，或分子筛净化功能失效，而使乙炔或其它碳氢化合物随原料空气进入装置冷箱，在深冷条件下他们以固体颗粒形式存在并被富集，这种易燃物颗粒和液氧的混合物受到撞击就会引起冷箱爆炸，且威力相当大。这类爆炸事故国内外均有报道，伤亡和损失较大。

(2) 本空分装置每小时生产42000Nm3/h氧气。氧气虽是人体新陈代谢所必需的，但长时间吸入纯氧对人体是有害的。高浓度氧会使可燃气体的爆炸范围增大，使可燃物质变得更加容易被点燃，在富氧情况下火灾更加难以施救。

4 防火安全措施

4.1 总图

空分装置总平面布置符合GB50160-92《石油化工企业设计防火规范》要求。装置界区四周设有环通消防道路。

4.2 建、构筑物防火

装置内压缩机厂房由压缩机厂房及仪表机柜室组成，其中压缩机长房为单层钢结构，仪表机柜室为二层钢筋混凝土框架结构，建筑物耐火等级为二级。厂房生产的火灾危险性为乙类。

变配电楼为二层钢筋混凝土框架结构，变压器室耐火等级为一级，其余部分建筑物耐火等级为二级。变配电楼生产的火灾危险性为丙类。变电所共设楼梯四部。

4.3 火灾探测及报警系统

为有效预防火灾，及早发现火情，保障安全生产，根据国家消防规范，本工程设火灾报警系统。火灾报警控制器设在现有的6#空分装置控制室，在仪表机柜室、变配电站内设置火灾报警探测装置，空分装置主要出入口处设置手动报警按钮和警铃；压缩机厂房内及生产装置区设置手动报警按钮，火灾报警信号电缆室内采用ZR-RVS 2×1.5

型，电源电缆采用ZR-BVV 2×2.5型；在6#空分装置控制室、仪表机柜室及变配电站设置火灾报警接线箱，接线箱之间的火灾报警电缆均采用ZR-KVVP 4x2.5沿仪表桥架敷设，火灾报警控制主机接地由电气专业提供，接地电阻为1欧姆或4欧姆。

在发生火灾时，火警信号即时送至6#空分装置控制室火灾报警控制器，同时与扩音对讲系统连锁，扩音对讲系统的所有扬声器发出警报声。

4.4 危险物料安全控制

（1） 碳氢化合物

碳氢化合物在液氧和富氧液空中的积聚，是空分装置安全生产运行的隐患，在工艺设计和生产操作中必须严加控制。

空气吸入口布置在装置区中吸入杂质可能性最小的位置，并用一只分析仪监测吸附器进口空气中碳氢化合物的含量。

采用活性氧化铝和分子筛双层床净化的吸附器，去除加工空气中的水分和碳氢化合物等杂质，安装一只CO2分析仪以不断地测得吸附器出口CO2含量。若检测到有CO2出吸附器，则应相应降低两只吸附器切换运行周期。

本装置采用液氧泵内压缩流程，产品氧以液态形式出精馏塔，碳氢化合物积聚的可能性极小。

为防止运行一段时间后可能沉积在主冷凝蒸发器的波纹片上，冷凝蒸发器必须在供货商专门确定的加温周期内通过彻底加温解冻加

以清洁。为确保有效解冻，应关注冷凝蒸发器出口解冻气体温度和水分，当其达到所需的干燥度和温度后才可停止解冻。

用一台分析仪关注主冷凝蒸发器液氧侧的碳氢化合物含量，若含量超过报警值，则整套装置应停车处理。

上述的CO2和碳氢化合物分析仪必须定期校准。

当长时间停车（两天以上）后，必须从冷箱中排放液体，从而避免通道中积聚碳氢化合物。在装置起动前，冷箱必须加以彻底干燥，

在主冷凝蒸发器中以避免开车冷却过程中CO2和水分冻结堵塞通道。

的CO2堵塞会引起局部浓度升高，带来安全隐患。

（2） 氧气

空分装置选用液氧泵内压缩流程，生却了离心式氧气压缩机，液氧泵较易于操作、控制和维修，又消除了采用氧气压缩机带来高温氧气的火灾隐患。

氧气管道采用不锈钢材质，并根据规范严格空气氧气流速；所有与氧气接触的设备和管道都必须严格脱脂，避免因氧气助燃引起管道自燃损坏；氧气调节阀根据规范布置在防爆墙内；生产过程密闭操作，氧气放空采用集中、高空放空，液氧排放至排放槽后高空放空。氧气排放或容易泄漏的地方，不得堆放易燃、可燃物品。

4.5 防雷及静电接地措施

4.5.1 电气工作接地

10/0.4kV变压器低压侧地中性点直接接地，接地电阻不大于4欧

姆。

4.5.2 电气保护接地

电气设备正常不带电的金属外壳、电缆桥架、电气支架等均需接地。

4.5.3 防静电接地

压缩机厂房、室外装置区塔、贮槽等区域设一个统一的接地网，所有的金属工艺设备，金属设备支架等都与接地网连接。

全部的氧气管道需做防静电接地。

4.5.4 防雷

变配电楼建筑、压缩机厂房、室外装置区塔、贮槽等处设放电式避雷针保护。避雷针引下与接地网连接。

4.5.5 仪表工作接地

仪表机柜室外设一组单独的仪表工作接地，接地电阻不大于1欧姆。

4.5.6 接地装置

接地装置以水平接地体为主，局部设少量接地极。接地极采用3米长铜包钢接地棒垂直打入地下，接地线采用70mm2裸铜线。

工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地全连在一起，组成公共接地网，其接地电阻值按不大于4欧姆设计。

4.6 其它

建立健全各类安全管理规章制度，并建立安全卫生质量保证体系

和信息反馈体系。

制定各种作业的安全技术操作规程，严格工艺管理，强化操作纪律和劳动纪律。

加强全员教育和培训，增强安全意识，提高安全操作技能和事故应急处理能力。

建立健全安全检查制度，有计划地进行安全检查，及时整改隐患，防止事故发生。

利用空分联合装置现有的由专职（或兼职）安全生产管理人员组成的安全生产管理体系，加强安全生产现场管理工作。

5 消防设计

5.1 概述

拟建4.2万Nm3/年空分装置位于原空分循环水场的东面，附近低压消防给水管（工业给水管）有二路，一路在循环水泵房东面，根管径D426x8，另一路在拟建装置的西面，管径D159x6。

5.2 设计原则

消防设计本着“预防为主，防消结合”的原则，在设计中根据装置火灾危险性特点，从预防火灾发生、防止火灾蔓延和消防三方面采取措施，严格遵守现行的国家有关标准规范，保证生产过程防火安全。

同一时间内的火灾次数按一次计。

5.3 低压消防给水系统

拟建4.2万Nm3/年空分装置类别为乙类，装置规模为大型装置，消防用水量按300 l/s，连续时间为3小时考虑。

低压消防给水系统考虑分二路进入新建空分装置，一路从循环水泵房东面的低压消防环状管网管径D426x8接出一根管径D426x8，另一路从新建空分装置东面管径D159x6改为管径D426x8分别接入装置区并与装置消防给水管连成环状管网，在环状管网上每隔60m

设一个室外地上式消火栓，每5个消火栓设切断阀。

压缩机厂房为一层，其中机柜室为二层，面积42x24m及18x7，根据建筑设计防火规范要求，室内消防用水量为10 l/s，设有室内消火栓箱10套，并保证室内任何部位有两个室内消火栓水枪的充实水柱同时到达。

5.4 其他

空分装置区、压缩机房、变电所均按《建筑灭火器配置设计规范》要求，分别设置一定数量的推车式干粉灭火器及手提式干粉、二氧化碳灭火器。

5.5 管材及防腐

（1）管材 ：消防给水管管径≤100采用无缝钢管，焊接或法兰连接，管径＞100采用焊接钢管，焊接或法兰连接。室内消防采用热镀锌钢管，丝扣连接。

（2）防腐：埋地钢管外壁均采用三布四油加强级防腐。

6 消防设施专项投资

空分装置劳动安全卫生专项投资1196万元，占装置工程费用比例约为2.59%。投资组成详见下表： 序号

1

2

3

4

5

设备、材料名称 工艺设备 防雷、防静电接地 火灾报警系统 消防设施 仪控系统（ESD+在线分析） 合计 投资（万元） 1000 67.5 18.5 70 40 1196