化工廠液體罐區(qū)的工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文/司慧涵 趙 芳 范永祺

化工廠液體罐區(qū)的工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文/司慧涵 趙 芳 范永祺

本文針對(duì)化工廠液體罐區(qū)的工藝設(shè)計(jì)，介紹儲(chǔ)罐選型和容積計(jì)算、儲(chǔ)罐的布置與配管、泵的布置與配管，并簡(jiǎn)述控制室、變配電室的布置原則。

液體罐區(qū)；儲(chǔ)罐；布置；配管

1.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，石油化工、精細(xì)化工、輕工、紡織等各行業(yè)蓬勃發(fā)展，使之對(duì)基礎(chǔ)液體化工產(chǎn)品需求量迅猛增加。化工廠的液體罐區(qū)起著承上啟下的作用，按用途可分為原料罐區(qū)、中間罐區(qū)和成品罐區(qū)。罐區(qū)將連續(xù)穩(wěn)定地供給主裝置所需的各種原料，承接主裝置的主要產(chǎn)品，并連續(xù)穩(wěn)定地供給進(jìn)一步深加工的下游產(chǎn)品裝置或?qū)ν怃N售產(chǎn)品。罐區(qū)能在上下游裝置之間起到緩沖作用，當(dāng)上下游裝置出現(xiàn)事故或停車時(shí)，利用罐區(qū)內(nèi)貯存的原料和罐區(qū)的貯存能力，盡量使主裝置不停車均衡地生產(chǎn)；反之，當(dāng)主裝置出現(xiàn)事故停車時(shí)，也可以通過(guò)罐區(qū)的貯存能力保證上下游裝置維持連續(xù)生產(chǎn)。

在液體罐區(qū)工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行，使設(shè)計(jì)達(dá)到“安全可靠、工藝先進(jìn)合理、管理方便”的要求。一般比較完整的罐區(qū)主要由儲(chǔ)罐、泵、控制室、變壓器室、配電室和安全消防設(shè)施等組成。

2.儲(chǔ)罐型式的確定

儲(chǔ)罐因所儲(chǔ)存的介質(zhì)性質(zhì)不同而需選用不同型式，儲(chǔ)罐的主要型式有：浮頂罐、內(nèi)浮頂罐、固定頂罐、臥罐和球罐。應(yīng)明確儲(chǔ)罐所儲(chǔ)存介質(zhì)的物理特性及火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，根據(jù)介質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別來(lái)確定儲(chǔ)罐型式。

易揮發(fā)介質(zhì)特別是儲(chǔ)量大時(shí)，應(yīng)采用浮頂罐，它可以大大減少物料蒸發(fā)損耗，并減輕對(duì)大氣環(huán)境的污染，雖然浮頂罐投資大，但綜合考慮，浮頂罐的選擇是合理、經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于有特殊要求的甲B、乙A類液體物料，如2-甲基呋喃、苯乙烯等易氧化或易聚合的液體物料，一般選用固定頂罐加氮封儲(chǔ)存；對(duì)于拔頭油、輕石腦油等飽和蒸汽壓較高的物料，可通過(guò)降溫采用固定頂罐儲(chǔ)存。常用的降溫措施主要包括固定式冷卻水噴淋（霧）系統(tǒng)、氣體放空或氣體冷凝回流、加氮封或涂刷隔熱涂料等。

3.儲(chǔ)罐容積的確定

儲(chǔ)罐的型式確定后，則需要確定儲(chǔ)罐的容積和個(gè)數(shù)。儲(chǔ)罐的總?cè)莘e除以儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù)是每個(gè)儲(chǔ)罐的容積，儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù)應(yīng)滿足不同生產(chǎn)操作的要求。每種介質(zhì)儲(chǔ)罐的總?cè)莘e應(yīng)滿足裝置對(duì)介質(zhì)貯存天數(shù)的要求。計(jì)算公式為V=(w1-w2)·n·η

式中，V為儲(chǔ)罐總?cè)莘e，m3；w1為介質(zhì)進(jìn)入罐區(qū)的流量，m3/d；w2為介質(zhì)流出罐區(qū)的流量，m3/d；n為介質(zhì)的貯存天數(shù)；η為儲(chǔ)罐的貯存系數(shù)。

儲(chǔ)罐的貯存系數(shù)一般如下:儲(chǔ)罐容積≥1000m3的固定頂罐取0.9，儲(chǔ)罐容積小于1000m3的固定頂罐取0.85，浮頂罐或內(nèi)浮頂罐取0.85，球罐或臥罐可取0.9。

4.儲(chǔ)罐的布置

在布置儲(chǔ)罐時(shí)應(yīng)熟悉現(xiàn)場(chǎng)地形，充分利用地形，合理布置，減少占地。還應(yīng)考慮配管和操作的需要，連接管線數(shù)量較多或管線較大的儲(chǔ)罐布置在靠近罐區(qū)管廊的進(jìn)出口處。儲(chǔ)罐的布置應(yīng)符合《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2008年版)及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2006年版)等相關(guān)規(guī)范要求。

可燃液體的地上儲(chǔ)罐的布置特別規(guī)定如下:（1）儲(chǔ)罐應(yīng)成組布置。在同一罐組內(nèi)，宜布置火災(zāi)危險(xiǎn)性類別相同或相近的儲(chǔ)罐；沸溢性液體的儲(chǔ)罐不應(yīng)和非沸溢性液體儲(chǔ)罐同組布置；液化烴的儲(chǔ)罐不應(yīng)和可燃液體儲(chǔ)罐同組布置。多品種的液體罐組內(nèi)，應(yīng)按要求設(shè)置隔堤。（2）罐組應(yīng)設(shè)防火堤，防止罐中流出液體的漫流及火災(zāi)的大面積蔓延，防火堤宜采用磚、石或混凝土結(jié)構(gòu)，防水堤和隔堤應(yīng)能承受所容納液體的靜壓及物料流出時(shí)對(duì)其的沖擊力。相鄰罐組防火堤的外堤腳線之間，應(yīng)留有不小于7m的消防通道。（3）管道穿堤處應(yīng)采用非燃料材料嚴(yán)密封閉，在防火堤內(nèi)雨水溝穿堤處，應(yīng)設(shè)防止可燃液體流出堤外的設(shè)施，各隔堤內(nèi)的雨水溝不能相通，分別單獨(dú)設(shè)置。罐組的專用泵(或泵房)均應(yīng)布置在防火堤外，罐和泵(或泵房)的防火間距應(yīng)滿足防火規(guī)范的要求。

5.儲(chǔ)罐的配管

罐區(qū)內(nèi)管線宜地上敷設(shè)，采用管墩敷設(shè)時(shí)墩頂高出地面不宜小于300mm。主管帶上的固定點(diǎn)宜靠近罐前支管處設(shè)置。在管帶適當(dāng)?shù)奈恢脩?yīng)設(shè)跨橋，橋底面最低處距管頂(或保溫層頂面)不應(yīng)小于80mm。儲(chǔ)罐的進(jìn)料管應(yīng)從罐體下部接入，若必須從上部接入應(yīng)延伸至距罐底200mm處。確定罐前支管線上的管墩(架)頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)考慮基礎(chǔ)下沉的影響。儲(chǔ)罐在使用過(guò)程中基礎(chǔ)有可能繼續(xù)下沉?xí)r，其進(jìn)出口管道應(yīng)采用金屬軟管或其它柔性連接。罐前支管線應(yīng)有坡度并應(yīng)從罐前坡向主管帶。浮頂罐的中央排水管出口應(yīng)安裝閘閥。常壓固定頂罐應(yīng)按照規(guī)范要求，設(shè)置呼吸閥或通氣孔。儲(chǔ)罐一般設(shè)置倒罐管線以便于罐的維修。

安全閥開(kāi)啟壓力(定壓)不能大于罐的設(shè)計(jì)壓力，當(dāng)各壓力儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力相同，儲(chǔ)存介質(zhì)性質(zhì)相近時(shí)，儲(chǔ)罐之間宜設(shè)氣相平衡管，平衡管直徑不宜大于儲(chǔ)罐的氣體放空管直徑，也不宜小于40mm。

對(duì)于高溫管線或需要用蒸氣吹掃的管線應(yīng)做好熱應(yīng)力計(jì)算，應(yīng)確定好固定支架位置，可采用自然補(bǔ)償或在適當(dāng)位置設(shè)補(bǔ)償器，以確保管線運(yùn)行安全。

6.泵的布置

液化烴泵、可燃液體泵宜露天或半露天布置。若在封閉式泵房?jī)?nèi)布置，泵房設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:液化烴泵、操作溫度等于或高于自燃點(diǎn)的可燃液體泵、操作溫度低于自燃點(diǎn)的可燃液體泵應(yīng)分別布置在不同房間內(nèi)，各房間之間的隔墻應(yīng)為防火墻；甲、乙A類可燃液體泵房的地面不應(yīng)有地坑或地溝，并在側(cè)墻下部采取通風(fēng)措施。泵房的門(mén)均應(yīng)向外開(kāi)啟，甲、乙、丙類泵房的安全疏散門(mén)不應(yīng)少于兩個(gè)。泵房、泵棚和露天泵站地面高出周圍地坪不小于200mm，泵的基礎(chǔ)高度不應(yīng)低于100mm。泵機(jī)組的布置應(yīng)符合相關(guān)的間距要求。

7.泵的配管

泵房、泵棚及露天泵站的管線宜采用地上敷設(shè)。泵吸入管和排出管的直徑應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，但吸入管直徑不得小于泵進(jìn)口接口管的直徑。水平安裝的泵進(jìn)出口管線應(yīng)由泵向外坡，坡度宜取3‰。

在泵進(jìn)口閥與泵之間的管線最高點(diǎn)應(yīng)設(shè)排氣閥。泵進(jìn)口應(yīng)設(shè)過(guò)濾器。離心泵出口管線應(yīng)設(shè)止回閥。離心泵進(jìn)口管需要變徑時(shí)應(yīng)選用偏心異徑管，安裝時(shí)下吸式應(yīng)取頂平，上吸式應(yīng)取底平。當(dāng)輸送石油液化氣、液氨等介質(zhì)時(shí)泵進(jìn)出口管線均應(yīng)設(shè)排氣閥并接至放空系統(tǒng)。對(duì)輸送易凝介質(zhì)的泵應(yīng)設(shè)固定式過(guò)濾器，對(duì)輸送不易凝介質(zhì)的泵應(yīng)設(shè)臨時(shí)過(guò)濾器。過(guò)濾器安裝在切斷閥與泵入口接口管之間，應(yīng)便于安裝、拆卸。

凡伴熱管線在泵房?jī)?nèi)可不設(shè)伴熱線，但應(yīng)有其它防凝措施。泵進(jìn)出口管線應(yīng)設(shè)必要支撐，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行推力計(jì)算，作用于泵入口接口管處的力不得超過(guò)泵入口接口管的允許受力。

8.罐區(qū)內(nèi)控制室、變配電室的布置

控制室、變配電室宜布置在罐區(qū)上風(fēng)向或平行風(fēng)向的獨(dú)立建筑中，若不能單獨(dú)布置時(shí)應(yīng)布置在泵房一側(cè)，且距最近的泵的距離不應(yīng)小于15m。控制室和變配電室的室內(nèi)地坪應(yīng)高出室外地坪0.6m。

（作者單位：濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院）

[1]石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].GB50160-2008.

[2]建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].GB50016-2010.

[3]石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].SH3007-1999.

[4]化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè))[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003