丁二烯罐區(qū)安全設計探討

孫 惠，邢鐵鋒，賀慧寧，章志成

(1.中國空分工程有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江森田新材料有限公司，浙江 金華 321200)

根據(jù)GB50016-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》[1]定義，丁二烯(21℃時飽和蒸氣壓245.27kPa)屬于液化烴，火災危險性類別為甲A類。根據(jù)GB18218-2009《危險化學品重大危險源辨識》[2]規(guī)定，丁二烯的臨界量為5t。危險臨界量較低，因此丁二烯罐區(qū)極易形成重大危險源，容易引發(fā)火災爆炸等惡性事故危害極大?，F(xiàn)有部分企業(yè)對丁二烯罐區(qū)危險認知不夠，造成現(xiàn)有安全措施難以滿足安全生產(chǎn)需求，造成一些生產(chǎn)事故。譬如：2012年4月臺中油五輕丁二烯廠爆炸等事故。本文對丁二烯罐區(qū)存在的問題進行分析探討，分別在各專業(yè)采取相應安全技術及安全措施，提高丁二烯罐區(qū)整體安全性。

1 丁二烯主要危險特性

1,3-丁二烯(別名聯(lián)乙烯)，易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。若遇高熱，可發(fā)生聚合反應，放出大量熱量而引起容器破裂和爆炸事故。皮膚直接接觸丁二烯可發(fā)生灼傷或凍傷[3]。

丁二烯為《關于公布首批重點監(jiān)管的危險化學品名錄的通知》(安監(jiān)總管三[2011]95號)中的首批重點監(jiān)管的危險化學品。

2 丁二烯罐區(qū)安全設計

2.1 罐區(qū)工藝流程

圖1 工藝流程圖

工藝流程圖詳見圖1。

丁二烯槽車進入卸車區(qū)后，將卸料泵房中的丁二烯壓縮機與丁二烯槽車的氣相管相連接，物料通過卸料管道送入丁二烯儲罐中。

2.2 罐區(qū)工藝安全措施

(1)輸送丁二烯物料的管道采用管道密閉輸送。管道的連接采用焊接，管道與設備、閥門采用法蘭連接，減少跑冒滴漏的發(fā)生。

(2)丁二烯儲罐及管路在使用前使用氮氣吹掃，進出料管路采用雙閥切斷并采用金屬軟管柔性連接。

(3)丁二烯裝卸車采用液下裝卸方式。

(4)本項目丁二烯罐區(qū)采用5只180 m3的臥式橢圓雙封頭碳鋼儲罐，其中1只為應急罐。當常用儲罐中發(fā)生溫度、壓力升高有自聚失控風險時，通過丁二烯卸料泵進行緊急轉料儲存至應急罐，常用儲罐頂部安全閥起跳后丁二烯工藝氣體轉入應急罐。

(5)根據(jù)丁二烯遇高熱，可發(fā)生聚合反應導致容器管道破裂的特性，要求儲存溫度在20℃左右。儲罐采用內盤管通7℃冷凍水的措施進行降溫。夏季南方溫度較高時，利用設置在鋼平臺下方的噴淋冷卻水對儲罐進行冷卻。丁二烯儲罐設置溫度計、液位計、壓力計與輸送泵及壓縮機聯(lián)鎖，當出現(xiàn)溫度壓力異常的時采取緊急倒罐措施，以快速降低儲罐爆炸危險。

(6)丁二烯極易與空氣中的氧氣發(fā)生反應。因此在丁二烯儲罐處設置氮封保護措施，保證空氣中的氧氣與丁二烯隔離，并及時分析阻聚劑含量，當阻聚劑含量較低時及時補充。

(7)根據(jù)GB50016-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》規(guī)定，丁二烯儲罐需采用在儲罐泄露是的底部注水措施，將丁二烯液面升至水面以上以減少丁二烯的泄露。本項目采用注水泵將消防管網(wǎng)中的消防水進行二次增壓[4]，以達到注水目的，并在儲罐底部設有DN100雙排凈閥。

(8)考慮到丁二烯受熱易自聚的特性，儲罐設置雙爆破片及安全閥。安全閥起跳壓力分別為0.8MPa及0.84MPa。安全閥出口管路接至事故應急罐，事故應急罐的安全閥管路接至焚燒爐。進出管道上設置安全閥，安全閥起跳壓力為0.8MPa，安全閥出口接至焚燒爐。

2.3 設備及管道布置安全措施

圖2 設備布置圖

設備布置圖詳見圖2。

(1)丁二烯儲罐Vn=180m3，φ4000X13000(H)，裝填系數(shù)0.8。屬于Ⅱ類壓力容器[5]。儲罐間距1500mm，儲罐離防火堤間距3200 mm，滿足GB50016-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》要求。

(2)丁二烯儲罐區(qū)設置高度為+0.500 m的防火堤。

(3)丁二烯儲罐距離壓縮機房及泵房間距為35 m，滿足GB50016-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》要求。

(4)注水泵布置在防火堤之外，以防在出現(xiàn)丁二烯泄露時不受影響及時對丁二烯儲罐進行注水。

(5)為保證丁二烯輸送泵不氣蝕，將丁二烯儲罐基礎高度設置為+2.200 m。

(6)輸送丁二烯物料且管徑大于DN50、操作壓力大于0.1 MPa的管道屬于GC2管道，管道設計、制造、安裝、檢驗需符合符合《壓力管道安全技術監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道》TSG D0001-2009的要求。

(7)丁二烯儲罐閥門及管件的管道等級采用2.5MPa等級，選用D1222金屬纏繞墊片，全螺紋螺柱。符合GB50016-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》要求。

2.4 電氣專業(yè)采用的安全措施

(1)丁二烯儲罐組屬2區(qū)爆炸危險環(huán)境，電力裝置的設計按《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(GB50058-2014)和有關規(guī)定進行設計。選用防爆操作箱、防爆燈具、開關等防爆電氣設備。

(2)罐區(qū)設備、鋼平臺設置可靠的靜電接地保護措施。輸送管路采用紫銅片法蘭跨接導除靜電。

(3)丁二烯罐區(qū)進出樓梯處設置靜電觸摸球。

2.5 自控專業(yè)采用的安全措施

(1)丁二烯儲罐組屬于防爆區(qū)域，設置可燃氣體濃度檢測報警器。可燃氣體濃度超限時及時發(fā)出聲光報警，提醒操作人員注意并采取有效措施。

(2)丁二烯儲罐設置液位高高限報警聯(lián)鎖關閉卸料壓縮機及液位低低限報警聯(lián)鎖關閉輸送泵措施。

(3)儲罐設置壓力高限及高高限報警，當壓力超高時發(fā)出聲光報警，提醒操作人員注意并采取相應措施。

(4)儲罐設置溫度高限及高高限報警，當溫度超高時發(fā)出聲光報警，提醒操作人員注意并采取相應措施。

(5)丁二烯易燃易爆，儲罐區(qū)屬于爆炸危險區(qū)域，區(qū)域內的現(xiàn)場儀表防爆等級不低于EXdIIBT4。

(6)丁二烯儲罐組設置防爆網(wǎng)絡高清紅外槍式攝像機，對儲罐區(qū)進行實時監(jiān)控，發(fā)生異常能夠及時處理。

2.6 土建專業(yè)采用的安全措施

(1)進出儲罐區(qū)防火堤的管道采用不燃材料密封。

(2)丁二烯罐區(qū)在不同方位上設置臺階進出罐區(qū)。

2.7 給排水專業(yè)采用的安全措施

(1)丁二烯罐區(qū)配置32具4kg磷酸銨鹽干粉滅火器及16只滅火器箱。

(2)丁二烯儲罐頂部鋼平臺下方設置消防冷卻噴淋設施。

(3)丁二烯儲罐區(qū)防火堤附近設置3只噴淋洗眼器。

(4)丁二烯罐區(qū)防火堤內設置集液坑，防火堤外設置雨污分流閥門井，清污水分流至事故池。

3 結語

丁二烯由于易燃易爆受熱易自聚，危險臨界存儲量較低，極易形成重大危險源，一旦發(fā)生事故將造成嚴重后果。在儲存、運輸、使用過程中須從各個方面采取一系列的安全措施提升裝置的本質安全，從而減少丁二烯生產(chǎn)事故的發(fā)生。