液化烴球罐安全設(shè)計(jì)

樊興旺

摘 要：介紹液化烴球罐在設(shè)計(jì)過(guò)程中的工藝、自控、消防、電氣電信采取的安全措施。

關(guān)鍵詞：液化烴;設(shè)計(jì);安全

液化烴：在15℃時(shí)，蒸汽壓大于0.1MPa的烴類液體及其他類似液體為液化烴，不包括液化天然氣（根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)范定義）。液化烴易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。接觸熱、火星、火焰或氧化劑易燃燒爆炸。氣體比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。液化烴可用作石油化工基本原料，如裂解制乙烯、丙烯、丁烯也可用作燃料。某煉化公司在新建60萬(wàn)噸/年異丁烷裝置基礎(chǔ)上，對(duì)公司內(nèi)現(xiàn)有液化烴罐區(qū)進(jìn)行改造，新建一個(gè)單罐罐容4000m3液化烴球罐罐組，球罐直徑19.7m。液化烴主要成分為C3、C4烷烴。

1 工藝安全設(shè)計(jì)

1.1 儲(chǔ)罐

液化烴儲(chǔ)罐按儲(chǔ)存方式又可分為常溫壓力儲(chǔ)存、低溫壓力儲(chǔ)存和低溫常壓儲(chǔ)存。目前，我國(guó)石化行業(yè)普遍采用球罐常溫壓力儲(chǔ)存方式儲(chǔ)存液化烴。

1.2 安全閥

①液化烴球形儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置全啟式安全閥，安全閥的開(kāi)啟壓力（定壓）不得大于球罐的設(shè)計(jì)壓力。本項(xiàng)目液化烴球罐設(shè)計(jì)壓力按50℃丙烷考慮，查詢《石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)》得50℃丙烷飽和蒸汽壓為17.001atm（A），汽化熱為2991卡/克分子。本次設(shè)計(jì)球罐設(shè)計(jì)壓力為1.62MPa（G），安全閥定壓1.62MPa（G）;②安全閥按《壓力容器第1部分：通用要求》（GB150.1- 2011）附錄B進(jìn)行計(jì)算，球罐的受熱面積：

球罐采用常溫加壓儲(chǔ)存，無(wú)絕熱保護(hù)層，計(jì)算安全泄放量：

③安全閥出口管應(yīng)接至火炬系統(tǒng)。本項(xiàng)目所在公司有火炬排放系統(tǒng)，放空總管DN600，背壓0.4MPa（G）。因?yàn)椋?/p>

泄放過(guò)程屬于臨界流動(dòng)，安全閥噴嘴面積：

由于背壓大于定壓的10%，而小于30%，因此選用平衡波紋管安全閥，安全閥喉徑150mm，公稱直徑DN200。

2 自控安全設(shè)計(jì)

液化烴球罐區(qū)采取了較高的儀表控制設(shè)計(jì)要求，工藝過(guò)程控制采用分散型式控制系統(tǒng)（DCS）在中控室進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，并設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)（SIS）。

①液位控制：設(shè)置就地、遠(yuǎn)傳液位指示和高高液位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)“三取二”聯(lián)鎖切斷液相進(jìn)出口緊急切斷閥，聯(lián)鎖控制進(jìn)入罐區(qū)SIS系統(tǒng);②溫度控制：罐底設(shè)置雙金屬就地溫度指示和熱電偶遠(yuǎn)傳溫度指示，安裝位置保證在最低液位時(shí)能夠測(cè)量到液相的溫度，并且便于觀測(cè)和維護(hù);③壓力控制：在罐本體頂部設(shè)置就地、遠(yuǎn)傳壓力指示，并單獨(dú)設(shè)置壓力高限報(bào)警。安裝位置保證在最高液位時(shí)能夠測(cè)量到氣相的壓力，并且便于觀測(cè)和維護(hù);④罐區(qū)內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)器，報(bào)警信號(hào)接入現(xiàn)場(chǎng)聲/光報(bào)警設(shè)施，信號(hào)接至罐區(qū)SIS系統(tǒng)。

3 其它安全設(shè)施

3.1 消防

固定式消防冷卻水系統(tǒng)采用著火罐供水強(qiáng)度為10L/min*m2，供給范圍為著火罐罐壁表面積;距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內(nèi)的鄰近罐供水強(qiáng)度為10L/min*m2，供給范圍為著火罐罐壁表面積的一半。消防水系統(tǒng)根據(jù)罐區(qū)和其他裝置的需要，設(shè)計(jì)了一個(gè)穩(wěn)高壓消防水站。內(nèi)設(shè)消防主泵2臺(tái)，穩(wěn)壓泵2臺(tái)，穩(wěn)壓罐l臺(tái)，消防供水能力為486m3/h，揚(yáng)程為l13m，穩(wěn)壓罐平時(shí)維持管網(wǎng)系統(tǒng)壓力約0.7MPa。

3.2 注水防漏設(shè)施

液化烴球形儲(chǔ)罐應(yīng)視存儲(chǔ)物料的性質(zhì)設(shè)置合理的注水設(shè)施，當(dāng)儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏時(shí)，向罐內(nèi)注水，使液化烴液面升高，將破損點(diǎn)置于水面以下，可以減少或防止液化烴的泄漏，為堵漏贏得時(shí)間和創(chuàng)造便利條件，避免更大災(zāi)害的發(fā)生。注水水源采用穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)作為事故狀態(tài)下球罐的注水水源，在進(jìn)行穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)時(shí)需考慮球罐泄漏狀態(tài)下50～100t/h的用水需求。由于液化烴壓力儲(chǔ)罐的泄漏和起火部位通常是發(fā)生在進(jìn)出口管道的閥門處，而閥門閥體本身泄漏和破壞的可能性非常小，因此設(shè)計(jì)中一般考慮閥門法蘭密封被破壞或泄漏的因素。法蘭密封破壞近似地看做容器壁上開(kāi)一孔口，泄漏近似看做孔口出流，則泄漏量按下式計(jì)算：

以球罐區(qū)現(xiàn)有的2000m3的丙烯罐和新建的4000m3的丙烷罐的為基準(zhǔn)，破損后的泄漏量計(jì)算結(jié)果如表1所示：

3.3 電氣電信安全設(shè)計(jì)

①爆炸危險(xiǎn)區(qū)域范圍內(nèi)電氣、儀表設(shè)備均采用防爆型;②儲(chǔ)罐及管道均采取防雷、防靜電接地措施;③防火堤外人行踏步處、球罐扶梯入口處均設(shè)置消除人體靜電裝置。④罐區(qū)設(shè)置工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng);⑤罐區(qū)四周設(shè)置周界報(bào)警系統(tǒng)，周界報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能與工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

綜上所述，該罐區(qū)已經(jīng)運(yùn)行了一年，各項(xiàng)指標(biāo)良好。實(shí)際生產(chǎn)效果表明，對(duì)該罐區(qū)設(shè)計(jì)所采取的工藝和安全措施是必要的，也是成功的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張德姜，王懷義等.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2000.