化工廠液體罐區的工藝設計要點

文/司慧涵 趙 芳 范永祺

化工廠液體罐區的工藝設計要點

文/司慧涵 趙 芳 范永祺

本文針對化工廠液體罐區的工藝設計，介紹儲罐選型和容積計算、儲罐的布置與配管、泵的布置與配管，并簡述控制室、變配電室的布置原則。

液體罐區；儲罐；布置；配管

1.引言

隨著我國經濟高速增長，石油化工、精細化工、輕工、紡織等各行業蓬勃發展，使之對基礎液體化工產品需求量迅猛增加。化工廠的液體罐區起著承上啟下的作用，按用途可分為原料罐區、中間罐區和成品罐區。罐區將連續穩定地供給主裝置所需的各種原料，承接主裝置的主要產品，并連續穩定地供給進一步深加工的下游產品裝置或對外銷售產品。罐區能在上下游裝置之間起到緩沖作用，當上下游裝置出現事故或停車時，利用罐區內貯存的原料和罐區的貯存能力，盡量使主裝置不停車均衡地生產；反之，當主裝置出現事故停車時，也可以通過罐區的貯存能力保證上下游裝置維持連續生產。

在液體罐區工程設計中，應嚴格按相關標準、規范進行，使設計達到“安全可靠、工藝先進合理、管理方便”的要求。一般比較完整的罐區主要由儲罐、泵、控制室、變壓器室、配電室和安全消防設施等組成。

2.儲罐型式的確定

儲罐因所儲存的介質性質不同而需選用不同型式，儲罐的主要型式有：浮頂罐、內浮頂罐、固定頂罐、臥罐和球罐。應明確儲罐所儲存介質的物理特性及火災危險性類別，根據介質的火災危險性類別來確定儲罐型式。

易揮發介質特別是儲量大時，應采用浮頂罐，它可以大大減少物料蒸發損耗，并減輕對大氣環境的污染，雖然浮頂罐投資大，但綜合考慮，浮頂罐的選擇是合理、經濟的。對于有特殊要求的甲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存；對于拔頭油、輕石腦油等飽和蒸汽壓較高的物料，可通過降溫采用固定頂罐儲存。常用的降溫措施主要包括固定式冷卻水噴淋（霧）系統、氣體放空或氣體冷凝回流、加氮封或涂刷隔熱涂料等。

3.儲罐容積的確定

儲罐的型式確定后，則需要確定儲罐的容積和個數。儲罐的總容積除以儲罐的個數是每個儲罐的容積，儲罐的個數應滿足不同生產操作的要求。每種介質儲罐的總容積應滿足裝置對介質貯存天數的要求。計算公式為V=(w1-w2)·n·η

式中，V為儲罐總容積，m3；w1為介質進入罐區的流量，m3/d；w2為介質流出罐區的流量，m3/d；n為介質的貯存天數；η為儲罐的貯存系數。

儲罐的貯存系數一般如下:儲罐容積≥1000m3的固定頂罐取0.9，儲罐容積小于1000m3的固定頂罐取0.85，浮頂罐或內浮頂罐取0.85，球罐或臥罐可取0.9。

4.儲罐的布置

在布置儲罐時應熟悉現場地形，充分利用地形，合理布置，減少占地。還應考慮配管和操作的需要，連接管線數量較多或管線較大的儲罐布置在靠近罐區管廊的進出口處。儲罐的布置應符合《石油化工企業設計防火規范》(2008年版)及《建筑設計防火規范》(2006年版)等相關規范要求。

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

5.儲罐的配管

罐區內管線宜地上敷設，采用管墩敷設時墩頂高出地面不宜小于300mm。主管帶上的固定點宜靠近罐前支管處設置。在管帶適當的位置應設跨橋，橋底面最低處距管頂(或保溫層頂面)不應小于80mm。儲罐的進料管應從罐體下部接入，若必須從上部接入應延伸至距罐底200mm處。確定罐前支管線上的管墩(架)頂標高時，應考慮基礎下沉的影響。儲罐在使用過程中基礎有可能繼續下沉時，其進出口管道應采用金屬軟管或其它柔性連接。罐前支管線應有坡度并應從罐前坡向主管帶。浮頂罐的中央排水管出口應安裝閘閥。常壓固定頂罐應按照規范要求，設置呼吸閥或通氣孔。儲罐一般設置倒罐管線以便于罐的維修。

安全閥開啟壓力(定壓)不能大于罐的設計壓力，當各壓力儲罐設計壓力相同，儲存介質性質相近時，儲罐之間宜設氣相平衡管，平衡管直徑不宜大于儲罐的氣體放空管直徑，也不宜小于40mm。

對于高溫管線或需要用蒸氣吹掃的管線應做好熱應力計算，應確定好固定支架位置，可采用自然補償或在適當位置設補償器，以確保管線運行安全。

6.泵的布置

液化烴泵、可燃液體泵宜露天或半露天布置。若在封閉式泵房內布置，泵房設計應符合下列規定:液化烴泵、操作溫度等于或高于自燃點的可燃液體泵、操作溫度低于自燃點的可燃液體泵應分別布置在不同房間內，各房間之間的隔墻應為防火墻；甲、乙A類可燃液體泵房的地面不應有地坑或地溝，并在側墻下部采取通風措施。泵房的門均應向外開啟，甲、乙、丙類泵房的安全疏散門不應少于兩個。泵房、泵棚和露天泵站地面高出周圍地坪不小于200mm，泵的基礎高度不應低于100mm。泵機組的布置應符合相關的間距要求。

7.泵的配管

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

在泵進口閥與泵之間的管線最高點應設排氣閥。泵進口應設過濾器。離心泵出口管線應設止回閥。離心泵進口管需要變徑時應選用偏心異徑管，安裝時下吸式應取頂平，上吸式應取底平。當輸送石油液化氣、液氨等介質時泵進出口管線均應設排氣閥并接至放空系統。對輸送易凝介質的泵應設固定式過濾器，對輸送不易凝介質的泵應設臨時過濾器。過濾器安裝在切斷閥與泵入口接口管之間，應便于安裝、拆卸。

凡伴熱管線在泵房內可不設伴熱線，但應有其它防凝措施。泵進出口管線應設必要支撐，必要時應進行推力計算，作用于泵入口接口管處的力不得超過泵入口接口管的允許受力。

8.罐區內控制室、變配電室的布置

控制室、變配電室宜布置在罐區上風向或平行風向的獨立建筑中，若不能單獨布置時應布置在泵房一側，且距最近的泵的距離不應小于15m。控制室和變配電室的室內地坪應高出室外地坪0.6m。

（作者單位：濟南石油化工設計院）

[1]石油化工企業設計防火規范[S].GB50160-2008.

[2]建筑設計防火規范[S].GB50016-2010.

[3]石油化工儲運系統罐區設計規范[S].SH3007-1999.

[4]化工工藝設計手冊(上冊)[M].北京：化學工業出版社，2003