甲醇汽油調配罐區的設計

楊亞從

(西安精典石化科技有限公司)

甲醇汽油是近幾年新興起來的一種可替代汽油的產品，該產品燃燒后產物主要是水和二氧化碳，沒有廢氣產生，清潔環保，節能經濟，性能穩定，符合國家節能減排產業政策和低碳經濟的要求。近年來，隨著相關國家標準的出臺，甲醇汽油的應用越來越廣泛，設計工作也隨之增多，需設計規范、標準、實用的甲醇汽油調配罐區以滿足調配需求。

1 原料特性分析

甲醇：易燃，其蒸氣揮發到空氣中，易形成爆炸性混合物，當遇到明火或高熱時，能引起燃燒爆炸，與氧化劑接觸發生化學反應甚至引起燃燒。由于甲醇蒸氣密度高于空氣，能在較低處擴散到非常遠的地方，遇火源會導致著火回燃，其閃點為11℃，根據《石油化工企業設計防火規范》，將其火災危險性定為甲B類。

汽油：性質與甲醇類似，閃點低于28℃，根據《石油化工企業設計防火規范》，火災危險性定為甲B類。

添加劑：主要成分為乙醇、丙酮、碳酸二甲酯、甲縮醛及吐溫-80等，其中除吐溫-80外，其余火災危險性均屬于甲B類。

設計過程中，需根據原料的特性對甲醇汽油調配罐區進行合理設計，以保證設計成品的規范、實用、安全。

2 調配罐的設計

2.1調配罐類型選擇

甲醇汽油調配罐的設置一般采用地上式[1]。甲醇、汽油均屬于甲B類，對于容量不大于100m3的儲罐，可選用臥式；反之，選用立式罐。對于立式調配罐，應選用內浮頂罐，并且內浮頂罐采用二次密封裝置。

2.2調配罐開孔設計

調配罐進油口應從罐體下部接入，如果確實需要從上部接入時，進油口應延伸到距離罐底200mm左右；調配罐應設有進出油接合管、采光孔、人孔、量油孔、放水閥、通氣孔及排污孔等基本附件[1]；調配罐上必須裝設呼吸閥,以防止意外發生。

2.3其他

為了清楚地了解調配罐的液位，防止溢罐或泵空轉等狀況的發生，應設液位計和高低液位報警器。

建立該項機制應結合本地實際，確保出現災害時重點部位和區域遭受災害的損失最小，主要是對重點防控對象、重點防控措施、重點防控責任、信息報送等進行細化。

3 油氣回收

甲醇、汽油均具有較強的揮發性，在卸車、裝車和調配過程中不可避免地有一部分揮發到大氣中。甲醇、汽油揮發帶來的危害多種多樣，諸如原料的損耗、經濟損失、成品質量下降、污染環境、危害安全及影響健康等。為了將這些危害降到最低，設計過程中應設置油氣回收。添加劑也有一部分揮發，但由于其用量較少，并且成分復雜，回收難度較大，因此不予考慮。

3.1一次回收系統

在卸車過程中，隨著甲醇、汽油打入罐中，其蒸氣就會揮發進入空氣，不僅造成原料損耗，污染環境，還會造成經濟損失，設計一次油氣回收系統就是針對這部分逃逸的蒸氣。一次油氣回收就是在卸車過程中，用管道將此部分蒸氣重新送回罐車，從而完成油氣循環的卸車過程。

3.2二次回收系統

二次油氣回收系統的設計主要針對加油過程中從加油槍逃逸的油氣。為了汽車加油的便利，調配罐區也可設置加油系統。二次油氣回收的主要原理是：利用外加輔助動力，在加油運轉時產生中央真空壓力，再通過回收罐、回收油槍將從加油機逃逸出來的油氣進行回收。

3.3三次回收系統

一次和二次油氣回收僅能將油氣收集，要想實現真正的油氣回收必須進行三次油氣回收。三次油氣回收系統簡單來說就是將一次、二次回收系統收集起來的油氣進行處理，將其從氣態變為液態，從而可重新使用。

4 罐區的選址與設計

4.1罐區的選址

甲醇、汽油火災危險性均屬于甲B類，這就對罐區的選址要求很高。火災發生時工藝裝置或設施間可能會存在相互影響，為了避免這種影響，必須滿足現行的《石油化工企業防火規范》中的防火間距。輔助設施如辦公樓、泡沫站、變配電所、分析化驗室及控制室等之間的間距均應符合甲類火災危險性單元與相鄰設施或裝置間的防火間距。對于相鄰布置的兩套裝置的辦公樓、泡沫站、變配電所、分析化驗室和控制室，其防火間距可執行現行的國家標準《建筑設計防火規范》。

4.2罐區的設計

罐區內的調配罐越多，發生火災的幾率也就越大。發生火災后，為了控制火災范圍，并能達到減少火災損失的目的，罐區內調配罐的個數和間距必須進行控制，具體應滿足以下要求：

a. 罐區內單罐容積不小于10 000m3的罐個數最多12個，反之，不應多于16個；

b. 調配罐為固定頂時，單罐容積應不大于10 000m3，罐間距不小于0.75D，反之，不小于0.6D；對于浮頂罐，罐間距必須大于0.4D；調配罐為臥罐時，罐間距不小于0.8m；

考慮到調配罐起火后應便于撲救，其布置不允許超過兩排[2]。

5 防火堤的設計

地上調配罐一旦發生破裂事故，汽油及甲醇等可燃液體會流到儲罐外，為了防止流出的液體蔓流，需在調配罐外圍增設防火堤。防火堤內的有效容積必須不小于罐區內一個最大罐的容積[2]。對于防火堤的有效容積，美國規范將其定為防火堤內一個最大罐容積的100%，日本規范將其定為防火堤內一個最大儲罐容積的110%。與國外規范相比，為了防止可能泄漏的大量可燃液體溢出防火堤，現行的《石油化工企業防火規范》將固定頂調配罐的防火堤內有效容積定為防火堤內最大儲罐容積的100%[2]。當滿足不了此要求時，可以在防火堤外增設事故存液池，但對于浮頂、內浮頂罐區，防火堤內的有效容積定為罐區內一個最大儲罐容積的一半。

對罐區防火堤的設置應滿足以下要求：要求建造防火堤的材料應為非燃燒性的，并且能承受所容納油品的靜壓力，同時保證不泄漏[1]；對于立式油罐的防火堤，其實高最小為計算高度加上0.2m；為了在事故時方便出入防火堤，油罐組防火堤的人行踏步不應少于兩處，且應處于不同的方位。

6 工藝流程的設計

由汽車送來的汽油及甲醇等原料和輔助配料停放在相對應的卸料柱，卸車后經過管線和機泵打入相應的儲罐備用。

然后將調配好的成品添加劑(醇醚汽油添加劑)與甲醇、汽油按比例打入混合器，混合均勻后打入成品儲罐。為了確保成品的均勻度，可以增設一條管線，通過泵打回流，再經過罐內設置的噴射式混合器，使調配液進一步均勻混合，完成后即得成品。

該工藝從添加劑調和開始到成品產出的整個過程在全密閉的生產系統裝置中連續進行，原料運至現場后立即打入相應的調和罐，產品出來經分析合格后立即打入罐車運出(圖1)。

圖1 流程示意圖

7 罐區管道連接與安裝

罐區管道的安裝必須滿足其相關的工藝流程、方便操作維修、安全美觀與其他方面的要求。為了方便施工、操作、維修改造和消防，罐區管道的敷設首選地上管墩。管道穿過防火堤時，必須設置套管，一般套管的公稱直徑比內管公稱直徑高兩級，并且滿足同心狀態，同時采取相應的密封措施。

罐進出口管道宜設計雙閥，靠近罐體的閥門常開，當進出管道發生事故或維修更換其他閥門、墊片時，可關閉此閥門。為了保證調配罐不受過量正壓和負壓的影響，在罐頂設置呼吸閥。建議同時設置真空壓力閥和阻火呼吸閥，真空壓力閥的主要作用是：在常溫常壓環境中，保證油罐密封；高溫高壓環境中，保證罐內的壓力；低溫低壓時，保證罐內壓力在安全標準的范圍內。當罐內壓力超過設定壓力時，為了能有效防止罐內壓力過大而發生事故，呼吸閥將開啟自動排氣或者吸氣。阻火呼吸閥保持常關狀態，當真空壓力閥維修時，將阻火呼吸閥打開，保證調配罐的安全。

為了防止管道與罐體之間的相互影響，一般情況下罐前支管道與主管道應采用撓性或彈性連接。當地震烈度不小于7度、地質松軟且管道公稱直徑不小于150mm時，可在靠近罐壁的第一道閥門和第二道閥門之間設置儲罐抗震用金屬軟管。

8 結束語

對于甲醇汽油調配罐區的設計，應主要參照現行的《石油庫設計規范》及《石油化工企業防火規范》等相關規范，設計出合理、實用、規范的文件，以滿足生產裝置的需求，并確保生產裝置安全正常運行。

[1] GB 50074，石油庫設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2002.

[2] GB 50160，石油化工企業設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.