淺談中間原料罐組的設計要點

劉家楨

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

隨著我國工業技術的提升，石油化工生產裝置逐步趨向于大型化。儲罐已成為生產裝置中不可或缺的重要組成部分，肩負著全廠或部分裝置區原料、中間產品以及成品存儲和中轉外送的職責。根據罐區的功用，可以簡單的將罐區分為原料罐區、中間原料罐區和成品罐區[1]。罐區設計得是否合理，將直接影響到整個裝置能否正常運行。本文借鑒某煉化公司二期項目，以芳烴抽提裝置中的中間儲罐區為例，簡單介紹說明一下中間原料儲罐組的設計要點及改進建議。

1 設備布置

一般來講，當裝置內儲罐較多時，將儲罐集中布置已成為裝置內罐組設計的一個共識。

依據總圖規劃，本套芳烴抽提裝置用地沿東西向呈長方形。在做布置時，將裝置內儲罐成組布置于裝置的東側，與裝置區脫離。裝置內沿東西向中軸線布置管廊，南北兩側布置工藝設備；罐區布置于管廊東側的末端。

罐區有多臺專用泵時，也要集中布置。本裝置的泵區都布置在了罐區西側防火堤外的空地上。罐區和泵區作為整體，四周設消防道路。管廊從泵區的中間進入罐區。這樣通過管廊實現了裝置與罐區互聯，不僅能夠合理的利用安全措施，集約利用規劃用地，同時也是為了將來裝置的發展考慮。

根據罐組內介質易燃有毒的特性，罐組布置應當充分考慮防范介質溢流、起火等事故的發生，以及事故發生時人員逃生所需安全措施。因此布置時應當充分考慮以下幾點：

①罐組內的儲罐不要超過兩排；

②罐組防火堤的有效容積不要小于罐組內1個最大儲罐的容積；

③計算防火堤的高度時，要嚴格按照規范在計算高度的基礎上加0.2 m，同時不得低于1.0 m；

④注意在防火堤的不同方位設置人行臺階或坡道，以方便操作人員逃生。

圖1 罐區設備布置圖

綜上所述，罐區布置如圖1所示。

同時，為了滿足國家安全監管總局《關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》(安監總管三[2014]68號)的要求，此次罐區設計采用了單罐單堤的方案。根據石化規中的相關條例，立式儲罐組內隔堤的高度最終定為0.5 m。

2 罐的管口布置

關于大罐的管口布置，《石油化工儲運系統罐區設計規范》(SH/T3007-2014)給出了詳細的說明解釋。同時筆者在查閱資料時，查到一本書籍 ，其中論述了高低壓儲罐附件的選用及安裝位置。兩者相對比，觀點基本一致。但因著眼點不同，在部分附件的安裝位置方面，論述略有出入。現以透光孔為例，做以下比對：

相同點：兩本手冊中均述及其安裝位置應符合中心應距罐壁800～1000 mm。

不同點：該書中建議將透光孔設在介質進出管口的正上方，人孔與之對稱布置(方位180°處)；當大罐帶有兩個以上的透光孔時，透光孔要和人孔、清掃孔(或者排污孔)的位置盡可能沿圓周均勻布置。可以看出該手冊是從增加采光，給內部作業提供便利的角度出發。

圖2 氮封改進示意圖

而規范中則要求如只設置一個透光孔時，優先考慮安裝在罐頂梯子及操作平臺附近；如果可以設置兩個及以上時，可沿罐頂周圍均勻布置，但仍需保證有一個透光孔安裝在罐頂梯子及操作平臺附近。可見規范更多的是從方便透光孔操作的角度來考慮。

另外，直徑較大的圓筒形儲罐較多使用球面拱頂，在確定管口方位時，應當有效避開罐頂扇形頂板的銜接焊縫，必要時需在圖紙上注明焊縫方位。同時，基于現場情況和業主的實操經驗，在配管過程中取消了罐頂氮氣孔，將其改為備用口。氮氣線直接引到了呼吸閥入口主管上(見圖2)。

3 罐區管道布置

罐區的管道敷設多為沿地敷設，這種敷設方法既經濟又便于檢修。需人員通過的地方采用跨橋即可解決。少量的公用工程等管道可采用架空敷設，如此布置可減少管道占地及跨橋長度，綜合利用空間。當管道需穿過防火堤時，需采用防滲套管。

埋地敷設的管線需注意凍土層厚度。但當介質既屬于可燃介質又屬于極度危害介質時，管道盡量不要采用埋地敷設。這是由于當管道因腐蝕等因素發生破裂泄漏時，往往不能及時發現，會對環境造成極大的危害，且對維護造成很大的不便，因此此類管道一般多采用管溝敷設。《石油化工金屬管道布置設計規范》(SH3012-2011)中也講到，無法架空敷設而又不宜埋地敷設的管道可在不通行管溝內敷設。但如果采用管溝敷設，應當采取有效措施，防止可燃介質在溝內積聚，常規做法如填砂或礫石。

當大罐入口管線帶有多條支路線時，一般做法是把將支路線和主線引入罐區后在管口附近并線。管線上方設置平臺或跨橋，既能方便支路根部閥門的操作，又為操作人員提供通行便利。

結合本項目，罐組內介質多為極度危害性介質(苯，甲苯等)，火災危險性為甲B級，一旦發生泄漏或險情，操作人員難以進入現場關閉支路閥門。因此，為安全起見，本設計將支路閥門統一布置在了防火堤外，并設置聯合跨橋，以便統一操作(見圖3)。如此可盡量減少操作人員進入罐區。發生事故時，操作人員可在防火堤外將儲罐進出管線切斷，對儲罐實施隔離，同時也保障了操作人員的安全。

圖3 管道閥門布置

4 罐區消防

常用的消防(滅火)系統按消防介質來分類，主要有水消防系統、泡沫滅火系統和蒸汽滅火系統。水消防系統可達到對臨近火源的可燃介質儲罐進行冷卻降溫的目的；泡沫滅火系統利用泡沫發生器產生泡沫，注入發生險情的儲罐內。空氣泡沫可以漂浮在可燃液體表面，從而隔斷可燃介質與助燃劑的接觸，達到滅火的目的；蒸汽滅火系統一方面具有類似于水消防系統降低可燃介質表面溫度的作用，另一方面，也具有泡沫滅火系統稀釋周圍空氣濃度，甚至隔斷空氣與可燃介質的有效接觸的作用。但蒸汽消防系統自有其局限性，如敞開空間內效果不如密閉空間以及會傷害未及時撤離人員等。故罐區不常采用蒸汽消防系統[3]。

消防系統還有另外一種分類方式，即按固定形式分類，可分為固定式消防系統、半固定式消防系統及移動式消防系統。

消防系統的布置應當著重注意以下兩點：

(1)較大尺寸的儲罐(如容積不低于10000 m3的儲罐或容積不低于2000 m3的低壓儲罐)需要設固定式消防冷卻水系統；

(2)將管線上的控制閥布置在防火堤的外側，同時兼顧閥門和被保護儲罐外壁的距離不小于15 m。

本設計中，考慮到罐容基本在1000 m3左右，罐區消防采用半固定式消防。消防管道的接口統一布置于罐區東南方，方便消防車輛靠近。管線進入罐區后，敷設于工藝管線上方。大罐的消防管口位于大罐側壁的頂部。泡沫發生器靠近管口布置。

5 總結

本文結合具體項目，扼要闡述了罐區設計時，布置設備、設備管口、管道及消防設施時應當注意的要點。同時結合標準規范和現場操作需求對各方面進行了改進，并總結了以下幾點感悟：

(1)設置隔堤后，實際是將兩儲罐間的空間分割成了兩個部分，間接壓縮了管道布置區域，管道布置將會受到一定限制。因此需要提前規劃好管道敷設寬度、跨橋設置以及與隔堤之間的間距等問題。

(2)結合現場需求，最好能將工藝閥門布置在防火堤外，或者布置在操作人員容易靠近的罐區邊緣，盡量避免操作人員進入罐區操作，降低操作危險系數。

(3)從不同角度看待問題，往往會有不同的設計思路和側重點。有時多角度間又會有不同程度的trade-off效應。因此做設計過程中應當從多角度思考，抓住問題重點，才能找到最優方案。