乙二醇罐區的布置及配管研究

趙慧靈，王 宇

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

乙二醇作為一種重要的基礎化工原料，可以衍生出100多種化工產品和化學品。主要用于生產聚酯(PET)單體和防凍液，還可用于精細化工產品的生產，如表面活性劑、潤滑劑、聚氨酯、增塑劑等，以及用于炸藥、涂料、油墨等行業，可見乙二醇用途十分廣泛，發展潛力巨大。我國乙二醇產品常年自給率在 30%左右，主要依靠進口。本文以內蒙古榮信化工有限公司年產40萬噸乙二醇項目為例,結合實際工程經驗,對乙二醇罐區的布置,泵房設計及配管等方面進行了探討。

1 乙二醇罐區總體布置探討

根據TSGR1001-2008《壓力容器壓力管道設計許可規則》、GB 50160-2008《石油化工企業設計防火規范》的劃分原則，乙二醇裝置罐區壓力管道最高類(級)別均為GC2[1]，火災危險性為丙A類(液體)及甲B類(液體), 罐區內最大單罐容積為1500m3，大于1000m3按照工藝、功能合理布置，同類儲罐集中布置的方針，將火災危險性為丙A類(液體)的儲罐布置在產品罐區，火災危險性為甲B類(液體)的儲罐布置在中間罐區。

根據工藝要求及罐區的生產性質和《石油化工企業設計防火規范》等有關國家和行業標準、規范，綜合考慮乙二醇裝置布局和占地條件，將產品罐區、中間罐區、輔助罐區由東向西依次布置于乙二醇裝置的南側。產品罐區和中間罐區中間為南北向貫穿馬路，用于吊裝、檢修和消防通道，馬路的西側設置了裝置內管廊，便于產品罐區與中間罐區之間，以及與其他裝置之間的管道連接。罐區北側為東西向裝置內管廊，南側為廠區道路。由于該項目處于寒冷和多風沙地區，并根據罐組專用泵區的布置要求，將三個罐區的泵統一設置在防火堤外管廊下面的泵房內，方便泵的檢修及統一配管，儲罐與泵房、裝卸鶴管之間的防火間距[2]應滿足表1的規定：根據火災危險性可知,產品罐區儲罐與泵房之間的最小防火間距[1]為10m，中間罐區儲罐與泵房之間的最小防火間距為12m。其它設備均采用露天布置。詳圖請見圖1所示。

表1 甲、乙、丙類液體儲罐與其泵房、裝卸鶴管的防火間距 m

圖1 壓縮廠房的設備布置圖

2 產品罐區設備布置探討

產品罐區防火堤內共設8臺儲罐(固定頂)，火災危險性為丙A類(液體)儲罐。根據內蒙古關于加大危險化學品儲罐間距的通知，要求在不違背標準規范和工藝要求前提下，將罐區圍堰內的儲罐用隔堤分隔，并綜合考慮工藝流程及產品罐區的占地條件，將8臺儲罐采用一罐一堤，呈兩排方式布置，北邊一排自西向東分別為1臺1000m3輕質醇罐(φ11500×11000)，1臺1000m3混合醇酯罐(φ11500×10500)，1臺200m3重質醇罐(φ6600×6500)，1臺500 m3精DMO罐(φ9000×9000); 南邊一排自西向東分別為2臺1000m3合格品乙二醇罐(φ11500×11000)，2臺1500m3乙二醇計量罐(φ13500×12000)。根據儲罐的安裝高度應大于泵的必需汽蝕余量NPSH,且在滿足罐底管道安裝和操作所需要的凈空時，儲罐的基礎高度應高出地面至少200mm，將產品罐區儲罐的基礎高度定為800mm。兩排儲罐中間設置東西向兩層管廊(標高定為EL3.000m，EL5.000m)，用于連接罐區與界外管線。中間管廊下層主要布置工藝管線與公用工程管線，上層布置消防泡沫管和橋架。產品罐區設備布置詳圖見2所示。

產品罐區防火堤外北側設置有泵房，泵房位于裝置內管廊一層，泵房的寬度一般與管廊的寬度相同，對于外形較大的泵，當管廊寬度滿足不了泵的布置時，可以局部加寬泵房以滿足管線配置及泵的檢修；泵房的柱距與管廊的柱距相同；泵房的長度可根據泵的數量、大小、泵進出口管線設置空間及泵的操作檢修所需空間來確定。泵房的高度確定既要考慮泵進出口管線的布置占用空間，還要考慮泵的吊裝檢修要求，根據文獻[4]，泵房高度計算方法為：

泵房的最小高度=梁高+軌道高+所需起吊高度+吊鉤中心距離軌道底部最小距離

根據公式計算出最小高度后圓整即可確定泵房的高度。產品罐區泵房的高度為：300mm+500mm+3000mm+1000mm=4800mm,圓整后泵房的高度取5m。

圖2 產品罐區設備布置圖

2.1 相鄰儲罐之間的防火間距的確定

相鄰儲罐之間的防火間距不應小于表3的規定[1]。以該罐區內最大的儲罐乙二醇計量罐為例，因為該儲罐的容積大于1500 m3，所以計算時應取直徑和高度的最大值，由表可知，A罐和B罐的防火間距為：0.4D=0.4×13500=5400，即為5.4m。但該項目地處內蒙古地區，根據內蒙古安監管三字[2014]104號文件，關于加大危險化學品儲罐間距的通知可知：地上儲罐之間的距離按不小于現行國家、行業有關標準規范下限兩倍確定；若以此確定的距離大于相鄰罐體中直徑或高度中的較大值，可以該罐體直徑或高度的較大值為距離。因此最終乙二醇計量罐A、B之間的防火間距應大于10.8m。由此可以依次確定其他相鄰儲罐之間的最小防火間距。

表2 罐組內相鄰可燃液體地上儲罐的防火間距

2.2 罐區防火堤及隔堤的確定

根據《石油化工企業設計防火規范》的規定立式儲罐外壁至防火堤內堤腳線的水平距離不應小于罐壁高度的1/2(罐壁高度=儲罐的高度+儲罐基礎高度)，防火堤內有效容積不應小于罐組內一個最大儲罐的容積的要求，結合產品罐區的占地條件，由此確定罐區防火堤大小為：94.5×47.5m。該罐區防火堤的高度為：

計算高度+0.2m=(最大儲罐的容積+儲罐基礎的容積)/(罐區面積-儲罐基礎面積)+0.2m=(1500+3.14×6.752×0.8)/(94.5×47.5-3.14×5.752-3.14×5.752-3.14×3.32-3.14×4.52-3.14×5.752-3.14×5.752-3.14×6.752)+0.2m=0.621m。

由于高度小于1m，按照GB50160的規定，取防火堤的高度為1.0m。需要注意的是防火堤的最大高度是以堤外3m范圍內設計地坪標高為準小于2.2m。

產品罐區采用一罐一堤的布置方式，隔堤的有效容積不應小于隔堤內一個最大儲罐容積的10%，且立式儲罐隔堤的高度不應低于0.5m。本項目隔堤的計算高度遠遠小于0.5m，最后確定隔堤的高度取0.5m。

2.3 罐區雨水溝及通行臺階的確定

乙二醇產品罐區防火堤采用的是鋼筋混凝土結構，根據GB50351儲罐區防火堤設計規范的要求[3]，沿無培土防火堤內側修建的排水溝，溝壁的外側與防火堤內堤腳線的距離不應小于0.5m，故雨水溝外壁距防火堤內堤腳線的距離取0.5m。因為該罐區采用的是一罐一堤的布置方式，所以每個儲罐的四周都設置了雨水溝，并根據建筑地坪的坡度設計設置了雨水井。

乙二醇產品罐區防火堤東西方向94.5m，南北方向47.5m，在防火堤的不同方位及隔堤處均設置了通行臺階，且相鄰通行臺階的距離均小于60m。

3 罐區管道布置要點

罐區管道布置要滿足工藝流程的要求、滿足泵的最小汽蝕余量、方便操作檢修、有足夠的柔性，能夠滿足設備管口及泵口的應力要求即可，盡量做到經濟合理、整齊美觀。本文就乙二醇產品罐區的配管實例，對罐區內配管的要點進行了總結歸納。

(1)儲罐進出口管線一般有特定的單元模式：包括切斷閥、調節閥、金屬軟管以及回流管線等，詳見圖3所示。管線的切斷閥及調節閥要靠近設備管口布置，考慮到儲罐的沉降，調節閥后的管架要做在儲罐的基礎上，金屬軟管位于調節閥和第二道切斷閥之間，儲罐出口進泵管線要步步低進入泵，管道支撐宜做在地面管墩上。儲罐進口管線通常由其他工藝裝置通過管廊接入，管道依靠管廊支撐。詳見圖4儲罐進出口管線布置示意圖。

圖3 儲罐管線基本單元模式

(2)因為罐區占地面積大，且設備比較分散，所以管線宜集中布置，對于沒有特殊要求的管線，宜成排架空布置，管道支撐宜在地面做T型架或門型架。

(3)罐區用于應急救援的泡沫消防管線宜采用單罐并聯的方式敷設，管線上增加自控閥，自控閥設置在罐區的防火堤之外。如圖5所示。

圖4 儲罐進出口管線布置示意圖

4 結語

罐區的設計重點及難點是不同類型儲罐的合理布置，儲罐間防火間距的確定以及防火堤隔堤的確定，隨著化工生產裝置規模越來越大型化，安全意識的加強化，國家也相應加大了對化學品儲罐間距的通知，對于內蒙古地區有著更為嚴格的要求，本文結合內蒙古某年產40萬噸乙二醇項目的經驗，對乙二醇罐區的布置及配管進行了探討，以求提高布置及配管的合理性，使罐區能夠在化工裝置中安全生產。