乙醇罐區(qū)的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

董 俊，孔劍梅，沈 琰

（云南化工設(shè)計(jì)院有限公司，云南 昆明 650041）

乙醇（C2H5OH，俗稱酒精），在常溫常壓下，是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，有酒香和刺激性辛辣味，易溶于水，閃點(diǎn)為13℃，沸點(diǎn)為78.3℃，爆炸極限（體積分?jǐn)?shù)）為3.3%～19.0%。乙醇的用途很廣，可以作為有機(jī)溶劑、有機(jī)合成原料，還可以做防凍劑、燃料、消毒劑等等。

根據(jù)2018年版GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 （以下簡稱《建規(guī)》） 3.1.3條規(guī)定[1]，乙醇的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為甲類，這類液體火災(zāi)危險(xiǎn)性較大。已發(fā)生的儲(chǔ)罐火災(zāi)事故中，絕大多數(shù)是這類液體儲(chǔ)罐。因此，加強(qiáng)其安全可靠性是必要的。

企業(yè)乙醇的安全生產(chǎn)使用，需要科學(xué)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)適用的設(shè)計(jì)方案來保障。本文結(jié)合工程實(shí)例，對小型乙醇罐（區(qū)）的結(jié)構(gòu)形式、工藝布置及流程進(jìn)行規(guī)范化的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

該工程實(shí)例為某制藥廠，廠區(qū)占地面積14233.3m2，主要包含了綜合樓、生產(chǎn)車間、倉庫、給水站、乙醇罐（區(qū)） 等子項(xiàng)。乙醇罐（區(qū)） 面積45m2，乙醇罐（區(qū)） 為單罐、總存儲(chǔ)量20m3。

1 小型乙醇罐結(jié)構(gòu)型式的選擇

按照GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 （以下簡稱《石化規(guī)》）中的3.0.2條規(guī)定[2]，乙醇屬于甲B類可燃液體。

儲(chǔ)存甲B、乙A可燃類液體的設(shè)備結(jié)構(gòu)型式對防火、防爆有明顯的影響。防火安全性大小與儲(chǔ)存設(shè)備內(nèi)蒸發(fā)空間的大小緊密相關(guān)。蒸發(fā)空間越大，越易形成大量易爆炸混合氣體，也即越不安全。

因此，《石化規(guī)》對可燃液體的地上儲(chǔ)罐要求是應(yīng)采用鋼罐。第6.2.2條提出，儲(chǔ)存甲B、乙A類的液體應(yīng)選用金屬浮艙式的浮頂或內(nèi)浮頂罐。對于容積小于或等于200m3的儲(chǔ)罐，在采取相應(yīng)安全措施后可選用其他型式的儲(chǔ)罐。

《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB50074-2014，以下簡稱《石庫規(guī)》)，對可燃液體的地上儲(chǔ)罐要求仍然是應(yīng)采用鋼罐[3]。《石庫規(guī)》6.1.4提出，儲(chǔ)存甲B、乙A類原油和成品油，應(yīng)采用外浮頂儲(chǔ)罐、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐；當(dāng)采用臥式儲(chǔ)罐儲(chǔ)存甲B、乙A類油品時(shí)，儲(chǔ)存甲B類油品臥式儲(chǔ)罐的單罐容量不應(yīng)大于100m3。

《石庫規(guī)》特別對覆土臥式油罐提出相應(yīng)要求。如，參照國家現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼制常壓儲(chǔ)罐第一部分：儲(chǔ)存對水有污染的易燃和不易燃液體的埋地臥式圓筒形單層和雙層儲(chǔ)罐》AQ 3020制訂的第6.3.1條，對采用鋼制覆土臥式油罐的罐壁鋼板公稱厚度做出了規(guī)定。此外，第6.3.2條規(guī)定，儲(chǔ)存對水和土壤有污染的液體的覆土臥式油罐，要求采取防滲漏措施，并應(yīng)具備檢漏功能。同時(shí)，第6.3.3條提出對有防滲漏要求的覆土臥式油罐，應(yīng)采用雙層油罐或單層鋼油罐設(shè)置防滲罐池的方式。

此外，《石庫規(guī)》允許單罐容量大于50m3的覆土臥式油罐采用單層鋼儲(chǔ)罐設(shè)置防滲罐池方式，單罐容量大于100m3的和既有單層覆土臥式油罐的防滲采用儲(chǔ)罐內(nèi)襯防滲層的方式。

而《建規(guī)》沒有對甲類可燃液體儲(chǔ)存設(shè)備采用何種結(jié)構(gòu)型式做出特別要求。

綜上所述，經(jīng)過對相關(guān)規(guī)范的比對分析，在滿足有關(guān)環(huán)境保護(hù)法令、法規(guī)和安全的前提下，我們認(rèn)為，對于小型乙醇罐（區(qū)）的設(shè)計(jì)，可以參照《石庫規(guī)》相關(guān)條款進(jìn)行。

因此，本工程實(shí)例20m3的單罐乙醇罐結(jié)構(gòu)型式為：鋼制常壓埋地臥式圓筒形單層儲(chǔ)罐（φ2200×5700 mm），并設(shè)置防滲罐池（內(nèi)設(shè)配置檢查立管的檢查井）。

2 乙醇罐（區(qū)）防滲罐池的設(shè)計(jì)施工

乙醇罐（區(qū)）防滲罐池的設(shè)計(jì)和施工，依據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB50156-2012[4]和《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108進(jìn)行。

2.1 防滲罐池的土建工程

防滲罐池 （5100mm×7500mm×3200mm），采用防滲鋼筋混凝土整體澆筑，池子底部和內(nèi)壁襯玻璃鋼防滲層。防滲池底設(shè)計(jì)不小于0.5%的坡度，坡向檢查井。

2.2 防滲罐池的排水措施

在檢查井 （700 mm×700 mm ×400mm） 內(nèi)，設(shè)置一根DN300 mm的碳鋼管，作為檢查立管。立管下端置于井的最低處，頂部高出防滲池池壁200mm。在檢查立管上，不均勻地開φ6 mm的小孔。檢查立管周圍回填粒徑為10～30mm的礫石，若立管內(nèi)有水時(shí)，可放入小型潛水泵將水抽出。

2.3 乙醇罐（區(qū)）的安裝

防滲罐池底板上，設(shè)高為200mm的混凝土條形基礎(chǔ)，預(yù)留地腳螺栓孔。乙醇儲(chǔ)罐吊入池內(nèi)，平放在基礎(chǔ)上，將設(shè)備支腿螺栓孔與基礎(chǔ)預(yù)留螺栓孔對齊，進(jìn)行二次澆灌。為防止雨季或洪水時(shí)期罐體浮起，在罐體上加兩條防漂浮抱帶與基礎(chǔ)固定[5]。

乙醇儲(chǔ)罐安裝就位，且與儲(chǔ)罐相關(guān)的管道連接完畢后，其周圍及上方回填中性沙至與防滲池池壁頂面平齊。

3 乙醇罐（區(qū)）的工藝管道流程設(shè)計(jì)

3.1 工藝流程設(shè)計(jì)

3.1.1 工藝流程簡介

汽車槽車送來的乙醇，取樣后，送質(zhì)檢中心，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，將槽車出液口管道與乙醇罐（區(qū)）的快裝接頭對接好，經(jīng)檢查無誤后，通過乙醇泵卸車。

設(shè)置兩臺(tái)乙醇泵，一用一備。通過優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，根據(jù)閥門的轉(zhuǎn)換開閉，實(shí)現(xiàn)乙醇從汽車槽車到乙醇儲(chǔ)罐的卸車和由乙醇儲(chǔ)罐儲(chǔ)到生產(chǎn)車間使用兩個(gè)目的。

3.1.2 設(shè)備參數(shù)

1） 乙醇儲(chǔ)罐。 臥式，V=20m3，φ2200×5700，材質(zhì)為S30408，1臺(tái)。

2） 乙醇（酒精） 泵。磁力驅(qū)動(dòng)離心泵，Q=15m3/h，揚(yáng)程25m，汽蝕余量4m，電機(jī)N=5.5Kw（防爆），材質(zhì)為組合件，2臺(tái)（一用一備）。

3.1.3 工藝管道流程圖

工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝管道流程圖

3.2 管道設(shè)計(jì)安裝

3.2.1 嚴(yán)格執(zhí)行壓力管道設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

根據(jù)國家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局2014年10月30日關(guān)于修訂《特種設(shè)備目錄》的公告 (2014年第114號(hào))提出，壓力管道是指：利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設(shè)備，最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，且公稱直徑大于或者等于50mm的管道。

本工藝設(shè)計(jì)的輸送乙醇介質(zhì)的管道管徑為DN65，壓力為0.25MPa，屬于壓力管道。按照壓力管道的分類分級，乙醇管道劃分為工業(yè)管道的GC2級。

3.2.2 工藝管道安裝

1） 乙醇儲(chǔ)罐 （區(qū)） 工藝管道材質(zhì)采用S30408材質(zhì)。

2）乙醇儲(chǔ)罐的進(jìn)出口管道采用柔性連接。

3）乙醇儲(chǔ)罐的進(jìn)料管從上部接入，延伸至距罐底200mm處。

4）乙醇儲(chǔ)罐的通氣管管徑不小于DN50mm。通氣管管口安裝高度為高出地面4m，高出建筑物的頂面1.5m以上；通氣管設(shè)阻火器，安裝在呼吸閥之下，用以防止火星或火焰進(jìn)入儲(chǔ)罐。

5）乙醇儲(chǔ)罐安裝帶有高液位報(bào)警功能的液位計(jì)。

6）乙醇儲(chǔ)罐（區(qū)） 設(shè)室外消火栓系統(tǒng)及配置半固定式泡沫滅火系統(tǒng)。

4 乙醇罐（區(qū)）的布置設(shè)計(jì)

4.1 一般布置原則

按照《建規(guī)》，乙醇屬于甲類液體，乙醇罐（區(qū)）一般布置在區(qū)域的邊緣；或者相對獨(dú)立的安全地帶，全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)；或者布置在地勢較低的地帶；與裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)及辦公區(qū)分開布置。

4.2 工程實(shí)例布置

工程實(shí)例為某制藥廠，乙醇作為有機(jī)溶劑使用，量不大，單罐為20m3，乙醇儲(chǔ)罐采用鋼制常壓埋地臥式圓筒形單層儲(chǔ)罐，并設(shè)置防滲罐池。乙醇由汽車槽車送來，通過乙醇罐（區(qū)）的乙醇泵卸車和提供生產(chǎn)車間使用。

由于受場地使用的限制，且乙醇罐（區(qū)）與生產(chǎn)裝置聯(lián)系密切，需滿足安全間距的要求以及生產(chǎn)工藝布置的需要。乙醇罐（區(qū)）西面為廠區(qū)綜合樓，其間距為11.78m，南面為生產(chǎn)車間，間距為16.36m；北面為給水站，間距為19.08m。

根據(jù)《建規(guī)》中第4.2.1條、表4.2.1注6規(guī)定，直埋地下的甲、乙、丙類液體臥式罐，當(dāng)單罐容量不大于50 m3，總?cè)萘坎淮笥?00 m3時(shí)，與建筑物的防火間距可按規(guī)定減少50%。也就是說，埋地乙醇罐（區(qū)）與西面綜合樓的間距大于6m即可滿足規(guī)范要求；若乙醇儲(chǔ)罐為地上儲(chǔ)罐，則不能滿足規(guī)范要求。

總平面布置圖詳見圖2。

圖2 總平面布置圖

4.3 本工程實(shí)例布置的優(yōu)點(diǎn)

1）乙醇在常溫常壓下儲(chǔ)存，有較強(qiáng)的揮發(fā)性。采用埋地臥式圓筒形單層儲(chǔ)罐，并設(shè)置防滲罐池方式，能夠抑制乙醇揮發(fā)，對保證安全非常有利。

2）避免地上可燃液體儲(chǔ)罐一旦破裂所引發(fā)的蔓流事故。設(shè)置防滲池的形式，隔離了乙醇與土壤和地下水的接觸，有效避免了泄漏帶來的環(huán)境污染問題。

3） 根據(jù)《建規(guī)》中第4.2.1條、表4.2.1注6規(guī)定，以及《石化規(guī)》 （表4.2.12石油化工廠總平面布置的防火間距）注第5條規(guī)定，埋地儲(chǔ)罐與其他設(shè)施的防火間距可按表規(guī)定減少50%。與地上儲(chǔ)罐相比，埋地乙醇罐（區(qū)）可以減少占地面積，有效提高土地利用率。

5 結(jié)語

小型乙醇儲(chǔ)罐（區(qū)）采用鋼制常壓埋地臥式圓筒形單層儲(chǔ)罐，并設(shè)置防滲罐池方式的設(shè)計(jì)，具有節(jié)省占地，土地利用率高，安全環(huán)保的特點(diǎn)。該方案科學(xué)可行，經(jīng)濟(jì)適用，對小型乙醇罐（區(qū)）的設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。

除此之外，在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)范要求嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程和安全管理制度，確保乙醇的安全生產(chǎn)使用。