液化烴球罐安全設計

樊興旺

摘 要：介紹液化烴球罐在設計過程中的工藝、自控、消防、電氣電信采取的安全措施。

關鍵詞：液化烴;設計;安全

液化烴：在15℃時，蒸汽壓大于0.1MPa的烴類液體及其他類似液體為液化烴，不包括液化天然氣（根據《石油化工企業設計防火規范》規范定義）。液化烴易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。接觸熱、火星、火焰或氧化劑易燃燒爆炸。氣體比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇火源會著火回燃。液化烴可用作石油化工基本原料，如裂解制乙烯、丙烯、丁烯也可用作燃料。某煉化公司在新建60萬噸/年異丁烷裝置基礎上，對公司內現有液化烴罐區進行改造，新建一個單罐罐容4000m3液化烴球罐罐組，球罐直徑19.7m。液化烴主要成分為C3、C4烷烴。

1 工藝安全設計

1.1 儲罐

液化烴儲罐按儲存方式又可分為常溫壓力儲存、低溫壓力儲存和低溫常壓儲存。目前，我國石化行業普遍采用球罐常溫壓力儲存方式儲存液化烴。

1.2 安全閥

①液化烴球形儲罐應設置全啟式安全閥，安全閥的開啟壓力（定壓）不得大于球罐的設計壓力。本項目液化烴球罐設計壓力按50℃丙烷考慮，查詢《石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊》得50℃丙烷飽和蒸汽壓為17.001atm（A），汽化熱為2991卡/克分子。本次設計球罐設計壓力為1.62MPa（G），安全閥定壓1.62MPa（G）;②安全閥按《壓力容器第1部分：通用要求》（GB150.1- 2011）附錄B進行計算，球罐的受熱面積：

球罐采用常溫加壓儲存，無絕熱保護層，計算安全泄放量：

③安全閥出口管應接至火炬系統。本項目所在公司有火炬排放系統，放空總管DN600，背壓0.4MPa（G）。因為：

泄放過程屬于臨界流動，安全閥噴嘴面積：

由于背壓大于定壓的10%，而小于30%，因此選用平衡波紋管安全閥，安全閥喉徑150mm，公稱直徑DN200。

2 自控安全設計

液化烴球罐區采取了較高的儀表控制設計要求，工藝過程控制采用分散型式控制系統（DCS）在中控室進行監視、控制和管理，并設置獨立的安全儀表系統（SIS）。

①液位控制：設置就地、遠傳液位指示和高高液位開關，實現“三取二”聯鎖切斷液相進出口緊急切斷閥，聯鎖控制進入罐區SIS系統;②溫度控制：罐底設置雙金屬就地溫度指示和熱電偶遠傳溫度指示，安裝位置保證在最低液位時能夠測量到液相的溫度，并且便于觀測和維護;③壓力控制：在罐本體頂部設置就地、遠傳壓力指示，并單獨設置壓力高限報警。安裝位置保證在最高液位時能夠測量到氣相的壓力，并且便于觀測和維護;④罐區內設置可燃氣體檢測器，報警信號接入現場聲/光報警設施，信號接至罐區SIS系統。

3 其它安全設施

3.1 消防

固定式消防冷卻水系統采用著火罐供水強度為10L/min*m2，供給范圍為著火罐罐壁表面積;距著火罐罐壁1.5倍著火罐直徑范圍內的鄰近罐供水強度為10L/min*m2，供給范圍為著火罐罐壁表面積的一半。消防水系統根據罐區和其他裝置的需要，設計了一個穩高壓消防水站。內設消防主泵2臺，穩壓泵2臺，穩壓罐l臺，消防供水能力為486m3/h，揚程為l13m，穩壓罐平時維持管網系統壓力約0.7MPa。

3.2 注水防漏設施

液化烴球形儲罐應視存儲物料的性質設置合理的注水設施，當儲罐發生泄漏時，向罐內注水，使液化烴液面升高，將破損點置于水面以下，可以減少或防止液化烴的泄漏，為堵漏贏得時間和創造便利條件，避免更大災害的發生。注水水源采用穩高壓消防水系統作為事故狀態下球罐的注水水源，在進行穩高壓消防水系統管網的設計時需考慮球罐泄漏狀態下50～100t/h的用水需求。由于液化烴壓力儲罐的泄漏和起火部位通常是發生在進出口管道的閥門處，而閥門閥體本身泄漏和破壞的可能性非常小，因此設計中一般考慮閥門法蘭密封被破壞或泄漏的因素。法蘭密封破壞近似地看做容器壁上開一孔口，泄漏近似看做孔口出流，則泄漏量按下式計算：

以球罐區現有的2000m3的丙烯罐和新建的4000m3的丙烷罐的為基準，破損后的泄漏量計算結果如表1所示：

3.3 電氣電信安全設計

①爆炸危險區域范圍內電氣、儀表設備均采用防爆型;②儲罐及管道均采取防雷、防靜電接地措施;③防火堤外人行踏步處、球罐扶梯入口處均設置消除人體靜電裝置。④罐區設置工業電視監控系統;⑤罐區四周設置周界報警系統，周界報警系統應能與工業電視監控系統聯動。

綜上所述，該罐區已經運行了一年，各項指標良好。實際生產效果表明，對該罐區設計所采取的工藝和安全措施是必要的，也是成功的。

參考文獻：

[1]張德姜，王懷義等.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊[M].北京：中國石化出版社，2000.