濃硫酸儲罐區(qū)設(shè)計分析

劉 紅

（1.湖南邦普循環(huán)科技有限公司，湖南寧鄉(xiāng) 410600；2.廣東省電池循環(huán)利用企業(yè)重點實驗室，廣東佛山 528137）

濃硫酸是一種重要的化工原料，廣泛用于石油化工、油脂精煉、塑料、制造染料、炸藥、硝化纖維以及藥物等行業(yè)。常用的濃硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%，其密度為1.84g/cm3，濃度為18.4mol/L。濃硫酸不燃，具有吸水性、脫水性（俗稱炭化，即腐蝕性）和強(qiáng)氧化性等特殊性質(zhì)[1]。根據(jù)《危險貨物分類和品名編號》GB 6944—2012，硫酸為第8.1 類酸性腐蝕品。因此對濃硫酸儲罐區(qū)的設(shè)計應(yīng)依據(jù)國家法律、法規(guī)、規(guī)范及項目的要求進(jìn)行。

1 儲罐區(qū)設(shè)計涉及標(biāo)準(zhǔn)

濃硫酸雖不具有可燃性，但因其泄漏及爆炸而導(dǎo)致的事故常有發(fā)生。在《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016—2014（2018版）附錄中明確發(fā)煙硫酸的火災(zāi)危險性為乙類[2]，在《紡織工程設(shè)計防火規(guī)范》GB 50565—2010附錄B中明確濃硫酸儲罐火災(zāi)危險性為乙類[3]。因此，設(shè)計院設(shè)計時通常將濃硫酸儲罐區(qū)按照乙類液體儲罐設(shè)計。

濃硫酸儲罐區(qū)設(shè)計常用的標(biāo)準(zhǔn)有《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016—2014（2018版）（后稱《建規(guī)》）、《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB 50160—2008（后稱《石化規(guī)》）、《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》GB 50351—2014[4]、《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定》HG/T 20546—2009[5]、《石油化工工廠布置設(shè)計規(guī)范》GB 50984—2014[6]，其適用范圍，如表1所示。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

項目設(shè)計中，參考最多的是《建規(guī)》與《石化規(guī)》。對于很多非石油天然氣原料的化工廠來說，建議《建規(guī)》與《石化規(guī)》綜合考慮，《建規(guī)》沒有規(guī)定不等于不做限制，必要時還是參考《石化規(guī)》。

2 儲罐區(qū)布置

2.1 儲罐區(qū)防火間距

濃硫酸儲罐由于不存在較大的蒸汽壓力，無需采用內(nèi)浮盤，通常采用地上式固定頂立式儲罐。在《建規(guī)》與《石化規(guī)》中對于乙類液體儲罐的防火間距規(guī)定是相同的，如表2所示。組內(nèi)儲罐的布置不應(yīng)超過兩排。但對其最小間距兩個標(biāo)準(zhǔn)中有所不同，《建規(guī)》第4.2.3條中規(guī)定“甲、乙類液體立式儲罐之間的防火間距不應(yīng)小于2m，臥式儲罐之間防火間距不應(yīng)小于0.8m”；《石化規(guī)》第6.2.10條規(guī)定 “兩排立式儲罐的間距應(yīng)符合表6.2.8的規(guī)定，且不應(yīng)小于5m；兩排直徑小于5m的立式儲罐及臥式儲罐的間距不應(yīng)小于3m”。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)項目適用的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)兩者都采用時，應(yīng)按照嚴(yán)格的條款來設(shè)計。

表2 乙類儲罐之間的防火間距（m）

《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定》《石油化工工廠布置設(shè)計規(guī)范》對罐區(qū)防火間距的要求為應(yīng)符合《建規(guī)》與《石化規(guī)》；《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》中未對防火間距進(jìn)行規(guī)定。

2.2 儲罐區(qū)防火堤

《建規(guī)》與《石化規(guī)》中對乙類液體儲罐防火堤的有效容積、防火堤至儲罐外壁的水平距離、設(shè)計高度的規(guī)定相同。具體為防火堤的有效容量不應(yīng)小于其中最大儲罐的容量。對于浮頂罐，防火堤的有效容量可為其中最大儲罐容量的一半。防火堤內(nèi)側(cè)基腳線至立式儲罐外壁的水平距離不應(yīng)小于罐壁高度的一半。防火堤內(nèi)側(cè)基腳線至臥式儲罐的水平距離不應(yīng)小于3m。防火堤的設(shè)計高度應(yīng)比計算高度高出0.2m，且應(yīng)為1.0～2.2m，在防火堤的適當(dāng)位置應(yīng)設(shè)置便于滅火救援人員進(jìn)出防火堤的踏板。

在《石油化工工廠布置設(shè)計規(guī)范》第4.4.8節(jié)中特別提出了對于腐蝕性液體儲罐組的布置需要滿足“罐組應(yīng)設(shè)防護(hù)堤，堤內(nèi)的有效容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個最大儲罐的容積；立式儲罐至防護(hù)堤內(nèi)堤腳線的距離不應(yīng)小于壁厚高度的一半”的要求。這與《建規(guī)》《石化規(guī)》一致。《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定》中對防火堤的要求均按照《石化規(guī)》執(zhí)行。

防火堤有效容積計算在《儲罐區(qū)防火提設(shè)計規(guī)范》第3.2.7節(jié)進(jìn)行了規(guī)定，應(yīng)按下式計算：

式中，V為防火堤有效容積（m3）；A為由防火堤中心線圍成的水平投影面積（m2）；Hj為設(shè)計液面高度（m）；V1為防火堤內(nèi)設(shè)計液面高度內(nèi)的一個最大油罐的基礎(chǔ)露出地面的體積（m3）；V2為防火堤內(nèi)除一個最大油罐以外的其他油罐在防火堤設(shè)計液面高度內(nèi)的體積和油罐基礎(chǔ)露出地面的體積之和（m3）；V3為防火堤中心線以內(nèi)設(shè)計液面高度內(nèi)的防火提體積和內(nèi)培土體積之和（m3）；V4為防火堤內(nèi)設(shè)計液面高度內(nèi)的隔堤、配管、設(shè)備及其他構(gòu)筑物體積之和（m3）。

另《石化規(guī)》在5.2章節(jié)裝置區(qū)內(nèi)布置中第5.2.28條中規(guī)定“凡在開停工、檢修過程中，可能有可燃液體泄漏、漫流的設(shè)備區(qū)周圍應(yīng)設(shè)置不低于150mm的圍堰和導(dǎo)液設(shè)施”。這個規(guī)范表明，只有在液體泄漏的設(shè)備區(qū)才需要設(shè)置圍堰。圍堰僅防液體外流功能，設(shè)置在裝置區(qū)；防火堤具有防止液體外流和火災(zāi)蔓延的功能，設(shè)置在儲罐區(qū)。在《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定》該標(biāo)準(zhǔn)第2部分其5.5.4條規(guī)定，“如需要收集溢出的物料時，所做的圍堰厚度至少150mm，其容積足以容納最大的常壓貯槽的容量，圍堰最小高度不小于450mm。”因此，不難發(fā)現(xiàn)在某些項目中對圍堰的最低高度要求為450mm。設(shè)計時，應(yīng)特別注意防火堤和圍堰的區(qū)別。

2.3 儲罐區(qū)泵的設(shè)置

《石化規(guī)》第5.3.2條至5.3.6條為泵的相關(guān)規(guī)定布置，硫酸儲罐區(qū)的泵宜露天或半露天布置，應(yīng)布置在防火堤外。當(dāng)除甲A類以外的可燃液體儲罐的專用泵單獨布置時，與可燃液體儲罐的防火間距不限。此條表示當(dāng)泵組中包含甲A類可燃液體儲罐的專用泵時，泵不僅要布置在防火提外，還需要滿足與儲罐的防火間距要求，具體見第5.3.5條。

《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定》要求與《石化規(guī)》中相同，但在第5部分設(shè)計技術(shù)規(guī)定中第2.2.3條中要求“罐區(qū)泵房一般設(shè)置在防火堤外，距防火提外側(cè)的距離不應(yīng)小于5m。”

當(dāng)罐區(qū)泵采用泵房布置時，《建規(guī)》第4.2.7條規(guī)定甲、乙、丙類液體儲罐與其泵房的防火間距不應(yīng)小于表4.2.7的規(guī)定，與上述兩標(biāo)準(zhǔn)中距離有所不同。具體數(shù)據(jù)見各標(biāo)準(zhǔn)中。

2.4 地面防腐

《建規(guī)》與《石化規(guī)》中對地面防腐沒有提出要求，但在其他三個標(biāo)準(zhǔn)中均提到對于儲存酸、堿等腐蝕性介質(zhì)的儲罐組內(nèi)地面、設(shè)備基礎(chǔ)、防火堤堤身內(nèi)側(cè)及集水坑應(yīng)做防腐蝕處理。濃硫酸儲罐可用耐酸花崗巖或者耐酸瓷板進(jìn)行防腐，環(huán)氧膠泥鋪底、勾縫[7]。

3 結(jié)束語

就濃硫酸儲罐設(shè)計中關(guān)于防火間距、防火堤的設(shè)置、泵的設(shè)置及地面防腐四個關(guān)鍵點就不同標(biāo)準(zhǔn)中的要求進(jìn)行分析總結(jié)，但某些細(xì)節(jié)未曾論述，例如儲罐距離廠內(nèi)道路，泵距離廠內(nèi)道路，個體防護(hù)裝置如洗眼器、噴淋頭的設(shè)置等，這要求設(shè)計人員根據(jù)實際經(jīng)驗和項目實際情況進(jìn)行設(shè)計，使罐區(qū)設(shè)計更加經(jīng)濟(jì)化與合理化，從而保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運(yùn)行。