楊 梅 王 雨 楊智超 張曉莉 付田田
(1.中國石油工程建設有限公司華北分公司;2.華北石油通信有限公司)
針對煉廠、油庫、站場或管道終端內接收石油產品的地上儲罐,不同油品所適用的儲罐類型不同[1,2]。合理確定儲罐罐型是儲罐類項目設計的基礎。 常見的立式儲罐有固定頂儲罐、外浮頂儲罐和內浮頂儲罐。 根據國內外相關規范要求,儲罐選型主要取決于油品的物性[3]。通常,儲罐的選型按以下兩步確定:首先根據油品閃點,確定其火災危險性分類,結合規范要求,初選罐型[4];隨后考慮油品揮發對環境的影響,根據油品的真實蒸氣壓,復核罐型[5]。 筆者將根據常見石油產品(如原油、燃料油、柴油、噴氣燃料及汽油等)的物性參數,結合國內外相關要求,確定石油產品儲罐的選型原則。
根據GB 50074—2014 《石油庫設計規范》,液化烴、 易燃和可燃液體的火災危險性分類見表1[6]。

表1 液體火災危險性分類(國標)
根據筆者以往的項目經驗, 原油的閃點為-20~100 ℃,屬甲B 類液體;汽油的閃點為-50~28 ℃,屬甲B 類液體;噴氣燃料的閃點不小于38 ℃,屬乙A 類液體;柴油的閃點不小于55 ℃,屬乙B 類液體;燃料油的閃點大于66 ℃,屬丙A類液體。
根據NFPAR 30,易燃和可燃液體的火災危險性分類見表2[7]。

表2 液體火災危險性分類(美標)
由表2 可知,原油、汽油屬ⅠB 類液體;噴氣燃料、柴油屬Ⅱ類液體;燃料油屬ⅢA 類液體。
根據BS EN 14015 和殼牌DEP 規范, 液體火災危險性分類見表3[8]。

表3 液體火災危險性分類(歐標)
由表3 可知,原油、汽油屬Ⅰ類液體;噴氣燃料屬Ⅱ類液體;柴油、燃料油屬Ⅲ類液體。
根據液體的火災危險性分類,結合相關規范要求,初選罐型。
國內項目,儲罐通常按以下原則選型[6,9]:
a. 原油、汽油、噴氣燃料應采用外浮頂儲罐或內浮頂儲罐,當3 號噴氣燃料的最高儲存溫度低于油品閃點5 ℃及以下時,可采用容量不大于10 000 m3的固定頂儲罐[10];
b. 容量大于20 000 m3的儲存原油、汽油、噴氣燃料的內浮頂儲罐,不得采用鋁浮盤,只能采用不銹鋼浮盤或碳鋼浮盤;
c. 容量大于30 000 m3的內浮頂儲罐, 應選用碳鋼浮盤[11,12];
d. 柴油和燃料油可采用固定頂儲罐;
e. 固定頂儲罐的容量不應大于30 000 m3。
根據歐標的油品分類,儲罐選型通常參考表4 確定。

表4 基于油品分類和儲罐直徑的儲罐選型
考慮油品揮發對環境的影響來復核罐型,主要參考油品的真實蒸氣壓[15]。 真實蒸氣壓,即有機液體在儲存溫度下的飽和蒸氣壓(絕對壓力),或者有機混合物液體氣化率為零時的蒸氣壓,又稱泡點蒸氣壓。 常溫儲存的有機液體,其儲存溫度按常年的月平均氣溫最大值計算[16]。
根據《揮發性有機物無組織排放控制標準》,石油產品儲罐選型應滿足以下要求[17]:對于重點地域范圍(由國務院生態環境主管部門或省級人民政府規定的地域范圍), 儲存真實蒸氣壓不小于27.6 kPa 但小于76.6 kPa 且儲罐容積不小于75 m3的揮發性有機液體的儲罐, 以及儲存真實蒸氣壓不小于5.2 kPa 但小于27.6 kPa 且儲罐容積不小于150 m3的揮發性有機液體的儲罐,應采用浮頂罐或氣相平衡系統。 當采用固定頂儲罐時,排放的廢氣應收集處理并滿足相關行業排放標準的要求[18,19]。
根據以往項目經驗, 結合以上儲罐選型要求,可得出以下結論[20]:
a. 原油、汽油和噴氣燃料的真實蒸氣壓大于27.6 kPa 時,應采用浮頂罐;
b. 柴油的真實蒸氣壓小于5.2 kPa 時, 可采用固定頂儲罐;
c. 燃料油的真實蒸氣壓大于5.2 kPa 但小于27.6 kPa 時,在重點地區應采用浮頂罐,在非重點地區可采用固定頂儲罐, 針對燃料油的儲罐選型,應參考當地規定和業主的要求。
根據歐美標準,為了控制不易收集的揮發性有機物, 在儲罐選型時應遵守當地的法律法規。當地法規中無相關規定時,宜遵循以下要求[8,21]:
a. 固定頂儲罐中儲存的油品真實蒸氣壓不應超過10.34 kPa;
b. 對于真實蒸氣壓大于10.34 kPa 但不大于86 kPa 的油品,應采用浮頂罐;
c. 容積小于4 000 m3且直徑小于4 m 的儲罐, 若儲存油品的真實蒸氣壓介于10.34~76 kPa之間,則可用壓力真空放空口代替內浮頂;
d. 真實蒸氣壓大于86 kPa 的油品, 應儲存在有油氣回收系統的儲罐、低壓低溫儲罐或壓力儲存容器中;
e. 對于真實蒸氣壓低至0.689 kPa 的油品,根據當地大氣法規可能要求使用浮頂罐[22]。
此外, 氣候或地質條件也會影響儲罐選型。在大雪或大風等極端條件下不宜使用外浮頂儲罐,可采用固定頂儲罐或內浮頂儲罐[8];儲罐處于地震活躍帶且其直徑大于60 m 時, 宜采用雙盤外浮頂儲罐[21]。
參考國標、美標和歐標,儲罐選型主要取決于油品的物性, 根據物性進行儲罐的初選和復核。此外,氣候或地質條件也會影響儲罐選型。根據以往國內外項目經驗,結合國內外標準規范的要求,石油產品儲罐通常按以下原則選型:原油通常采用碳鋼浮盤外浮頂儲罐;汽油和噴氣燃料通常采用碳鋼浮盤內浮頂儲罐;柴油通常采用固定頂儲罐;當汽油、噴氣燃料和柴油的罐容大于30 000 m3時,應采用碳鋼浮盤外浮頂儲罐+網格狀拱頂結構;燃料油通常采用固定頂儲罐,但當其罐容大于30 000 m3時, 應采用碳鋼浮盤外浮頂儲罐;當燃料油儲罐位于重點地區時,不宜采用固定頂儲罐。