液體化工產品罐區的設計與工藝布置研究

張楚悅

（上海電氣集團國控環球工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

罐區是化工行業中存儲液體的主要設施，罐區的合理化設計，主要包括選擇合適地址、后續運行安全與環保，確保后續擴建與改造方便性和安全性。對于罐區設計人員來說，綜合考量液體化工產品設計與布置的科學性，可以幫助化工企業不斷提升經濟和設備效益，實現可持續發展的目標。

1 液體化工產品罐區概述

液體化工行業中應用罐區的主要作用在于存儲相關原料、中間產物及產品，罐區的設計與使用內容主要包括地址選擇、資金預算、操作節能、安全運行、環保、工程施工以及后期維護等。除此之外，后續的擴建以及改造也尤為重要。為保證罐區能夠有效應用于液體化工行業中，在罐區的設計方面需要予以重視。作為罐區的設計者來說，首先需要對建造工藝、土建設以及電氣設施等環節做好規劃與設計，對自控設施、環境保護以及消防等進行綜合性考量，避免罐區設計對環境以及工作人員的人身安全造成影響。從液體化工行業的現狀來看，我國液體化工行業在設計方面存在一定的差異，其原因在于設計人員對于相關規范的理解具有一定的差異性。目前，罐區設計人員在開展設計過程中由于缺少規范的條例依據，各條例的完整程度不足。現階段主要停留在對罐區使用安全的重視程度，而對于工作人員在實際操作中缺乏全面、系統的規范和標準。與此同時，對自動滅火裝置以及自動報警配置等，缺乏具體的說明和制度規范。由于在設計、運行以及管理方面缺少制度約束，依然存在一定的安全風險問題。因此，需要提高對罐區設計的重視程度，總結設計經驗，確保罐區設計滿足實際工作要求[1]。

2 儲罐型式確定

液體化工中的儲罐形式主要分為球罐、臥罐、浮頂罐以及固定頂罐等。從壓力設計的角度則可以分為常壓儲罐和壓力儲罐等。儲罐的設計人員在開展正式設計前，需要對儲罐中存在物質的化學性質、物理性質等有明確的了解和掌握，并以此為依據合理、科學地進行儲罐設計。儲罐類型如表1 所示。

表1 液體化工產品罐區形式與特征

3 液體化工產品罐區儲罐容量的衡量

常見的罐區設計分工和施工時的重要環節為確定具體儲罐的容量，該環節也是液體化工產品罐區設計的核心內容。當前，儲罐容量在液體化工企業中缺少專業化的術語，因而不同的企業對儲罐容量的形容存在一定的差異性。由于儲罐容量實際、公稱以及設計容量都需要進行合理的設計，但在缺少標準衡量規范以及標準定義的情況下，對容量開展細致劃分尤為困難。加之設計人員的專業水平以及設計經驗并不相同，因而在罐區的容量形容方面無法統一標準，衡量內容也各不相同。所以，在容量設計方面主要是根據罐實際尺寸與標準進行有效運算，最終得到具體的容積容量。做好容量的設計工作對實行儲存罐科學設計與研究具有重要的影響。對于儲罐來說，其公稱容量是指容量設計完成后，針對尺寸、大小再次測量，并根據獲得數據信息獲得儲罐的實際容量大小。通常情況下，儲罐安全容量主要是對現有液體化工產品展開系統性的設計，明確儲罐安全容量的同時，顯著提升儲罐的利用效率。因此，需要從儲罐的實際情況出發，開展儲罐存儲介質、安全容量值的合理化設計，確保其設計的合理性，為后續投入使用奠定良好的基礎。對于儲罐容許容量來說，是液體化工產品罐在長時間的使用下，依然能承受的實際受料量，并根據應用效果做好后續的各項工作。在此過程中所需要的最大收料量可稱為儲罐具體允許容量值[2]。

一般情況下，化工液體罐允許容量低于安全容量，才能確保儲罐內部溫度隨使用時間的延長而升高，避免儲罐出現安全事故問題。但在實際的設計階段，在保證儲罐實際容量的基礎上，還應有效滿足企業的具體需求，才能提高使用效果。儲罐容量通常是確保單位與公稱容量的必要保證。儲罐總容量要在工藝要求的基礎上，明確各項數據參數，并獲得具體的參數值。在化工企業中，儲罐的容量值計算公式為：儲罐容量設計=（介質進入流量-介質流出流量）×儲罐介質天數×裝量的系數。如果儲罐類型為球罐類型時，則可以將系數設為0.9。

4 罐區工藝布置分析

4.1 罐區選址

液體化工企業的罐區合理設計需要保證罐區選址的合理性。合理、科學化選址有助于降低企業的運營成本，能夠有效降低管道材料的使用量。除此之外，在降低管理經營成本以及耗能投入等方面具有積極意義，有利于企業提高經濟效益和社會效益。因此，在液體化產品罐區位置選擇方面需要嚴格依據以下幾方面的要求開展相關工作：一，選擇合理的地質、地理與氣候條件。二，從具體化工物料的危險等級以及化學性質的角度出發。三，保證交通運輸便利。四，必須在工程配套齊全的基礎上才能開展工程施工。五，明確廠區外部環境與條件。六，強化防雷、防火以及防爆實施，保證工作人員的施工安全。七，確保消防與環保要求滿足相關標準。需要注意的是，罐區的選址需要對地理位置地質情況以及氣候條件予以重視，其原因在于上述內容是保障罐區選址合理性的重要組成部分。如果選擇低洼位置時，一旦發生洪澇自然災害，嚴重時，將對工作人員的生命健康安全以及廠區周圍環境產生嚴重的破壞性。除此之外，當罐區所在位置的承壓無法滿足地質情況時，則會造成罐區地面下沉。在氣候方面設計人員則應做好氣候的監測，從以往氣候報告的角度出發，確保能夠對當地的氣候條件有全面的掌握和了解。針對廠區所在位置的夏季和冬季的溫差情況有明確的判斷，避免發生因晝夜溫差較大而發生罐區管道熱脹冷縮問題。當缺乏設計的柔性考慮時，則容易造成管道出現撕裂導致罐內介質外泄對人人身安全以及環境產生極大的威脅。

與此同時，液體化工產品罐區的設計原則還應嚴格遵循以人為本的原則，加強預防，做好日常的防范措施。對液體化工產品罐區的儲罐展開系統化安全預設計，防止儲罐在使用或存儲過程中出現安全隱患問題，對企業的發展造成嚴重影響，甚至帶來嚴重的經濟損失。為此，在進行儲罐的實際布置過程中，一方面應注重防火工藝設施的選擇，使得儲罐布置更加科學、合理，保證儲罐在使用中長期穩定、可靠運行，提升安全性和有效性。另一方面，儲罐的布置階段先應計算單個儲罐的設計容積，在充分了解生產要求的基礎上，選擇合適的儲罐數量，為企業的化工生產提供支持和助力。對于儲罐結構布置來說，一般采用兩排控制為主，最大不得超過兩排，在儲罐的具體布置方面可以進行適當的調整。但需要注意的是，最大結構不得高于四排。最后，當儲罐區域的整體規模過大，為確保儲罐存儲的安全性和有效性，在罐組之間要設計相應的隔離措施，例如采用隔離擋板的方式，避免罐組之間相互碰撞或發生儲罐泄漏問題。擴大事故的影響范圍和影響區域。進而對企業安全生產造成不良影響。在防火堤的選擇方面，盡量以磚、混凝土以及石塊等基礎建設材料為主，從而保證該類建筑材料能夠滿足在具體使用中需要注意的是，儲罐流出液體的沖擊力不得高于規定的沖擊范圍，避免對化工企業的施工成本造成影響，提高工作效率。防火堤的外部應做好泵房的建設工作，將泵房與罐組之間的距離控制在合理范圍內，避免兩者相互影響，造成泵房的實際作用無法發揮出來。對于可燃性罐組與工藝裝置距離的設計應最大程度符合防火要求，儲罐的內部安排設計環形消防車道，一旦發生事故時將立即展開相關救援，將事故的影響范圍降到最低。對儲罐周圍的環境情況予以重視，通過預留相應的物流、檢修以及巡檢通道的方式，對罐區的結構與布置情況進行嚴格控制，保證罐區工藝布置的合理性[3]。

4.2 管道設計

在管道設計方面，架空、沿底、管溝以及埋地等是較為常見的罐區管道設計內容。通常情況下，液體化工產品罐區選擇的是架空敷設的方式，該種方式的土地占用面積相對較小，且不易與通道發生摩擦和干擾。由于管道在鋪設方面擁有一定的靈活性，因而空間的利用率也相對較高。與此同時，架設方面的施工操作較為簡單且工作效率也較高，能夠確保通道的通暢性。管道架設也存在一定的弊端，即在實際設計過程中極易在罐區布置的影響下，無法發揮其積極作用。如果罐區設計較為松散時，隨著管道長度的加大，管道的架設成本也隨之增加。采用沿地鋪設的方式則能夠有效降低施工的成本，且該種方式在檢修方面也相對簡單。但同時將會占用較大的土地面積，所以通道容易受阻，影響后續的工作。為避免上述問題的發生，在管道鋪設方面可以選擇跨梯式與沿地鋪設相結合的方式。對于北方相對較冷的地區而言，則通常選擇管溝敷設的方式。該種鋪設的優勢在于能夠有效適應當地的氣候環境，具有良好的節能效果，不僅有利于安裝與維護，還有助于降低化工企業的成本。在實際的施工時，應將管道鋪設在凍土的土層下方，將深度控制在600～800 mm 左右，防止管道受到氣溫環境的影響而發生破裂問題，從而對土地造成污染。罐區的管道鋪設還應嚴格從以下幾個方面入手：其一，為保證消防用水管壓力一致，需要以環形埋設的方式做好消防軟管的鋪設。對于煤氣管道來說，其在應用過程中容易引發較高的危險，所以在進行鋪設過程中，要將其與自來水管道保持一定的距離。當儲罐中裝滿介質后極易出現沉降現象，所以在進出口管道材料的選擇上一般采用柔韌度強的材料。為避免泵設裝置發生氣蝕現象，要以自上而下吸入的方式，對泵的大小頭放置在底部或頂部。保證泵設備的有效使用，防止出現凹穴等現象。

4.3 罐區環保設計

對于液體化工產品罐區設計與工藝布置來說，最大限度滿足環保設計要求尤為重要。嚴格遵循工業環保要求，在罐區物質排放方面，重點加強污染廢棄物的管理，除此之外，還要將毒介質的排放物降到最低。罐區的罐體清洗并不會排放污水，所以，罐區的排污問題主要解決的是有害氣體的控制，防止污染企業對大氣環境以及空氣環境造成不良影響。因此，對于化工類儲罐設計來說，要采取水槽密封的形式，加強密封管理，避免污染氣體泄漏。而對于油類罐體，則要采取呼吸閥式管理，同樣有利于降低污染物質的泄漏。在包裝及其他位置泄漏時，主要以水力噴射和真空噴射吸收的方式開展相關工作[4]。

5 結論

對于化工企業來說，日常的經營生產離不開液體化產品罐區的支持，為提高企業經濟效益和社會效益，需要注重罐區的設計與工業布置。因此，作為罐區的設計者來說，需要意識到罐區的安全性對企業發展的影響，避免罐區出現嚴重的事故，威脅工作人員的生命健康安全，為企業帶來巨大的經濟損失。所以，罐區設計者需要積極探索現代化的設計理念和設計原則，開展精準化定位，對設計環節進行細致分析與剖析，確保罐區設計的安全性和可靠性。