液氯罐區(qū)設(shè)計(jì)的初步探討

黃春超，佟 珂，張洪剛

(中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院，吉林吉林132002)

液氯有著廣泛的用途，是農(nóng)藥、橡膠、塑料、合成纖維等的重要原料，又是漂白劑和消毒劑，在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位.然而液氯是一種危險(xiǎn)化學(xué)品，具有劇毒性、腐蝕性、氧化性、刺激性.在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過程中極易誘發(fā)事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，甚至導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞.因此液氯罐區(qū)的合理設(shè)計(jì)十分重要.本文就液氯儲(chǔ)罐的選型及液氯罐區(qū)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步探討.

1 液氯的物化性質(zhì)及設(shè)計(jì)要求

液氯為黃綠色的油狀液體，有毒，沸點(diǎn)-34.6℃，溶點(diǎn)-103℃，在常壓下即氣化成氣體，吸入人體能嚴(yán)重中毒.在15℃時(shí)比重為1.425 6，相對(duì)密度(水)為1.47.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，-34.6℃沸騰，在 -101.5 ℃時(shí)凝固［1］.

2 儲(chǔ)罐的選型

2.1 儲(chǔ)罐的形狀

由于儲(chǔ)存條件不同，儲(chǔ)罐的形式也是多種多樣的.按形式分類:可分為立式儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐等［2］.立式儲(chǔ)罐儲(chǔ)存時(shí)不好操作.臥式儲(chǔ)罐的容積一般都小于100 m3，便于操作和計(jì)量，儲(chǔ)存時(shí)方便操作.本設(shè)計(jì)選擇臥式儲(chǔ)罐儲(chǔ)存液氯.

2.2 儲(chǔ)罐壓力和材質(zhì)

液氯是高度危害介質(zhì)，且為液化狀態(tài)，其設(shè)計(jì)壓力取決于設(shè)計(jì)溫度［3］，由液氯的物理性質(zhì)可知，在50℃下，液氯的飽和蒸氣壓力1.62 MPa，因此本次液氯儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力定為1.62 MPa.

材料選擇也是儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它既與容器抵抗失效的能力有關(guān)，又和制造工藝密切相關(guān).材料的選擇要綜合考慮成本及其所需的強(qiáng)度.普通碳素鋼不適用于液氯儲(chǔ)槽，一般采用低合金鋼如16MnR［4］.所選用的管法蘭(蓋)的公稱壓力不低1.62 MPa，宜采用帶頸對(duì)焊管法蘭［5］.

2.3 儲(chǔ)罐的基本尺寸

平端蓋臥式儲(chǔ)罐技術(shù)規(guī)格尺寸如表 1所示［6］:

表1 平端蓋臥式儲(chǔ)罐技術(shù)規(guī)格尺寸

根據(jù)液氯的總體積，選擇公稱容量為15 m3，實(shí)際容量為15.6 m3，直徑2.2 m，長(zhǎng)度為4.09 m，壁板厚度為4 m，端蓋厚度為5 m的儲(chǔ)罐來儲(chǔ)存液氯比較合適.

2.4 儲(chǔ)罐數(shù)量

該液氯儲(chǔ)罐區(qū)有50 t液氯需要儲(chǔ)存，液氯的總體積:式中:ρ為液氯的密度，1 470 kg/m3;為該液氯儲(chǔ)罐區(qū)液氯的總質(zhì)量，50 t;V為液氯的總體積，m3.

代入得:V=95.23 m3，則該儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)罐數(shù)量n為:

式中:n為儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù);V為液氯的總體積;V1為所選儲(chǔ)罐的實(shí)際體積;0.8為儲(chǔ)罐的充裝系數(shù).代入得:n=2.73，為了避免儲(chǔ)罐發(fā)生意外泄漏，再增加一個(gè)備用儲(chǔ)罐，共4個(gè).

3 儲(chǔ)罐區(qū)安全距離設(shè)計(jì)

3.1 儲(chǔ)罐與儲(chǔ)罐之間的安全距離

火災(zāi)危險(xiǎn)性分類如表2所示［7］.

表2 危險(xiǎn)化學(xué)品分類

甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐之間的防火間距如表3所示.

表3 甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐直接防火間距表*

本次設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐采用臥式儲(chǔ)罐，液氯屬于乙類危險(xiǎn)化學(xué)品，由上表可知臥式儲(chǔ)罐之間的間距不小于0.8 m，本次設(shè)計(jì)考慮到各種危險(xiǎn)因素將儲(chǔ)罐與儲(chǔ)罐的間距設(shè)計(jì)為1 m，4個(gè)液氯儲(chǔ)罐采用雙排，相鄰兩排儲(chǔ)罐之間的距離不小于3 m，本次設(shè)計(jì)取4 m.儲(chǔ)罐具體排布如圖1所示.

圖1 液氯儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)罐排布示平面

3.2 儲(chǔ)罐與周邊廠房的安全距離

液氯儲(chǔ)罐區(qū)一旦泄漏將對(duì)周邊廠房?jī)?nèi)工作的工人造成生命威脅，儲(chǔ)罐區(qū)周邊建筑物的安全距離設(shè)計(jì)顯得尤為重要.由GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》可知，甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐與周圍建筑物的防火間距，如表4所示.

表4 甲乙丙類液體儲(chǔ)罐與建筑物的防火間距表

液氯屬于乙類液體，本次液氯的總儲(chǔ)量在之間，而一般的廠房耐火等級(jí)為二級(jí)，該液氯儲(chǔ)罐區(qū)與周圍化工企業(yè)建筑物的最小間距由上表可以查到，為了安全考慮，本次設(shè)計(jì)取.

3.3 液氯儲(chǔ)罐區(qū)與廠區(qū)周邊道路安全距離

儲(chǔ)罐區(qū)內(nèi)部經(jīng)常有大量的車輛通過，還應(yīng)該考慮到液氯儲(chǔ)罐區(qū)與周邊道路的安全距離，根據(jù)GB50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》儲(chǔ)罐區(qū)與周邊鐵路、公路中心線的安全距離如表5所示.

表5 甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐區(qū)與周邊道路安全距離表

液氯屬于乙類危險(xiǎn)化學(xué)品，由表5可以查到該儲(chǔ)罐區(qū)與周邊道路最小安全距離為:與廠內(nèi)鐵路中心線的安全距離為25 m，與廠內(nèi)主要道路安全距離為15 m，與廠內(nèi)次要道路安全距離為10 m.現(xiàn)為了確保儲(chǔ)罐區(qū)安全將儲(chǔ)罐區(qū)與上述三個(gè)安全距離分別設(shè)計(jì)為 30、20、15 m.

3.4 液氯儲(chǔ)罐區(qū)與室外變電站、泵房的安全距離

液氯儲(chǔ)罐區(qū)在布置時(shí)，除了上述幾項(xiàng)安全距離的考慮外，還應(yīng)當(dāng)充分考慮與室外變配電站、泵房的安全距離，避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)造成蔓延和殃及其他，根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存》得到儲(chǔ)罐區(qū)與變電站、泵房的安全距離表6所示.

表6 甲乙丙類液體與室外變電站、泵房的安全距離表

根據(jù)該液氯儲(chǔ)罐區(qū)的總儲(chǔ)量，結(jié)合表6可將該儲(chǔ)罐區(qū)室外變電站的安全距離設(shè)置為，與泵房的安全距離設(shè)置為25 m.

4 結(jié) 論

本文參照國(guó)內(nèi)相關(guān)的規(guī)范，對(duì)液氯罐區(qū)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，為同類罐區(qū)及其他類似物料罐區(qū)的設(shè)計(jì)提供了參考.為了確保儲(chǔ)罐區(qū)的安全，降低儲(chǔ)罐區(qū)液氯泄漏事故概率，在以后的工作實(shí)踐中還可以考慮:

(1)在選擇儲(chǔ)罐時(shí)尤其要考慮到儲(chǔ)罐的材質(zhì)，設(shè)置備用罐，在日常生產(chǎn)過程中嚴(yán)格檢查儲(chǔ)罐罐壁的磨損、腐蝕等情況，以便對(duì)有破裂跡象的儲(chǔ)罐內(nèi)液氯及時(shí)轉(zhuǎn)移到備用儲(chǔ)罐，降低事故發(fā)生概率.

(2)在考慮儲(chǔ)罐區(qū)與周邊廠房安全間距時(shí)應(yīng)該根據(jù)廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品來確定廠房的耐火等級(jí)，安全間距有很多分類，本文就幾個(gè)常見且關(guān)鍵的安全間距進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在實(shí)際的儲(chǔ)存區(qū)設(shè)計(jì)過程應(yīng)該考慮得更加詳細(xì).

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