淺談中間原料罐組的設計要點

劉家楨

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

隨著我國工業(yè)技術的提升，石油化工生產裝置逐步趨向于大型化。儲罐已成為生產裝置中不可或缺的重要組成部分，肩負著全廠或部分裝置區(qū)原料、中間產品以及成品存儲和中轉外送的職責。根據(jù)罐區(qū)的功用，可以簡單的將罐區(qū)分為原料罐區(qū)、中間原料罐區(qū)和成品罐區(qū)[1]。罐區(qū)設計得是否合理，將直接影響到整個裝置能否正常運行。本文借鑒某煉化公司二期項目，以芳烴抽提裝置中的中間儲罐區(qū)為例，簡單介紹說明一下中間原料儲罐組的設計要點及改進建議。

1 設備布置

一般來講，當裝置內儲罐較多時，將儲罐集中布置已成為裝置內罐組設計的一個共識。

依據(jù)總圖規(guī)劃，本套芳烴抽提裝置用地沿東西向呈長方形。在做布置時，將裝置內儲罐成組布置于裝置的東側，與裝置區(qū)脫離。裝置內沿東西向中軸線布置管廊，南北兩側布置工藝設備；罐區(qū)布置于管廊東側的末端。

罐區(qū)有多臺專用泵時，也要集中布置。本裝置的泵區(qū)都布置在了罐區(qū)西側防火堤外的空地上。罐區(qū)和泵區(qū)作為整體，四周設消防道路。管廊從泵區(qū)的中間進入罐區(qū)。這樣通過管廊實現(xiàn)了裝置與罐區(qū)互聯(lián)，不僅能夠合理的利用安全措施，集約利用規(guī)劃用地，同時也是為了將來裝置的發(fā)展考慮。

根據(jù)罐組內介質易燃有毒的特性，罐組布置應當充分考慮防范介質溢流、起火等事故的發(fā)生，以及事故發(fā)生時人員逃生所需安全措施。因此布置時應當充分考慮以下幾點：

①罐組內的儲罐不要超過兩排；

②罐組防火堤的有效容積不要小于罐組內1個最大儲罐的容積；

③計算防火堤的高度時，要嚴格按照規(guī)范在計算高度的基礎上加0.2 m，同時不得低于1.0 m；

④注意在防火堤的不同方位設置人行臺階或坡道，以方便操作人員逃生。

圖1 罐區(qū)設備布置圖

綜上所述，罐區(qū)布置如圖1所示。

同時，為了滿足國家安全監(jiān)管總局《關于進一步加強化學品罐區(qū)安全管理的通知》(安監(jiān)總管三[2014]68號)的要求，此次罐區(qū)設計采用了單罐單堤的方案。根據(jù)石化規(guī)中的相關條例，立式儲罐組內隔堤的高度最終定為0.5 m。

2 罐的管口布置

關于大罐的管口布置，《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》(SH/T3007-2014)給出了詳細的說明解釋。同時筆者在查閱資料時，查到一本書籍 ，其中論述了高低壓儲罐附件的選用及安裝位置。兩者相對比，觀點基本一致。但因著眼點不同，在部分附件的安裝位置方面，論述略有出入?，F(xiàn)以透光孔為例，做以下比對：

相同點：兩本手冊中均述及其安裝位置應符合中心應距罐壁800～1000 mm。

不同點：該書中建議將透光孔設在介質進出管口的正上方，人孔與之對稱布置(方位180°處)；當大罐帶有兩個以上的透光孔時，透光孔要和人孔、清掃孔(或者排污孔)的位置盡可能沿圓周均勻布置。可以看出該手冊是從增加采光，給內部作業(yè)提供便利的角度出發(fā)。

圖2 氮封改進示意圖

而規(guī)范中則要求如只設置一個透光孔時，優(yōu)先考慮安裝在罐頂梯子及操作平臺附近；如果可以設置兩個及以上時，可沿罐頂周圍均勻布置，但仍需保證有一個透光孔安裝在罐頂梯子及操作平臺附近。可見規(guī)范更多的是從方便透光孔操作的角度來考慮。

另外，直徑較大的圓筒形儲罐較多使用球面拱頂，在確定管口方位時，應當有效避開罐頂扇形頂板的銜接焊縫，必要時需在圖紙上注明焊縫方位。同時，基于現(xiàn)場情況和業(yè)主的實操經驗，在配管過程中取消了罐頂?shù)獨饪?，將其改為備用口。氮氣線直接引到了呼吸閥入口主管上(見圖2)。

3 罐區(qū)管道布置

罐區(qū)的管道敷設多為沿地敷設，這種敷設方法既經濟又便于檢修。需人員通過的地方采用跨橋即可解決。少量的公用工程等管道可采用架空敷設，如此布置可減少管道占地及跨橋長度，綜合利用空間。當管道需穿過防火堤時，需采用防滲套管。

埋地敷設的管線需注意凍土層厚度。但當介質既屬于可燃介質又屬于極度危害介質時，管道盡量不要采用埋地敷設。這是由于當管道因腐蝕等因素發(fā)生破裂泄漏時，往往不能及時發(fā)現(xiàn)，會對環(huán)境造成極大的危害，且對維護造成很大的不便，因此此類管道一般多采用管溝敷設?！妒突そ饘俟艿啦贾迷O計規(guī)范》(SH3012-2011)中也講到，無法架空敷設而又不宜埋地敷設的管道可在不通行管溝內敷設。但如果采用管溝敷設，應當采取有效措施，防止可燃介質在溝內積聚，常規(guī)做法如填砂或礫石。

當大罐入口管線帶有多條支路線時，一般做法是把將支路線和主線引入罐區(qū)后在管口附近并線。管線上方設置平臺或跨橋，既能方便支路根部閥門的操作，又為操作人員提供通行便利。

結合本項目，罐組內介質多為極度危害性介質(苯，甲苯等)，火災危險性為甲B級，一旦發(fā)生泄漏或險情，操作人員難以進入現(xiàn)場關閉支路閥門。因此，為安全起見，本設計將支路閥門統(tǒng)一布置在了防火堤外，并設置聯(lián)合跨橋，以便統(tǒng)一操作(見圖3)。如此可盡量減少操作人員進入罐區(qū)。發(fā)生事故時，操作人員可在防火堤外將儲罐進出管線切斷，對儲罐實施隔離，同時也保障了操作人員的安全。

圖3 管道閥門布置

4 罐區(qū)消防

常用的消防(滅火)系統(tǒng)按消防介質來分類，主要有水消防系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)和蒸汽滅火系統(tǒng)。水消防系統(tǒng)可達到對臨近火源的可燃介質儲罐進行冷卻降溫的目的；泡沫滅火系統(tǒng)利用泡沫發(fā)生器產生泡沫，注入發(fā)生險情的儲罐內。空氣泡沫可以漂浮在可燃液體表面，從而隔斷可燃介質與助燃劑的接觸，達到滅火的目的；蒸汽滅火系統(tǒng)一方面具有類似于水消防系統(tǒng)降低可燃介質表面溫度的作用，另一方面，也具有泡沫滅火系統(tǒng)稀釋周圍空氣濃度，甚至隔斷空氣與可燃介質的有效接觸的作用。但蒸汽消防系統(tǒng)自有其局限性，如敞開空間內效果不如密閉空間以及會傷害未及時撤離人員等。故罐區(qū)不常采用蒸汽消防系統(tǒng)[3]。

消防系統(tǒng)還有另外一種分類方式，即按固定形式分類，可分為固定式消防系統(tǒng)、半固定式消防系統(tǒng)及移動式消防系統(tǒng)。

消防系統(tǒng)的布置應當著重注意以下兩點：

(1)較大尺寸的儲罐(如容積不低于10000 m3的儲罐或容積不低于2000 m3的低壓儲罐)需要設固定式消防冷卻水系統(tǒng)；

(2)將管線上的控制閥布置在防火堤的外側，同時兼顧閥門和被保護儲罐外壁的距離不小于15 m。

本設計中，考慮到罐容基本在1000 m3左右，罐區(qū)消防采用半固定式消防。消防管道的接口統(tǒng)一布置于罐區(qū)東南方，方便消防車輛靠近。管線進入罐區(qū)后，敷設于工藝管線上方。大罐的消防管口位于大罐側壁的頂部。泡沫發(fā)生器靠近管口布置。

5 總結

本文結合具體項目，扼要闡述了罐區(qū)設計時，布置設備、設備管口、管道及消防設施時應當注意的要點。同時結合標準規(guī)范和現(xiàn)場操作需求對各方面進行了改進，并總結了以下幾點感悟：

(1)設置隔堤后，實際是將兩儲罐間的空間分割成了兩個部分，間接壓縮了管道布置區(qū)域，管道布置將會受到一定限制。因此需要提前規(guī)劃好管道敷設寬度、跨橋設置以及與隔堤之間的間距等問題。

(2)結合現(xiàn)場需求，最好能將工藝閥門布置在防火堤外，或者布置在操作人員容易靠近的罐區(qū)邊緣，盡量避免操作人員進入罐區(qū)操作，降低操作危險系數(shù)。

(3)從不同角度看待問題，往往會有不同的設計思路和側重點。有時多角度間又會有不同程度的trade-off效應。因此做設計過程中應當從多角度思考，抓住問題重點，才能找到最優(yōu)方案。