乙二醇罐區(qū)的布置及配管研究

趙慧靈，王 宇

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

乙二醇作為一種重要的基礎(chǔ)化工原料，可以衍生出100多種化工產(chǎn)品和化學品。主要用于生產(chǎn)聚酯(PET)單體和防凍液，還可用于精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，如表面活性劑、潤滑劑、聚氨酯、增塑劑等，以及用于炸藥、涂料、油墨等行業(yè)，可見乙二醇用途十分廣泛，發(fā)展?jié)摿薮?。我國乙二醇產(chǎn)品常年自給率在 30%左右，主要依靠進口。本文以內(nèi)蒙古榮信化工有限公司年產(chǎn)40萬噸乙二醇項目為例,結(jié)合實際工程經(jīng)驗,對乙二醇罐區(qū)的布置,泵房設(shè)計及配管等方面進行了探討。

1 乙二醇罐區(qū)總體布置探討

根據(jù)TSGR1001-2008《壓力容器壓力管道設(shè)計許可規(guī)則》、GB 50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》的劃分原則，乙二醇裝置罐區(qū)壓力管道最高類(級)別均為GC2[1]，火災危險性為丙A類(液體)及甲B類(液體), 罐區(qū)內(nèi)最大單罐容積為1500m3，大于1000m3按照工藝、功能合理布置，同類儲罐集中布置的方針，將火災危險性為丙A類(液體)的儲罐布置在產(chǎn)品罐區(qū)，火災危險性為甲B類(液體)的儲罐布置在中間罐區(qū)。

根據(jù)工藝要求及罐區(qū)的生產(chǎn)性質(zhì)和《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》等有關(guān)國家和行業(yè)標準、規(guī)范，綜合考慮乙二醇裝置布局和占地條件，將產(chǎn)品罐區(qū)、中間罐區(qū)、輔助罐區(qū)由東向西依次布置于乙二醇裝置的南側(cè)。產(chǎn)品罐區(qū)和中間罐區(qū)中間為南北向貫穿馬路，用于吊裝、檢修和消防通道，馬路的西側(cè)設(shè)置了裝置內(nèi)管廊，便于產(chǎn)品罐區(qū)與中間罐區(qū)之間，以及與其他裝置之間的管道連接。罐區(qū)北側(cè)為東西向裝置內(nèi)管廊，南側(cè)為廠區(qū)道路。由于該項目處于寒冷和多風沙地區(qū)，并根據(jù)罐組專用泵區(qū)的布置要求，將三個罐區(qū)的泵統(tǒng)一設(shè)置在防火堤外管廊下面的泵房內(nèi)，方便泵的檢修及統(tǒng)一配管，儲罐與泵房、裝卸鶴管之間的防火間距[2]應滿足表1的規(guī)定：根據(jù)火災危險性可知,產(chǎn)品罐區(qū)儲罐與泵房之間的最小防火間距[1]為10m，中間罐區(qū)儲罐與泵房之間的最小防火間距為12m。其它設(shè)備均采用露天布置。詳圖請見圖1所示。

表1 甲、乙、丙類液體儲罐與其泵房、裝卸鶴管的防火間距 m

圖1 壓縮廠房的設(shè)備布置圖

2 產(chǎn)品罐區(qū)設(shè)備布置探討

產(chǎn)品罐區(qū)防火堤內(nèi)共設(shè)8臺儲罐(固定頂)，火災危險性為丙A類(液體)儲罐。根據(jù)內(nèi)蒙古關(guān)于加大危險化學品儲罐間距的通知，要求在不違背標準規(guī)范和工藝要求前提下，將罐區(qū)圍堰內(nèi)的儲罐用隔堤分隔，并綜合考慮工藝流程及產(chǎn)品罐區(qū)的占地條件，將8臺儲罐采用一罐一堤，呈兩排方式布置，北邊一排自西向東分別為1臺1000m3輕質(zhì)醇罐(φ11500×11000)，1臺1000m3混合醇酯罐(φ11500×10500)，1臺200m3重質(zhì)醇罐(φ6600×6500)，1臺500 m3精DMO罐(φ9000×9000); 南邊一排自西向東分別為2臺1000m3合格品乙二醇罐(φ11500×11000)，2臺1500m3乙二醇計量罐(φ13500×12000)。根據(jù)儲罐的安裝高度應大于泵的必需汽蝕余量NPSH,且在滿足罐底管道安裝和操作所需要的凈空時，儲罐的基礎(chǔ)高度應高出地面至少200mm，將產(chǎn)品罐區(qū)儲罐的基礎(chǔ)高度定為800mm。兩排儲罐中間設(shè)置東西向兩層管廊(標高定為EL3.000m，EL5.000m)，用于連接罐區(qū)與界外管線。中間管廊下層主要布置工藝管線與公用工程管線，上層布置消防泡沫管和橋架。產(chǎn)品罐區(qū)設(shè)備布置詳圖見2所示。

產(chǎn)品罐區(qū)防火堤外北側(cè)設(shè)置有泵房，泵房位于裝置內(nèi)管廊一層，泵房的寬度一般與管廊的寬度相同，對于外形較大的泵，當管廊寬度滿足不了泵的布置時，可以局部加寬泵房以滿足管線配置及泵的檢修；泵房的柱距與管廊的柱距相同；泵房的長度可根據(jù)泵的數(shù)量、大小、泵進出口管線設(shè)置空間及泵的操作檢修所需空間來確定。泵房的高度確定既要考慮泵進出口管線的布置占用空間，還要考慮泵的吊裝檢修要求，根據(jù)文獻[4]，泵房高度計算方法為：

泵房的最小高度=梁高+軌道高+所需起吊高度+吊鉤中心距離軌道底部最小距離

根據(jù)公式計算出最小高度后圓整即可確定泵房的高度。產(chǎn)品罐區(qū)泵房的高度為：300mm+500mm+3000mm+1000mm=4800mm,圓整后泵房的高度取5m。

圖2 產(chǎn)品罐區(qū)設(shè)備布置圖

2.1 相鄰儲罐之間的防火間距的確定

相鄰儲罐之間的防火間距不應小于表3的規(guī)定[1]。以該罐區(qū)內(nèi)最大的儲罐乙二醇計量罐為例，因為該儲罐的容積大于1500 m3，所以計算時應取直徑和高度的最大值，由表可知，A罐和B罐的防火間距為：0.4D=0.4×13500=5400，即為5.4m。但該項目地處內(nèi)蒙古地區(qū)，根據(jù)內(nèi)蒙古安監(jiān)管三字[2014]104號文件，關(guān)于加大危險化學品儲罐間距的通知可知：地上儲罐之間的距離按不小于現(xiàn)行國家、行業(yè)有關(guān)標準規(guī)范下限兩倍確定；若以此確定的距離大于相鄰罐體中直徑或高度中的較大值，可以該罐體直徑或高度的較大值為距離。因此最終乙二醇計量罐A、B之間的防火間距應大于10.8m。由此可以依次確定其他相鄰儲罐之間的最小防火間距。

表2 罐組內(nèi)相鄰可燃液體地上儲罐的防火間距

2.2 罐區(qū)防火堤及隔堤的確定

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定立式儲罐外壁至防火堤內(nèi)堤腳線的水平距離不應小于罐壁高度的1/2(罐壁高度=儲罐的高度+儲罐基礎(chǔ)高度)，防火堤內(nèi)有效容積不應小于罐組內(nèi)一個最大儲罐的容積的要求，結(jié)合產(chǎn)品罐區(qū)的占地條件，由此確定罐區(qū)防火堤大小為：94.5×47.5m。該罐區(qū)防火堤的高度為：

計算高度+0.2m=(最大儲罐的容積+儲罐基礎(chǔ)的容積)/(罐區(qū)面積-儲罐基礎(chǔ)面積)+0.2m=(1500+3.14×6.752×0.8)/(94.5×47.5-3.14×5.752-3.14×5.752-3.14×3.32-3.14×4.52-3.14×5.752-3.14×5.752-3.14×6.752)+0.2m=0.621m。

由于高度小于1m，按照GB50160的規(guī)定，取防火堤的高度為1.0m。需要注意的是防火堤的最大高度是以堤外3m范圍內(nèi)設(shè)計地坪標高為準小于2.2m。

產(chǎn)品罐區(qū)采用一罐一堤的布置方式，隔堤的有效容積不應小于隔堤內(nèi)一個最大儲罐容積的10%，且立式儲罐隔堤的高度不應低于0.5m。本項目隔堤的計算高度遠遠小于0.5m，最后確定隔堤的高度取0.5m。

2.3 罐區(qū)雨水溝及通行臺階的確定

乙二醇產(chǎn)品罐區(qū)防火堤采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)GB50351儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范的要求[3]，沿無培土防火堤內(nèi)側(cè)修建的排水溝，溝壁的外側(cè)與防火堤內(nèi)堤腳線的距離不應小于0.5m，故雨水溝外壁距防火堤內(nèi)堤腳線的距離取0.5m。因為該罐區(qū)采用的是一罐一堤的布置方式，所以每個儲罐的四周都設(shè)置了雨水溝，并根據(jù)建筑地坪的坡度設(shè)計設(shè)置了雨水井。

乙二醇產(chǎn)品罐區(qū)防火堤東西方向94.5m，南北方向47.5m，在防火堤的不同方位及隔堤處均設(shè)置了通行臺階，且相鄰通行臺階的距離均小于60m。

3 罐區(qū)管道布置要點

罐區(qū)管道布置要滿足工藝流程的要求、滿足泵的最小汽蝕余量、方便操作檢修、有足夠的柔性，能夠滿足設(shè)備管口及泵口的應力要求即可，盡量做到經(jīng)濟合理、整齊美觀。本文就乙二醇產(chǎn)品罐區(qū)的配管實例，對罐區(qū)內(nèi)配管的要點進行了總結(jié)歸納。

(1)儲罐進出口管線一般有特定的單元模式：包括切斷閥、調(diào)節(jié)閥、金屬軟管以及回流管線等，詳見圖3所示。管線的切斷閥及調(diào)節(jié)閥要靠近設(shè)備管口布置，考慮到儲罐的沉降，調(diào)節(jié)閥后的管架要做在儲罐的基礎(chǔ)上，金屬軟管位于調(diào)節(jié)閥和第二道切斷閥之間，儲罐出口進泵管線要步步低進入泵，管道支撐宜做在地面管墩上。儲罐進口管線通常由其他工藝裝置通過管廊接入，管道依靠管廊支撐。詳見圖4儲罐進出口管線布置示意圖。

圖3 儲罐管線基本單元模式

(2)因為罐區(qū)占地面積大，且設(shè)備比較分散，所以管線宜集中布置，對于沒有特殊要求的管線，宜成排架空布置，管道支撐宜在地面做T型架或門型架。

(3)罐區(qū)用于應急救援的泡沫消防管線宜采用單罐并聯(lián)的方式敷設(shè)，管線上增加自控閥，自控閥設(shè)置在罐區(qū)的防火堤之外。如圖5所示。

圖4 儲罐進出口管線布置示意圖

4 結(jié)語

罐區(qū)的設(shè)計重點及難點是不同類型儲罐的合理布置，儲罐間防火間距的確定以及防火堤隔堤的確定，隨著化工生產(chǎn)裝置規(guī)模越來越大型化，安全意識的加強化，國家也相應加大了對化學品儲罐間距的通知，對于內(nèi)蒙古地區(qū)有著更為嚴格的要求，本文結(jié)合內(nèi)蒙古某年產(chǎn)40萬噸乙二醇項目的經(jīng)驗，對乙二醇罐區(qū)的布置及配管進行了探討，以求提高布置及配管的合理性，使罐區(qū)能夠在化工裝置中安全生產(chǎn)。