甲醇罐組的設(shè)計(jì)

王麗碩

(河北生特瑞工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 石家莊 050000)

甲醇作為一種結(jié)構(gòu)簡單的一元醇，不僅是重要的化工原料，還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料，應(yīng)用十分廣泛。甲醇罐組成了化工設(shè)計(jì)的常見問題。由于甲醇易燃易爆，設(shè)計(jì)時應(yīng)重點(diǎn)防范火災(zāi)事故。

1 物質(zhì)簡介

1.1 理化性質(zhì)

甲醇，又名羥基甲烷、木醇、木精，CAS號：67-56-1，是結(jié)構(gòu)最簡單的飽和一元醇。分子式CH4O，相對分子質(zhì)量32，相對密度(水=1)=0.79，相對蒸汽密度(空氣=1)=1.11，熔點(diǎn)為-97.8℃，沸點(diǎn)為64.8℃，閃點(diǎn)為11℃，爆炸上下限分別為44%、5%(體積分?jǐn)?shù))，屬于甲類可燃液體。

1.2 用途

甲醇作為基本有機(jī)原料之一，用途十分廣泛，可用于有機(jī)合成，制造甲醛、氯甲烷、甲胺和甲酸甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品。還可用作分析試劑，如作溶劑、甲基化試劑、色譜分析試劑。另外，甲醇與異丁烯反應(yīng)得到甲基叔丁基醚(高辛烷值無鉛汽油添加劑)，是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。

2 儲罐設(shè)計(jì)

儲罐材質(zhì)選Q235B。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓筒形，制造容易，安裝內(nèi)件方便，承壓能力較好。橢圓形封頭，結(jié)構(gòu)由橢圓形封頭和一直筒段筒體組成。根據(jù)石化規(guī)，儲存甲B、乙A類的液體應(yīng)選用金屬浮艙式的浮頂或內(nèi)浮頂罐。由于甲醇易揮發(fā)，因此選擇內(nèi)浮頂罐，由于外界環(huán)境溫差變化導(dǎo)致部分甲醇揮發(fā)，揮發(fā)出來的甲醇?xì)怏w熱漲冷縮，浮盤隨之上升下降，從而維持儲罐內(nèi)壓力恒定。同時可減少由揮發(fā)造成的物料損失。儲罐放空口需加阻火器，放空管道做成向下U型彎防止雨淋。

3 罐組設(shè)計(jì)

3.1 圍堤設(shè)計(jì)

對于內(nèi)浮頂罐，相鄰儲罐防護(hù)間距應(yīng)大于等于0.4倍儲罐直徑，罐組應(yīng)設(shè)防火堤，防護(hù)堤內(nèi)的有效容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個最大儲罐的容積，若設(shè)置事故存液池時，防護(hù)堤內(nèi)的有效容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)1個最大儲罐容積的一半。立式儲罐至防火堤內(nèi)堤腳線的距離不應(yīng)小于儲罐壁高度的一半[1]。通常設(shè)1.2 m高圍堤，隔堤高0.6 m。圍堤上需設(shè)踏步，方便操作人員進(jìn)出。

根據(jù)安監(jiān)總管三〔2014〕68號文，可燃液體儲罐按單罐單堤的要求設(shè)置防火堤或隔堤。因此，罐組圍堤內(nèi)設(shè)隔堤，將每個儲罐分開布置。隔堤內(nèi)有效容積不應(yīng)小于隔堤內(nèi)1個最大儲罐容積的十分之一。可燃液體的儲罐基礎(chǔ)、防火隔、隔堤及管架等，均應(yīng)采用不燃燒材料。防火堤的耐火極限不得小于3 h[1]。每個隔堤內(nèi)設(shè)集水坑，罐組地面向集水坑找坡，接排水管道至廠區(qū)雨水管網(wǎng)和事故水管網(wǎng)。地面需做防滲處理。

3.2 儀表設(shè)計(jì)

甲醇屬于國家首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險化學(xué)品，根據(jù)規(guī)范甲醇的臨界儲存量為500 t[2]，罐組甲醇的儲存量超過500 t即構(gòu)成重大危險源，儀表控制需要設(shè)安全儀表控制系統(tǒng)。因此，建議將每個甲醇儲罐設(shè)兩個遠(yuǎn)傳液位計(jì)，儲罐進(jìn)出料管道加自動切斷閥，液位高高位聯(lián)鎖關(guān)閉進(jìn)料切斷閥同時停泵，液位低低位聯(lián)鎖關(guān)閉出料切斷閥同時停出料泵(工藝不允許的另外考慮)，分別接至DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)。提高安全控制等級。同時，每個儲罐安裝遠(yuǎn)傳溫度計(jì)，信號接至控制室，監(jiān)控儲罐溫度，防止儲罐溫度過高發(fā)生事故。

由于甲醇?xì)怏w可燃，工藝設(shè)備、管道及儀表等的連接處均做密封處理，防止甲醇液體泄漏、揮發(fā)。同時在罐組內(nèi)設(shè)可燃?xì)怏w檢測器，一旦儲罐或閥門等發(fā)生泄漏，空氣中會集聚大量甲醇?xì)怏w，達(dá)到檢測濃度值，可燃?xì)怏w檢測器立即報警，通知廠區(qū)人員采取相應(yīng)措施，防止火災(zāi)或爆炸事故的發(fā)生。

3.3 給排水和消防

根據(jù)《化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定》，在有毒性危害的作業(yè)環(huán)境中，應(yīng)設(shè)計(jì)必要的淋洗器、洗眼器等衛(wèi)生防護(hù)設(shè)施，其服務(wù)半徑小于15 m。并根據(jù)作業(yè)特點(diǎn)和防護(hù)要求，配置事故柜、急救箱和個人防護(hù)用品。洗眼器應(yīng)放在罐組踏步附件，方便操作人員接觸到甲醇介質(zhì)時，快速到達(dá)洗眼器進(jìn)行沖洗。洗眼器供水管道注意保溫，防止冬天管道凍裂。

由于甲醇易燃易爆，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，滅火設(shè)施顯得尤

為重要，因此需要布置適當(dāng)數(shù)量的滅火器，由水專業(yè)人員根據(jù)罐組甲醇儲罐的容積，確定滅火器的位置和數(shù)量。每個儲罐設(shè)消防冷卻噴淋。消防管網(wǎng)安裝完畢后，應(yīng)對其進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)、沖洗和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

3.4 防雷防靜電

3.4.1 防雷接地措施

雷擊能破壞設(shè)備，導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。因此甲醇儲罐需采取防雷接地措施。甲醇儲罐均為金屬罐，罐壁厚均大于4 mm，放空管裝設(shè)阻火器，可利用自身放空管和罐體做接閃器[3]，罐組儲罐接地點(diǎn)不少于兩點(diǎn)，接地點(diǎn)沿設(shè)備周長均勻布置，并與罐組接地網(wǎng)連接。設(shè)備及其管線均應(yīng)接地，即與保護(hù)線PE連接。防雷裝置應(yīng)定期進(jìn)行檢查和預(yù)防性實(shí)驗(yàn)；接閃器及引下線等如腐蝕30%以上，應(yīng)立即更換；所有設(shè)備及電氣裝置，其金屬外殼和框架均應(yīng)可靠接地。

3.4.2 防靜電措施

按《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，在爆炸危險環(huán)境內(nèi)，電氣設(shè)備的級別和組別不得低于爆炸性介質(zhì)的級別和組別，配備防爆工具。甲醇罐組的電氣設(shè)備應(yīng)配備防爆型，級別組別不低于ⅡAT2。

所有正常情況下不帶電的電氣設(shè)備的金屬外殼、構(gòu)架及穿線鋼管等均可靠接地，以防止靜電積聚、放電而出現(xiàn)爆炸危險。所有金屬工藝設(shè)備、管線及管件等均就近與接地裝置相連接。依據(jù)規(guī)范，平行敷設(shè)的金屬管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮等，相互間凈距小于100 mm時，每隔20 m用聚氯乙烯軟銅線BVR6跨接一次，交叉凈距小于100 mm時，交叉處也用金屬線BVR6跨接[4]。所有金屬管的首尾、轉(zhuǎn)彎處和直線段每隔100 m接地一次。輸送甲醇的管道、法蘭采用多股銅線跨接。

根據(jù)規(guī)范，甲醇罐區(qū)為爆炸危險區(qū)域，在爆炸危險區(qū)域主要出入口設(shè)置人體靜電導(dǎo)除裝置，并與全廠接地系統(tǒng)可靠連接。在甲醇罐區(qū)出入口，設(shè)置人體靜電導(dǎo)出裝置，采用導(dǎo)電性能良好的金屬材質(zhì)，與接地系統(tǒng)可靠相連。

4 小結(jié)

由于甲醇屬于易燃易爆介質(zhì),在進(jìn)行罐組設(shè)計(jì)時需嚴(yán)格按照規(guī)范確定儲罐間距，防火堤、儲罐基礎(chǔ)等采用耐火材料，采用自動控制系統(tǒng)監(jiān)控液位，配備消防設(shè)施，采取防雷防靜電措施，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。