高度或極度毒性介質(zhì)球罐出料口開孔位置探討

段 瑞,馮清曉,劉 潔

(中國石化工程建設(shè)有限公司,北京100101)

GB/T 12337—2014?鋼制球形儲罐?【1】新增條款——第5．6．5條規(guī)定“盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的球罐,進(jìn)出口應(yīng)在上極開孔”.主要基于如下考慮:

1)充分增加管線的柔性;

2)一旦出現(xiàn)重大地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致管線拉斷、破裂時(shí),球罐中的介質(zhì)不會大量溢出;

3)有毒介質(zhì)泄漏時(shí),由于泄漏點(diǎn)在球罐上極,對地面操作人員的危害程度有所降低【2】.

1 球罐出料口設(shè)置在上極帶上遇到的難點(diǎn)和問題

下面以環(huán)氧乙烷(EO)球罐為例進(jìn)行討論.

1．1 環(huán)氧乙烷

環(huán)氧乙烷(簡稱EO)是一種用途較廣的石化產(chǎn)品,但其本身性質(zhì)活潑,易于反應(yīng),危險(xiǎn)性較高.EO的常見理化性質(zhì)和安全風(fēng)險(xiǎn)如表1所示.

1．2 EO球罐出料口設(shè)置在上極存在的主要問題

1)EO出料口設(shè)置在上極,會在出料管道上產(chǎn)生高點(diǎn)(高袋),每次開啟泵時(shí)均需進(jìn)行高點(diǎn)放氣,而EO介質(zhì)為極度毒性物質(zhì)(按HG/T 20660—2017劃類),常溫下沸點(diǎn)10．56℃,且比空氣重,爆炸極限為2．6%~100%(φ,%),性質(zhì)非?；钴S,每次放空都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題以及爆炸的風(fēng)險(xiǎn).

2)如EO出料口設(shè)置在上極,為滿足介質(zhì)輸出要求,就必須采用氮?dú)庠鰤旱姆椒?且出料管需插入到低液位以下.此種操作可能導(dǎo)致氣體在球罐液位低時(shí)進(jìn)入泵體內(nèi),造成泵發(fā)生汽蝕,使泵體損壞,進(jìn)而導(dǎo)致EO泄漏到大氣中.而EO一旦泄漏到大氣中,就會引發(fā)爆炸、中毒等一系列風(fēng)險(xiǎn)問題.

表1 EO的常見理化性質(zhì)和安全風(fēng)險(xiǎn)

3)出料口設(shè)置在上極,會使球罐底部存在“死區(qū)”.由于EO的特殊性質(zhì),長期停滯區(qū)的存在有自聚的風(fēng)險(xiǎn).

4)出料口設(shè)置在上極,強(qiáng)震發(fā)生時(shí)上部管道存在被拉裂的可能性.雖然不會引起直接大量液體泄漏,但因?yàn)镋O沸點(diǎn)低(10．56℃),且比空氣重,爆炸極限為2．6%~100%(φ,%),隨著球罐壓力降低,會造成大量EO蒸氣泄漏.而蒸氣泄漏后,擴(kuò)散范圍更廣,危險(xiǎn)區(qū)域更大.

5)出料口設(shè)置在上極,設(shè)計(jì)中較長的內(nèi)伸插管易因操作中不可避免的振動(dòng)而損壞.

6)出料口設(shè)置在上極,會增加安裝、檢維修人員高空作業(yè)的難度和安全風(fēng)險(xiǎn).

7)球罐進(jìn)出口設(shè)置在上極,若發(fā)生泄漏,沒有有效的泄漏減緩措施.

8)當(dāng)前國內(nèi)幾個(gè)大的EO/EG裝置,EO球罐的容積均為400 m3和650 m3,容積較小,出料口設(shè)置在上極,管口布置有難度.

此外,在工程設(shè)計(jì)中,可能還會面臨泵的布置和泵入口管道的設(shè)計(jì)難題,球罐頂部會因管口多導(dǎo)致管道擁擠、布置困難等.

2 球罐出料口設(shè)置在下極,在工程設(shè)計(jì)上可采取的措施

盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的球罐,為了避免下出口可能帶來的安全隱患,在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中可采取多種預(yù)防措施,實(shí)踐證明是可行的,也是可靠的.工程中常采取的措施如下:

1)球罐底部出口和管道閥門區(qū)設(shè)置有毒氣體檢測儀;2)球罐底部出口管道上設(shè)置自動(dòng)切斷閥;3)球罐底部出口管道與球罐接管采用焊接連接結(jié)構(gòu);

4)管道設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮管道的柔性(如:在出料口管道平管支撐處設(shè)置彈簧支吊架、出料口管道上設(shè)置彎頭等),以抵御地震等自然災(zāi)害可能對罐底部管道造成的損害;

5)設(shè)置注水保護(hù)系統(tǒng).

3 結(jié)論及建議

3．1 結(jié)論

眾多國內(nèi)外工程實(shí)踐證明,即使是毒性程度為高度或者極度危害介質(zhì)的球罐,只要設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的合理預(yù)防措施,其出料口設(shè)置在球罐底部也是可行的.

3．2 建議

鑒于工程設(shè)計(jì)中遇到的普遍問題和國內(nèi)外成功的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),建議盡快修改GB/T 12337—2014?鋼制球形儲罐?的相關(guān)條款,具體為取消5．6．5條規(guī)定的內(nèi)容,或者將“盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的球罐,進(jìn)出口應(yīng)在上極開孔”修改為“盛裝毒性程度為極度或高度危害介質(zhì)的球罐,進(jìn)出口宜在上極開孔”,將具體技術(shù)問題交由設(shè)計(jì)者考慮.本質(zhì)上講,物料進(jìn)、出口的位置設(shè)置不是設(shè)備專業(yè)可以確定的問題,事實(shí)上許多工藝問題設(shè)備專業(yè)無法考慮到,應(yīng)該由工藝等相關(guān)主導(dǎo)專業(yè)確定.