甲醇汽油调配罐区的设计

2015-01-13杨亚从

化工机械 2015年6期

杨亚从

(西安精典石化科技有限公司)

甲醇汽油是近几年新兴起来的一种可替代汽油的产品，该产品燃烧后产物主要是水和二氧化碳，没有废气产生，清洁环保，节能经济，性能稳定，符合国家节能减排产业政策和低碳经济的要求。近年来，随着相关国家标准的出台，甲醇汽油的应用越来越广泛，设计工作也随之增多，需设计规范、标准、实用的甲醇汽油调配罐区以满足调配需求。

1 原料特性分析

甲醇：易燃，其蒸气挥发到空气中，易形成爆炸性混合物，当遇到明火或高热时，能引起燃烧爆炸，与氧化剂接触发生化学反应甚至引起燃烧。由于甲醇蒸气密度高于空气，能在较低处扩散到非常远的地方，遇火源会导致着火回燃，其闪点为11℃，根据《石油化工企业设计防火规范》，将其火灾危险性定为甲B类。

汽油：性质与甲醇类似，闪点低于28℃，根据《石油化工企业设计防火规范》，火灾危险性定为甲B类。

添加剂：主要成分为乙醇、丙酮、碳酸二甲酯、甲缩醛及吐温-80等，其中除吐温-80外，其余火灾危险性均属于甲B类。

设计过程中，需根据原料的特性对甲醇汽油调配罐区进行合理设计，以保证设计成品的规范、实用、安全。

2 调配罐的设计

2.1调配罐类型选择

甲醇汽油调配罐的设置一般采用地上式[1]。甲醇、汽油均属于甲B类，对于容量不大于100m3的储罐，可选用卧式；反之，选用立式罐。对于立式调配罐，应选用内浮顶罐，并且内浮顶罐采用二次密封装置。

2.2调配罐开孔设计

调配罐进油口应从罐体下部接入，如果确实需要从上部接入时，进油口应延伸到距离罐底200mm左右；调配罐应设有进出油接合管、采光孔、人孔、量油孔、放水阀、通气孔及排污孔等基本附件[1]；调配罐上必须装设呼吸阀,以防止意外发生。

2.3其他

为了清楚地了解调配罐的液位，防止溢罐或泵空转等状况的发生，应设液位计和高低液位报警器。

建立该项机制应结合本地实际，确保出现灾害时重点部位和区域遭受灾害的损失最小，主要是对重点防控对象、重点防控措施、重点防控责任、信息报送等进行细化。

3 油气回收

甲醇、汽油均具有较强的挥发性，在卸车、装车和调配过程中不可避免地有一部分挥发到大气中。甲醇、汽油挥发带来的危害多种多样，诸如原料的损耗、经济损失、成品质量下降、污染环境、危害安全及影响健康等。为了将这些危害降到最低，设计过程中应设置油气回收。添加剂也有一部分挥发，但由于其用量较少，并且成分复杂，回收难度较大，因此不予考虑。

3.1一次回收系统

在卸车过程中，随着甲醇、汽油打入罐中，其蒸气就会挥发进入空气，不仅造成原料损耗，污染环境，还会造成经济损失，设计一次油气回收系统就是针对这部分逃逸的蒸气。一次油气回收就是在卸车过程中，用管道将此部分蒸气重新送回罐车，从而完成油气循环的卸车过程。

3.2二次回收系统

二次油气回收系统的设计主要针对加油过程中从加油枪逃逸的油气。为了汽车加油的便利，调配罐区也可设置加油系统。二次油气回收的主要原理是：利用外加辅助动力，在加油运转时产生中央真空压力，再通过回收罐、回收油枪将从加油机逃逸出来的油气进行回收。

3.3三次回收系统

一次和二次油气回收仅能将油气收集，要想实现真正的油气回收必须进行三次油气回收。三次油气回收系统简单来说就是将一次、二次回收系统收集起来的油气进行处理，将其从气态变为液态，从而可重新使用。

4 罐区的选址与设计

4.1罐区的选址

甲醇、汽油火灾危险性均属于甲B类，这就对罐区的选址要求很高。火灾发生时工艺装置或设施间可能会存在相互影响，为了避免这种影响，必须满足现行的《石油化工企业防火规范》中的防火间距。辅助设施如办公楼、泡沫站、变配电所、分析化验室及控制室等之间的间距均应符合甲类火灾危险性单元与相邻设施或装置间的防火间距。对于相邻布置的两套装置的办公楼、泡沫站、变配电所、分析化验室和控制室，其防火间距可执行现行的国家标准《建筑设计防火规范》。

4.2罐区的设计

罐区内的调配罐越多，发生火灾的几率也就越大。发生火灾后，为了控制火灾范围，并能达到减少火灾损失的目的，罐区内调配罐的个数和间距必须进行控制，具体应满足以下要求：

a. 罐区内单罐容积不小于10 000m3的罐个数最多12个，反之，不应多于16个；

b. 调配罐为固定顶时，单罐容积应不大于10 000m3，罐间距不小于0.75D，反之，不小于0.6D；对于浮顶罐，罐间距必须大于0.4D；调配罐为卧罐时，罐间距不小于0.8m；

考虑到调配罐起火后应便于扑救，其布置不允许超过两排[2]。

5 防火堤的设计

地上调配罐一旦发生破裂事故，汽油及甲醇等可燃液体会流到储罐外，为了防止流出的液体蔓流，需在调配罐外围增设防火堤。防火堤内的有效容积必须不小于罐区内一个最大罐的容积[2]。对于防火堤的有效容积，美国规范将其定为防火堤内一个最大罐容积的100%，日本规范将其定为防火堤内一个最大储罐容积的110%。与国外规范相比，为了防止可能泄漏的大量可燃液体溢出防火堤，现行的《石油化工企业防火规范》将固定顶调配罐的防火堤内有效容积定为防火堤内最大储罐容积的100%[2]。当满足不了此要求时，可以在防火堤外增设事故存液池，但对于浮顶、内浮顶罐区，防火堤内的有效容积定为罐区内一个最大储罐容积的一半。

对罐区防火堤的设置应满足以下要求：要求建造防火堤的材料应为非燃烧性的，并且能承受所容纳油品的静压力，同时保证不泄漏[1]；对于立式油罐的防火堤，其实高最小为计算高度加上0.2m；为了在事故时方便出入防火堤，油罐组防火堤的人行踏步不应少于两处，且应处于不同的方位。

6 工艺流程的设计

由汽车送来的汽油及甲醇等原料和辅助配料停放在相对应的卸料柱，卸车后经过管线和机泵打入相应的储罐备用。

然后将调配好的成品添加剂(醇醚汽油添加剂)与甲醇、汽油按比例打入混合器，混合均匀后打入成品储罐。为了确保成品的均匀度，可以增设一条管线，通过泵打回流，再经过罐内设置的喷射式混合器，使调配液进一步均匀混合，完成后即得成品。

该工艺从添加剂调和开始到成品产出的整个过程在全密闭的生产系统装置中连续进行，原料运至现场后立即打入相应的调和罐，产品出来经分析合格后立即打入罐车运出(图1)。

图1 流程示意图

7 罐区管道连接与安装

罐区管道的安装必须满足其相关的工艺流程、方便操作维修、安全美观与其他方面的要求。为了方便施工、操作、维修改造和消防，罐区管道的敷设首选地上管墩。管道穿过防火堤时，必须设置套管，一般套管的公称直径比内管公称直径高两级，并且满足同心状态，同时采取相应的密封措施。

罐进出口管道宜设计双阀，靠近罐体的阀门常开，当进出管道发生事故或维修更换其他阀门、垫片时，可关闭此阀门。为了保证调配罐不受过量正压和负压的影响，在罐顶设置呼吸阀。建议同时设置真空压力阀和阻火呼吸阀，真空压力阀的主要作用是：在常温常压环境中，保证油罐密封；高温高压环境中，保证罐内的压力；低温低压时，保证罐内压力在安全标准的范围内。当罐内压力超过设定压力时，为了能有效防止罐内压力过大而发生事故，呼吸阀将开启自动排气或者吸气。阻火呼吸阀保持常关状态，当真空压力阀维修时，将阻火呼吸阀打开，保证调配罐的安全。

为了防止管道与罐体之间的相互影响，一般情况下罐前支管道与主管道应采用挠性或弹性连接。当地震烈度不小于7度、地质松软且管道公称直径不小于150mm时，可在靠近罐壁的第一道阀门和第二道阀门之间设置储罐抗震用金属软管。