浅谈中间原料罐组的设计要点

刘家桢

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

随着我国工业技术的提升，石油化工生产装置逐步趋向于大型化。储罐已成为生产装置中不可或缺的重要组成部分，肩负着全厂或部分装置区原料、中间产品以及成品存储和中转外送的职责。根据罐区的功用，可以简单的将罐区分为原料罐区、中间原料罐区和成品罐区[1]。罐区设计得是否合理，将直接影响到整个装置能否正常运行。本文借鉴某炼化公司二期项目，以芳烃抽提装置中的中间储罐区为例，简单介绍说明一下中间原料储罐组的设计要点及改进建议。

1 设备布置

一般来讲，当装置内储罐较多时，将储罐集中布置已成为装置内罐组设计的一个共识。

依据总图规划，本套芳烃抽提装置用地沿东西向呈长方形。在做布置时，将装置内储罐成组布置于装置的东侧，与装置区脱离。装置内沿东西向中轴线布置管廊，南北两侧布置工艺设备；罐区布置于管廊东侧的末端。

罐区有多台专用泵时，也要集中布置。本装置的泵区都布置在了罐区西侧防火堤外的空地上。罐区和泵区作为整体，四周设消防道路。管廊从泵区的中间进入罐区。这样通过管廊实现了装置与罐区互联，不仅能够合理的利用安全措施，集约利用规划用地，同时也是为了将来装置的发展考虑。

根据罐组内介质易燃有毒的特性，罐组布置应当充分考虑防范介质溢流、起火等事故的发生，以及事故发生时人员逃生所需安全措施。因此布置时应当充分考虑以下几点：

①罐组内的储罐不要超过两排；

②罐组防火堤的有效容积不要小于罐组内1个最大储罐的容积；

③计算防火堤的高度时，要严格按照规范在计算高度的基础上加0.2 m，同时不得低于1.0 m；

④注意在防火堤的不同方位设置人行台阶或坡道，以方便操作人员逃生。

图1 罐区设备布置图

综上所述，罐区布置如图1所示。

同时，为了满足国家安全监管总局《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》(安监总管三[2014]68号)的要求，此次罐区设计采用了单罐单堤的方案。根据石化规中的相关条例，立式储罐组内隔堤的高度最终定为0.5 m。

2 罐的管口布置

关于大罐的管口布置，《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)给出了详细的说明解释。同时笔者在查阅资料时，查到一本书籍 ，其中论述了高低压储罐附件的选用及安装位置。两者相对比，观点基本一致。但因着眼点不同，在部分附件的安装位置方面，论述略有出入。现以透光孔为例，做以下比对：

相同点：两本手册中均述及其安装位置应符合中心应距罐壁800～1000 mm。

不同点：该书中建议将透光孔设在介质进出管口的正上方，人孔与之对称布置(方位180°处)；当大罐带有两个以上的透光孔时，透光孔要和人孔、清扫孔(或者排污孔)的位置尽可能沿圆周均匀布置。可以看出该手册是从增加采光，给内部作业提供便利的角度出发。

图2 氮封改进示意图

而规范中则要求如只设置一个透光孔时，优先考虑安装在罐顶梯子及操作平台附近；如果可以设置两个及以上时，可沿罐顶周围均匀布置，但仍需保证有一个透光孔安装在罐顶梯子及操作平台附近。可见规范更多的是从方便透光孔操作的角度来考虑。

另外，直径较大的圆筒形储罐较多使用球面拱顶，在确定管口方位时，应当有效避开罐顶扇形顶板的衔接焊缝，必要时需在图纸上注明焊缝方位。同时，基于现场情况和业主的实操经验，在配管过程中取消了罐顶氮气孔，将其改为备用口。氮气线直接引到了呼吸阀入口主管上(见图2)。

3 罐区管道布置

罐区的管道敷设多为沿地敷设，这种敷设方法既经济又便于检修。需人员通过的地方采用跨桥即可解决。少量的公用工程等管道可采用架空敷设，如此布置可减少管道占地及跨桥长度，综合利用空间。当管道需穿过防火堤时，需采用防渗套管。

埋地敷设的管线需注意冻土层厚度。但当介质既属于可燃介质又属于极度危害介质时，管道尽量不要采用埋地敷设。这是由于当管道因腐蚀等因素发生破裂泄漏时，往往不能及时发现，会对环境造成极大的危害，且对维护造成很大的不便，因此此类管道一般多采用管沟敷设。《石油化工金属管道布置设计规范》(SH3012-2011)中也讲到，无法架空敷设而又不宜埋地敷设的管道可在不通行管沟内敷设。但如果采用管沟敷设，应当采取有效措施，防止可燃介质在沟内积聚，常规做法如填砂或砾石。

当大罐入口管线带有多条支路线时，一般做法是把将支路线和主线引入罐区后在管口附近并线。管线上方设置平台或跨桥，既能方便支路根部阀门的操作，又为操作人员提供通行便利。

结合本项目，罐组内介质多为极度危害性介质(苯，甲苯等)，火灾危险性为甲B级，一旦发生泄漏或险情，操作人员难以进入现场关闭支路阀门。因此，为安全起见，本设计将支路阀门统一布置在了防火堤外，并设置联合跨桥，以便统一操作(见图3)。如此可尽量减少操作人员进入罐区。发生事故时，操作人员可在防火堤外将储罐进出管线切断，对储罐实施隔离，同时也保障了操作人员的安全。

图3 管道阀门布置

4 罐区消防

常用的消防(灭火)系统按消防介质来分类，主要有水消防系统、泡沫灭火系统和蒸汽灭火系统。水消防系统可达到对临近火源的可燃介质储罐进行冷却降温的目的；泡沫灭火系统利用泡沫发生器产生泡沫，注入发生险情的储罐内。空气泡沫可以漂浮在可燃液体表面，从而隔断可燃介质与助燃剂的接触，达到灭火的目的；蒸汽灭火系统一方面具有类似于水消防系统降低可燃介质表面温度的作用，另一方面，也具有泡沫灭火系统稀释周围空气浓度，甚至隔断空气与可燃介质的有效接触的作用。但蒸汽消防系统自有其局限性，如敞开空间内效果不如密闭空间以及会伤害未及时撤离人员等。故罐区不常采用蒸汽消防系统[3]。

消防系统还有另外一种分类方式，即按固定形式分类，可分为固定式消防系统、半固定式消防系统及移动式消防系统。

消防系统的布置应当着重注意以下两点：

(1)较大尺寸的储罐(如容积不低于10000 m3的储罐或容积不低于2000 m3的低压储罐)需要设固定式消防冷却水系统；

(2)将管线上的控制阀布置在防火堤的外侧，同时兼顾阀门和被保护储罐外壁的距离不小于15 m。

本设计中，考虑到罐容基本在1000 m3左右，罐区消防采用半固定式消防。消防管道的接口统一布置于罐区东南方，方便消防车辆靠近。管线进入罐区后，敷设于工艺管线上方。大罐的消防管口位于大罐侧壁的顶部。泡沫发生器靠近管口布置。

5 总结

本文结合具体项目，扼要阐述了罐区设计时，布置设备、设备管口、管道及消防设施时应当注意的要点。同时结合标准规范和现场操作需求对各方面进行了改进，并总结了以下几点感悟：

(1)设置隔堤后，实际是将两储罐间的空间分割成了两个部分，间接压缩了管道布置区域，管道布置将会受到一定限制。因此需要提前规划好管道敷设宽度、跨桥设置以及与隔堤之间的间距等问题。

(2)结合现场需求，最好能将工艺阀门布置在防火堤外，或者布置在操作人员容易靠近的罐区边缘，尽量避免操作人员进入罐区操作，降低操作危险系数。

(3)从不同角度看待问题，往往会有不同的设计思路和侧重点。有时多角度间又会有不同程度的trade-off效应。因此做设计过程中应当从多角度思考，抓住问题重点，才能找到最优方案。