乙二醇罐区的布置及配管研究

赵慧灵，王 宇

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

乙二醇作为一种重要的基础化工原料，可以衍生出100多种化工产品和化学品。主要用于生产聚酯(PET)单体和防冻液，还可用于精细化工产品的生产，如表面活性剂、润滑剂、聚氨酯、增塑剂等，以及用于炸药、涂料、油墨等行业，可见乙二醇用途十分广泛，发展潜力巨大。我国乙二醇产品常年自给率在 30%左右，主要依靠进口。本文以内蒙古荣信化工有限公司年产40万吨乙二醇项目为例,结合实际工程经验,对乙二醇罐区的布置,泵房设计及配管等方面进行了探讨。

1 乙二醇罐区总体布置探讨

根据TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》、GB 50160-2008《石油化工企业设计防火规范》的划分原则，乙二醇装置罐区压力管道最高类(级)别均为GC2[1]，火灾危险性为丙A类(液体)及甲B类(液体), 罐区内最大单罐容积为1500m3，大于1000m3按照工艺、功能合理布置，同类储罐集中布置的方针，将火灾危险性为丙A类(液体)的储罐布置在产品罐区，火灾危险性为甲B类(液体)的储罐布置在中间罐区。

根据工艺要求及罐区的生产性质和《石油化工企业设计防火规范》等有关国家和行业标准、规范，综合考虑乙二醇装置布局和占地条件，将产品罐区、中间罐区、辅助罐区由东向西依次布置于乙二醇装置的南侧。产品罐区和中间罐区中间为南北向贯穿马路，用于吊装、检修和消防通道，马路的西侧设置了装置内管廊，便于产品罐区与中间罐区之间，以及与其他装置之间的管道连接。罐区北侧为东西向装置内管廊，南侧为厂区道路。由于该项目处于寒冷和多风沙地区，并根据罐组专用泵区的布置要求，将三个罐区的泵统一设置在防火堤外管廊下面的泵房内，方便泵的检修及统一配管，储罐与泵房、装卸鹤管之间的防火间距[2]应满足表1的规定：根据火灾危险性可知,产品罐区储罐与泵房之间的最小防火间距[1]为10m，中间罐区储罐与泵房之间的最小防火间距为12m。其它设备均采用露天布置。详图请见图1所示。

表1 甲、乙、丙类液体储罐与其泵房、装卸鹤管的防火间距 m

图1 压缩厂房的设备布置图

2 产品罐区设备布置探讨

产品罐区防火堤内共设8台储罐(固定顶)，火灾危险性为丙A类(液体)储罐。根据内蒙古关于加大危险化学品储罐间距的通知，要求在不违背标准规范和工艺要求前提下，将罐区围堰内的储罐用隔堤分隔，并综合考虑工艺流程及产品罐区的占地条件，将8台储罐采用一罐一堤，呈两排方式布置，北边一排自西向东分别为1台1000m3轻质醇罐(φ11500×11000)，1台1000m3混合醇酯罐(φ11500×10500)，1台200m3重质醇罐(φ6600×6500)，1台500 m3精DMO罐(φ9000×9000); 南边一排自西向东分别为2台1000m3合格品乙二醇罐(φ11500×11000)，2台1500m3乙二醇计量罐(φ13500×12000)。根据储罐的安装高度应大于泵的必需汽蚀余量NPSH,且在满足罐底管道安装和操作所需要的净空时，储罐的基础高度应高出地面至少200mm，将产品罐区储罐的基础高度定为800mm。两排储罐中间设置东西向两层管廊(标高定为EL3.000m，EL5.000m)，用于连接罐区与界外管线。中间管廊下层主要布置工艺管线与公用工程管线，上层布置消防泡沫管和桥架。产品罐区设备布置详图见2所示。

产品罐区防火堤外北侧设置有泵房，泵房位于装置内管廊一层，泵房的宽度一般与管廊的宽度相同，对于外形较大的泵，当管廊宽度满足不了泵的布置时，可以局部加宽泵房以满足管线配置及泵的检修；泵房的柱距与管廊的柱距相同；泵房的长度可根据泵的数量、大小、泵进出口管线设置空间及泵的操作检修所需空间来确定。泵房的高度确定既要考虑泵进出口管线的布置占用空间，还要考虑泵的吊装检修要求，根据文献[4]，泵房高度计算方法为：

泵房的最小高度=梁高+轨道高+所需起吊高度+吊钩中心距离轨道底部最小距离

根据公式计算出最小高度后圆整即可确定泵房的高度。产品罐区泵房的高度为：300mm+500mm+3000mm+1000mm=4800mm,圆整后泵房的高度取5m。

图2 产品罐区设备布置图

2.1 相邻储罐之间的防火间距的确定

相邻储罐之间的防火间距不应小于表3的规定[1]。以该罐区内最大的储罐乙二醇计量罐为例，因为该储罐的容积大于1500 m3，所以计算时应取直径和高度的最大值，由表可知，A罐和B罐的防火间距为：0.4D=0.4×13500=5400，即为5.4m。但该项目地处内蒙古地区，根据内蒙古安监管三字[2014]104号文件，关于加大危险化学品储罐间距的通知可知：地上储罐之间的距离按不小于现行国家、行业有关标准规范下限两倍确定；若以此确定的距离大于相邻罐体中直径或高度中的较大值，可以该罐体直径或高度的较大值为距离。因此最终乙二醇计量罐A、B之间的防火间距应大于10.8m。由此可以依次确定其他相邻储罐之间的最小防火间距。

表2 罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距

2.2 罐区防火堤及隔堤的确定

根据《石油化工企业设计防火规范》的规定立式储罐外壁至防火堤内堤脚线的水平距离不应小于罐壁高度的1/2(罐壁高度=储罐的高度+储罐基础高度)，防火堤内有效容积不应小于罐组内一个最大储罐的容积的要求，结合产品罐区的占地条件，由此确定罐区防火堤大小为：94.5×47.5m。该罐区防火堤的高度为：

计算高度+0.2m=(最大储罐的容积+储罐基础的容积)/(罐区面积-储罐基础面积)+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的规定，取防火堤的高度为1.0m。需要注意的是防火堤的最大高度是以堤外3m范围内设计地坪标高为准小于2.2m。

产品罐区采用一罐一堤的布置方式，隔堤的有效容积不应小于隔堤内一个最大储罐容积的10%，且立式储罐隔堤的高度不应低于0.5m。本项目隔堤的计算高度远远小于0.5m，最后确定隔堤的高度取0.5m。

2.3 罐区雨水沟及通行台阶的确定

乙二醇产品罐区防火堤采用的是钢筋混凝土结构，根据GB50351储罐区防火堤设计规范的要求[3]，沿无培土防火堤内侧修建的排水沟，沟壁的外侧与防火堤内堤脚线的距离不应小于0.5m，故雨水沟外壁距防火堤内堤脚线的距离取0.5m。因为该罐区采用的是一罐一堤的布置方式，所以每个储罐的四周都设置了雨水沟，并根据建筑地坪的坡度设计设置了雨水井。

乙二醇产品罐区防火堤东西方向94.5m，南北方向47.5m，在防火堤的不同方位及隔堤处均设置了通行台阶，且相邻通行台阶的距离均小于60m。

3 罐区管道布置要点

罐区管道布置要满足工艺流程的要求、满足泵的最小汽蚀余量、方便操作检修、有足够的柔性，能够满足设备管口及泵口的应力要求即可，尽量做到经济合理、整齐美观。本文就乙二醇产品罐区的配管实例，对罐区内配管的要点进行了总结归纳。

(1)储罐进出口管线一般有特定的单元模式：包括切断阀、调节阀、金属软管以及回流管线等，详见图3所示。管线的切断阀及调节阀要靠近设备管口布置，考虑到储罐的沉降，调节阀后的管架要做在储罐的基础上，金属软管位于调节阀和第二道切断阀之间，储罐出口进泵管线要步步低进入泵，管道支撑宜做在地面管墩上。储罐进口管线通常由其他工艺装置通过管廊接入，管道依靠管廊支撑。详见图4储罐进出口管线布置示意图。

图3 储罐管线基本单元模式

(2)因为罐区占地面积大，且设备比较分散，所以管线宜集中布置，对于没有特殊要求的管线，宜成排架空布置，管道支撑宜在地面做T型架或门型架。

(3)罐区用于应急救援的泡沫消防管线宜采用单罐并联的方式敷设，管线上增加自控阀，自控阀设置在罐区的防火堤之外。如图5所示。

图4 储罐进出口管线布置示意图

4 结语

罐区的设计重点及难点是不同类型储罐的合理布置，储罐间防火间距的确定以及防火堤隔堤的确定，随着化工生产装置规模越来越大型化，安全意识的加强化，国家也相应加大了对化学品储罐间距的通知，对于内蒙古地区有着更为严格的要求，本文结合内蒙古某年产40万吨乙二醇项目的经验，对乙二醇罐区的布置及配管进行了探讨，以求提高布置及配管的合理性，使罐区能够在化工装置中安全生产。