高度或极度毒性介质球罐出料口开孔位置探讨

段 瑞,冯清晓,刘 洁

(中国石化工程建设有限公司,北京100101)

GB/T 12337—2014«钢制球形储罐»【1】新增条款——第5．6．5条规定“盛装毒性程度为极度或高度危害介质的球罐,进出口应在上极开孔”.主要基于如下考虑:

1)充分增加管线的柔性;

2)一旦出现重大地质灾害导致管线拉断、破裂时,球罐中的介质不会大量溢出;

3)有毒介质泄漏时,由于泄漏点在球罐上极,对地面操作人员的危害程度有所降低【2】.

1 球罐出料口设置在上极带上遇到的难点和问题

下面以环氧乙烷(EO)球罐为例进行讨论.

1．1 环氧乙烷

环氧乙烷(简称EO)是一种用途较广的石化产品,但其本身性质活泼,易于反应,危险性较高.EO的常见理化性质和安全风险如表1所示.

1．2 EO球罐出料口设置在上极存在的主要问题

1)EO出料口设置在上极,会在出料管道上产生高点(高袋),每次开启泵时均需进行高点放气,而EO介质为极度毒性物质(按HG/T 20660—2017划类),常温下沸点10．56℃,且比空气重,爆炸极限为2．6%~100%(φ,%),性质非常活跃,每次放空都可能导致严重的环境问题以及爆炸的风险.

2)如EO出料口设置在上极,为满足介质输出要求,就必须采用氮气增压的方法,且出料管需插入到低液位以下.此种操作可能导致气体在球罐液位低时进入泵体内,造成泵发生汽蚀,使泵体损坏,进而导致EO泄漏到大气中.而EO一旦泄漏到大气中,就会引发爆炸、中毒等一系列风险问题.

表1 EO的常见理化性质和安全风险

3)出料口设置在上极,会使球罐底部存在“死区”.由于EO的特殊性质,长期停滞区的存在有自聚的风险.

4)出料口设置在上极,强震发生时上部管道存在被拉裂的可能性.虽然不会引起直接大量液体泄漏,但因为EO沸点低(10．56℃),且比空气重,爆炸极限为2．6%~100%(φ,%),随着球罐压力降低,会造成大量EO蒸气泄漏.而蒸气泄漏后,扩散范围更广,危险区域更大.

5)出料口设置在上极,设计中较长的内伸插管易因操作中不可避免的振动而损坏.

6)出料口设置在上极,会增加安装、检维修人员高空作业的难度和安全风险.

7)球罐进出口设置在上极,若发生泄漏,没有有效的泄漏减缓措施.

8)当前国内几个大的EO/EG装置,EO球罐的容积均为400 m3和650 m3,容积较小,出料口设置在上极,管口布置有难度.

此外,在工程设计中,可能还会面临泵的布置和泵入口管道的设计难题,球罐顶部会因管口多导致管道拥挤、布置困难等.

2 球罐出料口设置在下极,在工程设计上可采取的措施

盛装毒性程度为极度或高度危害介质的球罐,为了避免下出口可能带来的安全隐患,在实际的工程设计中可采取多种预防措施,实践证明是可行的,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阀门区设置有毒气体检测仪;2)球罐底部出口管道上设置自动切断阀;3)球罐底部出口管道与球罐接管采用焊接连接结构;

4)管道设计时,充分考虑管道的柔性(如:在出料口管道平管支撑处设置弹簧支吊架、出料口管道上设置弯头等),以抵御地震等自然灾害可能对罐底部管道造成的损害;

5)设置注水保护系统.

3 结论及建议

3．1 结论

众多国内外工程实践证明,即使是毒性程度为高度或者极度危害介质的球罐,只要设计中采取相应的合理预防措施,其出料口设置在球罐底部也是可行的.

3．2 建议

鉴于工程设计中遇到的普遍问题和国内外成功的项目经验,建议尽快修改GB/T 12337—2014«钢制球形储罐»的相关条款,具体为取消5．6．5条规定的内容,或者将“盛装毒性程度为极度或高度危害介质的球罐,进出口应在上极开孔”修改为“盛装毒性程度为极度或高度危害介质的球罐,进出口宜在上极开孔”,将具体技术问题交由设计者考虑.本质上讲,物料进、出口的位置设置不是设备专业可以确定的问题,事实上许多工艺问题设备专业无法考虑到,应该由工艺等相关主导专业确定.