易燃液体储存罐区的安全设计

摘要：随着社会经济的快速发展，易燃液体作为一类重要的化工原料，在我国化学工业中起着至关重要的作用，但由于这些原料有一定毒性并且易燃易爆，因此他们的储存工作极其重要。本文以易燃液体甲苯、四氢呋喃、甲醇为例，通过分析其物料性质和储量要求，确定储罐规格、型号、形式及操作设计条件。根据相应的规范及物性要求，对物料储罐进行组合，确定罐组布局及工艺过程设计。

关键词：易燃液体、安全设计、储存罐区

1 概述

易燃液体存储罐区是化学装置储存化学品的重要设施，对原料的供应、生产的稳定性以及化工安全起着至关重要的作用。本文甲苯、四氢呋喃、甲醇属于甲类易燃液体，常被用作各物料的有机溶剂参与工艺过程。通过安全设计，在控制泄漏、火灾风险的同时满足法规要求，保障生产安全与环境可持续。

2 安全设计

2.1 设备的选型

2.1.1 储罐的选型

1、容量选择

本工艺拟设计100m³甲苯、四氢呋喃、甲醇储罐各两台，储罐外形规格尺寸为Φ5.2m*5.2m（立式直筒段）。

2、储罐形式、操作及设计条件的选择

根据《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007-2014）第3.3和3.4条及物料特性，甲醇、甲苯、四氢呋喃储罐的操作温度采用常温储存。甲苯、四氢呋喃、甲醇储罐类型采用常压固定顶罐加氮封的形式，氮封的操作压力设为0.5～0.9kPa，储存周期为10周。

3、材质选择

设备材料的选择主要依据设计压力、设计温度和物料特性（腐蚀性、易燃性、易爆性和毒性程度）等状况来确定。易燃液体甲苯、四氢呋喃、甲醇的储罐材质，选用304材质。

2.1.2 机泵及鹤管的选择

根据《材料的腐蚀性和腐蚀数据》和物质性质，选择机泵材质，甲苯、甲醇、四氢呋喃等易燃液体采用屏蔽泵。屏蔽泵采用静密封的方式。

卸车泵流量的选择，每个储罐卸车时间按2h计。扬程按照卸车管道可能达到的最高高度与输送过程中的阻力损失之和计算。每种物料卸车泵一用一备，选用规格：Q=50m³/h，H=20m。

装泵的流量，以罐车容量及企业调度为准。扬程按照装车管道可能达到的最高高度与输送过程中的阻力损失之和计算。每种物料装车泵一用一备，选用规格：Q=50m³/h，H=20m。

根据石化规第6.4.2条（5）及物料的性质、流量、流速以及气相回收的要求，物料的装卸车鹤管选用304材质的液下式鹤管，液相口规格：DN150，PN16；气相口规格：DN50，PN16。

2.2罐区布置

2.2.1 可燃储罐组布置

本次罐区布局设计主要依据《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）、《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB50016-2014）、《储罐区防火堤设计规范》（GB50351-2014）及《石油化工冷换设备和容器基础设计规范》（SH/T3058-2016）的要求布置[2][4][6][7]。

储罐组布置设计如下：

①甲苯、四氢呋喃、甲醇的火灾危险性类别均为甲类，其物料特性基本相近，储罐形式均为常压固定顶立式储罐，布置在同一罐组内。

② 甲苯、四氢呋喃、甲醇储罐共6台，单罐容积均为100m³＜1000m³，储罐的个数不受限制，罐组总容积为600m³＜120000m³。

③ 罐组内的防火间距如下：甲苯、四氢呋喃、甲醇固定顶储罐之间（单罐容积100m³≤1000m³）的间距≥0.75D（D为相邻较大罐的直径）。储罐至防火堤内堤脚线的距离d≥储罐高度1/2。

④ 罐组内6台储罐，分为两排，3台一排，两排立式储罐的间距符合上述相邻储罐间距的要求，且不小于5m。

（2）防火堤的设计如下：

① 本工艺1#甲类罐组防火堤构造为钢筋混凝土，堤身及基础底板的厚度为250mm，堤长为30.80m，宽为25.595m，堤高为1.2m（以堤内地坪标高为准）。

② 在防火堤的不同方位上设有人行台阶，1.2 m高的踏步设有护栏。

③ 防火堤内采用现浇混凝土地面，防火堤内侧设置排水沟和集水坑，沟壁外侧至防火堤内堤脚线的距离大于0.5m，地面坡度坡向排水沟0.5%，集水坑尺寸为1m×1m×1m。消防废水、泄露物料及初期雨水通过阀门切换事故水官网。

（3）储罐基础设计：

① 在满足泵吸入管口及管墩高度要求下，罐底基础标高设为500mm（以堤内地坪标高为准）。

② 根据储罐设备图纸及工艺条件的要求，储罐基础形式采用混凝土圆柱式基础的构造，储罐基础计算直径为Φ5700mm。

2.2.2卸车区布置

（1）根据《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB50016-2014）第4.2.7条，卸车区设计如下：泵区至储罐防火堤外侧基脚线的距离为8.65m，储罐至泵区的间距为12m，卸车泵与转料泵的净空间距为1.35m。根据第4.2.8条及石化规第6.4.2条的要求，泵区至卸车鹤管之间距离设计为10m，鹤管之间的间距为4m，可满足正常操作和检修的要求。

2.3危险源辨识

根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2018）对本工艺危险化学品进行辨识[9]。S=172.86/500+176.82/1000+156.96/500=0.84＜1，故1#罐组单元不构成危险化学品重大危险源。

2.4 设计计算

（1）氮封的设计

储罐设置氮封系统，氮封压力设计为0.5kPa。当罐内压力小于0.5kPa时氮封阀开补充氮气，物料卸车储罐内的压力超过0.9kPa，单呼阀排出超压废气。当单呼阀故障或后路不通时，罐内压力升至1.35kPa时，阻火式呼吸阀开启泄压，罐内压力降至1.15kPa，呼吸阀回座。当罐内压力升至1.8kPa时，开启紧急泄压人孔。储罐内压力降至1.6kPa，泄压人孔回座。当罐内氮气中断，物料不断在出料，造成罐内压力过低，储罐被抽瘪。当储罐内压力低于-0.39KPa时，呼吸阀开启，罐内压力升至-0.255KPa时，呼吸阀回座。

（2）氮封管径的选择

根据《工艺系统工程设计技术规定》（HG/T20570.16-95）第2.011条要求，氮封补气量=泵抽出储罐内液体所需的补充气量+外界气温变化储罐内气体冷凝和收缩所需补充的气量[8]。

单种物料装车时，所需氮封所最大补气量为18.3Nm³/h，氮气流速取10m/s，计算管道内径为25.4mm。罐区供氮压力为0.1MPa（G），储罐供氮气管道设计管径取DN32。

（3）排出废气管径计算

根据《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T3007-2014）第5.1.6条，排出废气量=2.14×储罐最大进液量=2.14×50=107m³/h，排气压力为0.9KPa。取废气流速10m/s，计算管道内径为61.5mm，设计取管径DN65。

（4）气相平衡管道

在储罐与罐车之间设置气相平衡线，根据单位时间内的泵的最大转料流量50m³/h计，取气相流速为10/s，计算管道内径为42.1mm，设计取管径DN50。

（5）呼吸阀选型

呼吸阀选用：全天候型（阻火式）呼吸阀；公称管径：DN80；材质：S30408；设定压力：-0.30KPa/1.35KPaG；法兰压力等级：PN16。

（6）呼吸人孔选型

呼吸人孔选用：阻火式呼吸人孔；公称管径：DN500；材质：S30408；设定压力：-0.39/1.8KPaG；法兰压力等级：PN16。

（7）阻火器选型

在气相平衡线上设置阻火器，防止外部火焰窜入储存系统内。

阻火器选用：管端阻爆燃型阻火器，公称管径：DN50；材质：S30408；阻火层：S30408防爆阻火波纹板；法兰压力等级：PN16。

2.5 管道材料选择

根据《化工装置管道材料设计规定》（HG20646.2-1999）的要求，管道材料情况设计如下[10]：

2.6安全措施

（1）站内无缓冲罐，在距离装卸车鹤位10m以外的装卸管道上设置带有远程功能便于操作的紧急切断阀。

（2）储罐物料进出口管道均采用柔性连接，满足地基沉降和抗震需要。储罐物料出口管线设置双阀，防止阀门损坏导致泄漏。

（3）储罐设一套磁翻板液位计。当液位大于等于80%时，高限报警。当液位大于等于85%时，液位联锁关停卸车泵延迟5S切断储罐进料阀。当液位小于等于20%时，低限报警。当液位小于等于15%时，联锁联锁关停装车泵延迟5S切断储罐出料阀。另设置一套顶装雷达液位计，附带罐旁显示仪，可将液位信号传至DCS系统。

（4）在储罐上设一套一体化温度变送器，选用铠装铂热电阻型，信号形式：Pt100。置一套一体化压力仪表，测量信号可传至DCS系统集中显示。

（5）装卸车区设置静电接地系统，当操作人员和罐车上的静电无法消除或静电接地异常时，装车泵处于关停状态。

（6）卸车管道设置一套涡街流量计：当罐车装车物料达到设定量时，联锁关停装车泵，延迟5S同时装车进料阀和储罐上的出料阀。

（7）罐车上设置溢流头，当溢流头异常或溢流状态下，装车泵处于关停状态。

3结论

本文根据甲苯、甲醇、四氢呋喃易燃液体的物化性质和特点，在该工艺的厂址及周边关系、总平面布置、配套公用工程、安全管理措施等都符合相关规范要求的基础上，分析了甲苯、甲醇、四氢呋喃易燃液体储罐储存设备选型、设备布局和工艺流程设计。

参考文献

孙万付，郭秀云，李运才．危险化学品安全技术全书：第3版通用卷[M].北京：化学工业出版社，2017.

中华人民共和国住房与城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑设计防火规范（2018年版）： GB50016-2014 [S] . 北京：中国计划出版社，2018.

中华人民共和国卫生部.职业性接触毒物危害程度分级：GBZ230-2010 [S] .北京：中国标准出版社，2010：1-6.

中华人民共和国住房与城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.石油化工企业设计防火标准（2018年版）： GB50160-2008 [S] .北京：中国计划出版社，2019.

中华人民共和国工业与信息化部.石油化工储运系统罐区设计规范：SH/T3007-2014 [S]. 北京：中国石化出版社，2014.