＊賈朝策

（廣東政和工程有限公司河北分公司 河北 050000）

對(duì)于精細(xì)化工廠區(qū)而言，罐區(qū)在區(qū)內(nèi)主要負(fù)責(zé)原料、半成品以及成品的儲(chǔ)運(yùn)工作，在精細(xì)化工廠區(qū)中發(fā)揮著重要作用。罐區(qū)平面布置、儲(chǔ)罐選型等工藝實(shí)施情況，會(huì)影響化工原料、產(chǎn)品等儲(chǔ)運(yùn)的安全性。因此，對(duì)罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)管控，確保設(shè)計(jì)的可靠性具有一定的必要性。

1.精細(xì)化工定義、特點(diǎn)及罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)原則

（1）定義和特點(diǎn)。精細(xì)化工指的是以生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品為主的工業(yè)簡(jiǎn)稱，屬于技術(shù)密集、綜合性工業(yè)[1]。特點(diǎn)為：原料種類比較多，工藝流程復(fù)雜，涉及范圍廣（包括農(nóng)藥、醫(yī)藥、化妝品等），化學(xué)合成、劑型加工為主要的生產(chǎn)內(nèi)容。

（2）罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)原則。在化工罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為了確保所選擇的儲(chǔ)罐類型、存儲(chǔ)規(guī)模以及儲(chǔ)罐布置等更加可靠，應(yīng)遵循以下原則：其一，經(jīng)濟(jì)性。在罐區(qū)位置、儲(chǔ)罐管道以及存儲(chǔ)規(guī)模設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)考慮施工材料、占地以及運(yùn)輸中產(chǎn)生的費(fèi)用，確保以最少的投資獲取最大的效益。其二，安全性。罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)的安全性作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要關(guān)注的內(nèi)容，在罐區(qū)消防設(shè)施建設(shè)、選址以及管道設(shè)備選用中，應(yīng)提前分析建設(shè)存在的安全隱患，并制定出相應(yīng)的應(yīng)急方案，確?；ぴ蟽?chǔ)存、輸送的安全性，為施工人員提供安全的作業(yè)環(huán)境。

2.精細(xì)化工廠區(qū)罐區(qū)的工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（1）選擇罐區(qū)地址。罐區(qū)選址作為設(shè)計(jì)的首要問題，選擇合適的位置，使化工原料儲(chǔ)運(yùn)更加便捷，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸成本的節(jié)約。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)罐區(qū)時(shí)，位置的選定需考慮多方面的因素，其一，需對(duì)地形、地質(zhì)以及氣象等因素進(jìn)行分析，如果罐區(qū)建設(shè)于低洼地段，在洪澇災(zāi)害的影響下容易出現(xiàn)一些安全事故；如果所選罐區(qū)建設(shè)位置承壓能力比較弱，當(dāng)罐內(nèi)承重超過其最大限度時(shí)，容易導(dǎo)致罐區(qū)下沉。其二，應(yīng)考慮交通、供電等配套條件，通常將罐區(qū)建設(shè)于供水、供電以及交通便捷的位置，化工污水排放應(yīng)靠近低洼地帶或污水處理位置，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)污水的合理排放，減少對(duì)周圍水源、土壤的污染。其三，需考慮外部環(huán)境、環(huán)保安全等條件，比如根據(jù)罐區(qū)實(shí)際情況為其改建、擴(kuò)建預(yù)留一定面積，確保罐區(qū)內(nèi)建筑物之間有一定間距，滿足消防要求，且要求罐區(qū)地址與生產(chǎn)區(qū)、供熱區(qū)以及工藝處理區(qū)保持合理的距離，滿足安全防火規(guī)定。

（2）存儲(chǔ)規(guī)模和儲(chǔ)罐類型確定。對(duì)于化工企業(yè)而言，罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)中需要確定存儲(chǔ)的規(guī)模、儲(chǔ)罐的容量，在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能地節(jié)約用地，實(shí)現(xiàn)成本的控制。通常依據(jù)化工廠生產(chǎn)、原料和產(chǎn)品運(yùn)輸情況來確定罐區(qū)存儲(chǔ)規(guī)模，需全面考慮化學(xué)品儲(chǔ)存天數(shù)、穩(wěn)定性等要求，盡可能地使用大容量的儲(chǔ)罐，使儲(chǔ)罐的個(gè)數(shù)減少，便于日常管理。一般情況下根據(jù)化學(xué)品進(jìn)出罐、加熱要求以及儲(chǔ)罐清理要求等來確定儲(chǔ)罐的數(shù)量。同時(shí)，由于不同化學(xué)原料、產(chǎn)品的性質(zhì)和特點(diǎn)具有差異性，為了確保儲(chǔ)運(yùn)的安全性，化學(xué)原料和產(chǎn)品性質(zhì)不發(fā)生變化，在罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮物料特性（揮發(fā)性、毒性、腐蝕性等）、存儲(chǔ)溫度等因素，比如在儲(chǔ)存易揮發(fā)的化學(xué)品時(shí)，應(yīng)選用罐內(nèi)氣體空間小的內(nèi)浮頂罐，并根據(jù)介質(zhì)特征采取相應(yīng)的防曬對(duì)策；在儲(chǔ)存甲類液體介質(zhì)時(shí)，為了防止儲(chǔ)罐頂部溫度過高所引發(fā)的損耗，需在儲(chǔ)罐外部涂刷合適的防曬產(chǎn)品，減少儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)的損耗和對(duì)環(huán)境的污染，一定程度可以降低儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)的幾率；針對(duì)酯類、甲醛等易氧化、易聚合的特殊液體介質(zhì)，應(yīng)使用固定頂儲(chǔ)罐，且加入適量的氮?dú)膺M(jìn)行密封存儲(chǔ)；對(duì)于沸點(diǎn)比較低的化學(xué)品時(shí)，應(yīng)選用固定頂儲(chǔ)罐，且采取降溫的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。此外，為了保證儲(chǔ)存介質(zhì)的質(zhì)量，減少損耗，應(yīng)對(duì)儲(chǔ)存溫度進(jìn)行合理控制，比如針對(duì)易固化、粘度高的化學(xué)品，應(yīng)采取加熱的方式對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)；對(duì)于特殊的液體存儲(chǔ)介質(zhì)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的特性合理控制存儲(chǔ)溫度。

（3）合理布置儲(chǔ)罐。其一，儲(chǔ)罐布置的要求。油罐基礎(chǔ)布置情況會(huì)直接影響其上面油罐是否能夠正常生產(chǎn)，如果油罐地基所出現(xiàn)的不均勻沉降情況比較嚴(yán)重，浮頂油罐容易會(huì)呈現(xiàn)出橢圓形，對(duì)浮頂升降產(chǎn)生負(fù)面影響，間接性威脅到油罐的安全性。因此，在建設(shè)油罐基礎(chǔ)時(shí)，要求其基礎(chǔ)高于設(shè)計(jì)地坪，通?？刂圃?.5m，確保沉降后罐底高度高于設(shè)計(jì)高度，便于罐底污油排空，且不會(huì)影響管道的連接，為了防止不均勻下沉情況的出現(xiàn)，要求基礎(chǔ)地質(zhì)保持均勻，在計(jì)算油罐地基最低承載力時(shí)，應(yīng)全面考慮油罐自重及其他重量。其二，為了保證化工儲(chǔ)罐之間、罐區(qū)建筑物以及化工廠設(shè)施的安全性，應(yīng)按照廠區(qū)整體布局、工藝要求等合理布置儲(chǔ)罐區(qū)。在罐區(qū)設(shè)計(jì)中需考慮原罐區(qū)與加工裝置、成品罐區(qū)與裝車臺(tái)以及性質(zhì)類似的物料罐區(qū)等之間的間距，通常對(duì)原料罐、成品罐進(jìn)行成組布置，即同一罐組內(nèi)的化學(xué)品性質(zhì)大體相同，比如將危險(xiǎn)系數(shù)高的甲乙類液體設(shè)置于同一罐組，將易腐蝕的化學(xué)品設(shè)置于同一罐組，便于對(duì)其進(jìn)行防腐處理。同時(shí)，儲(chǔ)罐布置環(huán)節(jié)，還應(yīng)從占地面積方面入手，嘗試將尺寸、形狀等相近的儲(chǔ)罐布置在同一罐組內(nèi)；對(duì)于數(shù)量和罐組總?cè)莘e較小的儲(chǔ)罐，應(yīng)將不同性質(zhì)的化學(xué)品劃分為一組，以隔堤的方式對(duì)物理、化學(xué)性質(zhì)差異較大的化學(xué)品進(jìn)行分割處理，在滿足節(jié)約用地要求的同時(shí)，便于集中管理各個(gè)罐組。

（4）罐區(qū)內(nèi)管線工藝。罐區(qū)內(nèi)管線工藝主要包括單管、雙（多）管及獨(dú)立管道系統(tǒng)這幾種布置形式。單管系統(tǒng)指的是同一油罐組2個(gè)及以上油罐共用1根管道，如圖1所示。這種布置形式所需的管道較少，建設(shè)投資費(fèi)用相對(duì)較少，但這種工藝流程也具有一定缺陷，比如多個(gè)油罐共用1根管道，意味著油罐、罐組之間無法進(jìn)行相互輸轉(zhuǎn)，若二者之間需要輸轉(zhuǎn)，需設(shè)置臨時(shí)管線，在對(duì)多個(gè)油品進(jìn)行輸送之前，需將管道清理干凈，防止混油現(xiàn)象發(fā)生，并且這種工藝流程無法實(shí)現(xiàn)收發(fā)油作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行。該工藝通常應(yīng)用于單一油品輸送、收發(fā)業(yè)務(wù)量少，且無需進(jìn)行輸轉(zhuǎn)操作的油罐區(qū)。

圖1 單管系統(tǒng)工藝流程圖

雙管系統(tǒng)指的是1個(gè)及以上油罐共用2根管道，多管系統(tǒng)指的是2個(gè)及以上油罐共用2根以上的管道，即針對(duì)大宗散裝油品中的單一油品分別設(shè)置2根主干道，用于收發(fā)油作業(yè)，并且各油罐設(shè)置2根進(jìn)出油管，用于進(jìn)、出油作業(yè)，且對(duì)進(jìn)出油管道、閥門作出不同顏色的標(biāo)記，確保操作的安全性。如圖2所示。其優(yōu)勢(shì)在于同組油罐之間能夠?qū)崿F(xiàn)相互輸轉(zhuǎn)，收發(fā)油作業(yè)可以同時(shí)進(jìn)行，雙管系統(tǒng)在進(jìn)行輸轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，由于2根管道已被占用，無法開展收發(fā)油作業(yè)，對(duì)于作業(yè)量較大的油庫(kù)，通常使用3管系統(tǒng)，在滿足罐區(qū)油品輸轉(zhuǎn)的同時(shí)，可以進(jìn)行收發(fā)油作業(yè)。

圖2 雙管系統(tǒng)工藝流程圖

獨(dú)立管道系統(tǒng)指的是任意罐區(qū)每個(gè)油罐設(shè)置獨(dú)立的1根管道，如圖3所示。這種工藝形式專管專用、布置清晰等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且使用完后無需進(jìn)行排空，其檢修過程中也不會(huì)影響其他油罐的作業(yè)。但其建設(shè)消耗的材料較多，泵房管組也會(huì)增多。該工藝系統(tǒng)主要應(yīng)用于油庫(kù)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行輸送，由于其品種、數(shù)量較多，業(yè)務(wù)量相對(duì)較少，能夠達(dá)到防止混油的目的。

圖3 獨(dú)立管道系統(tǒng)流程圖

（5）管線的布置、安裝。其一，在對(duì)罐區(qū)的管線進(jìn)行布置、安裝時(shí)，需遵循相關(guān)要求，尤其是聯(lián)合站罐區(qū)的管道，其運(yùn)轉(zhuǎn)情況、工況組合對(duì)罐區(qū)管道事故、合理調(diào)度等產(chǎn)生直接影響，在對(duì)其布置、安裝的過程中，首先在總平面圖上對(duì)其分區(qū)布置，在滿足熱力、水力等要求的基礎(chǔ)上，盡量縮短供排水管線、油氣、電路等長(zhǎng)度，確保線路布置更加美觀、整齊。針對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地上和地下線路、供電和通訊線路應(yīng)將其集中布設(shè)于場(chǎng)內(nèi)道路兩側(cè)，防止地上管線、電線等將工藝裝置包圍，盡量避免管線、電線在場(chǎng)區(qū)道路交叉。同時(shí)，對(duì)于主要的油管線，應(yīng)統(tǒng)一使用伴熱管線，通常根據(jù)場(chǎng)區(qū)地下水分布情況、土壤性質(zhì)等來確定管線的敷設(shè)方式，比如帶壓的水、油、氣管線通常使用地上架空敷設(shè)方式，將管底到地面的距離控制在2m左右，如果泵、換熱器等設(shè)備安裝于架空管線下，需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整管底距地面的距離，便于對(duì)相關(guān)設(shè)備安裝、檢修；對(duì)于罐區(qū)到泵房的管線，通常采取管墩地面敷設(shè)，將管道水平間距控制在0.2m以上，并對(duì)埋地鋼管采取一定的防腐措施。此外，如果管線敷設(shè)越過道路，需對(duì)管底高度進(jìn)行合理控制，通常將其距主道、人行道距離分別控制在4.5m、2.2m。其二，通常在儲(chǔ)罐下方安裝進(jìn)出管道，特殊工藝要求下，在儲(chǔ)罐上方設(shè)置進(jìn)料管道，比如在儲(chǔ)運(yùn)易燃液體物料時(shí)，應(yīng)在儲(chǔ)罐上面設(shè)置內(nèi)插管，將其插至儲(chǔ)罐底部2cm處，防止易燃進(jìn)料產(chǎn)生靜電引發(fā)爆炸事件；進(jìn)出管道通常以管墩形式進(jìn)行敷設(shè)，將管道墩高控制在3cm-5cm之內(nèi)，目的是節(jié)約管墩敷設(shè)的成本，便于開展配管作業(yè)，防止泵口管道發(fā)生氣袋、液袋問題[2]。同時(shí)，關(guān)于罐組內(nèi)管道的敷設(shè)，為了增強(qiáng)隔堤、防火堤的密封性能，防止管道運(yùn)行中出現(xiàn)變形、振動(dòng)等問題，應(yīng)在隔堤、防火堤周圍敷設(shè)罐組內(nèi)管道，當(dāng)管道需穿過防火堤時(shí)，需預(yù)埋套管，且使用阻燃性材料對(duì)套管和管道之間進(jìn)行密封處理；如果罐組內(nèi)主管道布設(shè)比較集中，為了滿足人員通行的需求，應(yīng)在主管道上方設(shè)置剛構(gòu)式跨橋。此外，在布設(shè)儲(chǔ)罐進(jìn)出口管道時(shí)，為了防止儲(chǔ)罐沉降情況的發(fā)生，應(yīng)靈活地對(duì)管道布置進(jìn)行調(diào)整，比如在管道進(jìn)出口位置增加小段金屬軟管，增強(qiáng)進(jìn)出口管道的柔性，滿足多種化學(xué)品儲(chǔ)運(yùn)需求。

（6）輸油泵站安裝及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。其一，在罐區(qū)內(nèi)安裝泵時(shí)，應(yīng)盡量與吸油液位處靠近，如果所安裝的泵擁有卸油，應(yīng)盡量靠近碼頭、棧橋，充分發(fā)揮其吸入的性能；如果所安裝的泵擁有中轉(zhuǎn)、付油，需對(duì)壓頭進(jìn)行合理計(jì)算，來確定其最佳安裝位置。在選擇泵的進(jìn)口管道時(shí)，根據(jù)排除管直徑來確定，使吸入管阻力損失減少，為了防止管道上壁氣體積存，進(jìn)口管道中心線的高度應(yīng)高于泵入口中心的高度，并對(duì)泵的吸、排管增加支撐，使管道重量、應(yīng)力得以分散，為了避免雜質(zhì)進(jìn)入泵葉輪，應(yīng)將過濾器安裝于管道泵進(jìn)口管線上，在保證液流正常通過的同時(shí)，適當(dāng)增加有效過濾面積。此外，泵在具體使用中，其操作程序可以按照普通的離心泵進(jìn)行操作，如果處于輸送熱油運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，需提前對(duì)泵進(jìn)行預(yù)熱，將其溫度控制在50℃/h，確保其各部位受熱均勻，將入口壓力控制在2000kPa之內(nèi)。關(guān)于泵的密封維護(hù)，若其使用填料進(jìn)行密封，完全可以按照離心泵的維護(hù)方法開展維護(hù)工作；若其以機(jī)械的方式進(jìn)行密封，在新安裝的管線上，通常先按照填料密封使用2-3個(gè)月，等管道被沖洗干凈后，然后使用機(jī)械密封進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；若罐區(qū)管線上的泵入口壓力低于800kPa，可使用不平衡型機(jī)械密封，若泵入口壓力處于800-4000kPa內(nèi)，應(yīng)使用平衡型機(jī)械密封，將其斷面的彈簧壓力控制在50-150kPa。其二，罐區(qū)在運(yùn)行過程中會(huì)輸送多類型的介質(zhì)，需要機(jī)泵設(shè)備輔助其生產(chǎn)工作開展，所以，在泵區(qū)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮選址、配管等問題。一般情況下應(yīng)建設(shè)露天泵站，要求泵的基礎(chǔ)高度超過0.1m，泵房、泵棚以及泵站內(nèi)地面高度應(yīng)超過周圍地平0.2m。如果輸送的介質(zhì)為液化烴、酸以及堿性液體物料時(shí)，應(yīng)設(shè)置泵房、泵棚；對(duì)于甲乙類可燃性液體泵房的設(shè)計(jì)，應(yīng)避開地面地溝、地坑等位置，在側(cè)墻下設(shè)置相應(yīng)的通風(fēng)裝置，為了保證泵房的安全性，需設(shè)置多個(gè)疏散門，且要求各個(gè)泵房門向外開啟[3]。泵站管線的布設(shè)，通常露天泵站、泵棚以及泵房應(yīng)布設(shè)地上管線，通過計(jì)算的方式來確定泵吸入管、排出管的直徑，將排氣閥、過濾器分別設(shè)置于泵進(jìn)口閥與泵管線最高點(diǎn)處、泵進(jìn)口位置，比如對(duì)液氨、石油液化氣等介質(zhì)進(jìn)行輸送時(shí)，應(yīng)在泵進(jìn)出口管線處設(shè)置排氣閥，將其延伸至放空系統(tǒng)；對(duì)易凝結(jié)的介質(zhì)進(jìn)行輸送時(shí)，應(yīng)設(shè)置固定的過濾器，通常在泵入口接口管與切斷閥之間安裝過濾器。此外，還需要對(duì)泵進(jìn)出口管線進(jìn)行支撐處理，確保施加于泵入口接口管的力在規(guī)定范圍內(nèi)。

（7）儲(chǔ)罐自控設(shè)計(jì)要點(diǎn)?；て髽I(yè)罐區(qū)所存儲(chǔ)的化學(xué)品數(shù)量比較大，且部分化學(xué)品具有一定的危險(xiǎn)性，對(duì)儲(chǔ)罐自控設(shè)計(jì)提出更高的要求。儲(chǔ)罐上的壓力、液位作為重要自控信號(hào)，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)考慮信號(hào)傳送到控制室的顯示情況；對(duì)于有加熱、冷卻需求的儲(chǔ)罐，在設(shè)計(jì)中應(yīng)檢測(cè)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度，防止儲(chǔ)罐溫度超過限定溫度，或者采取相應(yīng)的溫控舉措，比如利用蒸汽內(nèi)盤管進(jìn)行加熱的儲(chǔ)罐，應(yīng)在管壁安裝溫度檢測(cè)元件，通過蒸汽調(diào)節(jié)閥與檢測(cè)元件的聯(lián)合控制，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)比較低時(shí)，通過調(diào)節(jié)閥將更多蒸汽輸入儲(chǔ)罐內(nèi)，提高儲(chǔ)罐內(nèi)溫度；反之，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度比較高時(shí)，應(yīng)關(guān)小或關(guān)閉調(diào)節(jié)閥門，對(duì)罐內(nèi)介質(zhì)溫度進(jìn)行合理控制。尤其在儲(chǔ)罐溫度要求高，且儲(chǔ)罐內(nèi)物料與水相溶的情況下，通過對(duì)其溫度控制，防止罐內(nèi)水沸騰引發(fā)安全事故。此外，通過設(shè)置自控儀表，便于對(duì)罐區(qū)控制變量、工藝進(jìn)行檢測(cè)、記錄以及調(diào)節(jié)，并且通過設(shè)置閥門、機(jī)泵等對(duì)重要參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，促使罐區(qū)安全性提高，實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化。

（8）其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)。罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)中還需要考慮其他要素，比如在罐組內(nèi)設(shè)置排水溝、集水坑，確保罐組內(nèi)泄漏的物料、雨水等順利排出；如果罐組內(nèi)的介質(zhì)具有腐蝕性、毒性，應(yīng)按照安全噴淋洗眼器，對(duì)其服務(wù)的半徑進(jìn)行合理設(shè)置，通常將服務(wù)的半徑控制在15m之內(nèi)[4]；為了避免儲(chǔ)罐內(nèi)物料遭受太陽(yáng)照射發(fā)生質(zhì)變，應(yīng)采取一些遮陽(yáng)措施，比如搭建遮陽(yáng)棚，將隔熱膠涂刷于儲(chǔ)罐外部，或者對(duì)儲(chǔ)罐外部進(jìn)行噴淋操作。此外，如果儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)的物料具有一定的可燃性，應(yīng)安裝液位報(bào)警器或自動(dòng)切斷、聯(lián)鎖進(jìn)料的設(shè)備，以滿足這類物料安全儲(chǔ)運(yùn)的要求。

3.結(jié)束語(yǔ)

化工廠區(qū)罐區(qū)設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)復(fù)雜的工作，對(duì)罐區(qū)設(shè)計(jì)的安全性、可靠性等要求比較高。在罐區(qū)設(shè)計(jì)中，應(yīng)全面分析存儲(chǔ)物料的特性、廠區(qū)建設(shè)要求等，確定罐區(qū)建設(shè)的位置，對(duì)其進(jìn)行合理布置。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，應(yīng)全面掌握化工罐區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等，對(duì)罐區(qū)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把控，確?；す迏^(qū)穩(wěn)定、安全運(yùn)行。