李文輝

上海利柏特工程技術有限公司 （上海 201101）

石油化工是我國國民經濟中的支柱產業(yè)。隨著石油化工產業(yè)的高速發(fā)展，原材料的需求與日俱增，相應原材料的儲存需求也越來越高。石化項目中的原輔材料大多是可燃液體，用儲罐集中布置在原料罐區(qū)是目前最常見的儲存方式。罐區(qū)是石油化工項目非常重要的組成部分，儲罐的設計布置也非常重要，而非液化烴雙防罐的設置可以減少常規(guī)圍堰內油罐油品泄漏后的蒸發(fā)面積、漫流面積以及發(fā)生火災時的過火面積，內外罐設置的泡沫系統(tǒng)比傳統(tǒng)油罐區(qū)的泡沫系統(tǒng)作用面積更為精準，且火災時，混凝土外罐可以有效削減內罐罐壁的熱輻射，進而減少傳統(tǒng)常壓罐區(qū)對消防冷卻水的依賴、減少消防廢水產生量。

非液化烴雙防罐罐型在歐洲標準TRGS 509:2022《用于儲存液體、固體危害物質的固定儲罐以及移動式容器的裝填和倒空》[1]中有相關要求，且巴斯夫集團在歐洲各化工廠和罐區(qū)有50 多年的建設和安全運營經驗，具備較好的應用推廣前景。

1 非液化烴雙防罐

非液化烴雙防罐是一種儲存非低溫、可燃或易燃液體的儲罐，其內罐為鋼制立式儲罐，外罐為混凝土環(huán)墻。圖1 所示為典型的非液化烴雙防罐結構。

圖1 非液化烴雙防罐的典型結構

2 項目應用

某項目設計涉及多種非低溫、可燃或易燃液體的儲罐設計，由項目組組織申請團標審批，采用了非液化烴雙防罐的設計形式。

本研究僅就石腦油儲罐的布置設計，探討非液化烴雙防罐在項目中的應用。

2.1 儲存條件

儲罐儲存介質為石腦油，火災危險性為甲B類，介質毒性為中度危害，沸點為38 ℃，設計壓力為18/-1 kPa，設計溫度為100/-10 ℃，罐容為43 000 m3，直徑為47.8 m，罐高24 m。

石腦油儲罐共5 套，石腦油來自碼頭卸船，自儲罐底部進料。儲存介質自儲罐底部罐壁出料，通過輸送泵加壓后輸送至下游裝置。儲罐設有氮封系統(tǒng)、密閉廢氣收集處理系統(tǒng)，儲罐頂部設有呼吸閥和事故泄壓閥。根據(jù)石腦油性質（常溫儲存），儲罐設有絕熱措施防止日曬升溫。

2.2 儲罐選型

2.2.1 內罐

依據(jù)GB 50160—2008《石油化工企業(yè)設計防火標準（2018 版）》[2]6.2 節(jié)（可燃液體的地上儲罐）規(guī)定：儲罐應采用鋼罐；儲存甲B、乙A 類的液體應選用金屬浮艙式的浮頂或內浮頂罐，有特殊要求的物料可選用其他型式的儲罐；儲存沸點低于45 ℃的甲B 類液體宜選用壓力或低壓儲罐；甲B 類液體固定頂罐或低壓儲罐應采取減少日曬升溫的措施。

本項目石腦油儲罐內罐為鋼制低壓儲罐，選用內浮頂罐，罐頂采用網殼支撐型拱頂，儲量為43 000 m3，直徑為47.8 m，內罐壁厚14 mm，保溫層厚度為100 mm，罐壁高度為24 m，液體最高液位為22.3 m，主體材質為Q345R。該儲罐設置有氮封系統(tǒng)，罐頂廢氣密閉收集，排至罐區(qū)熱氧化系統(tǒng)單元處理并排放，滿足規(guī)范要求防止空氣進入罐內，并密閉收集處理罐內排出的氣體。

2.2.2 外罐

非液化烴外罐為混凝土環(huán)墻，經土建專業(yè)計算，壁厚設置為600 mm。

外罐與內罐之間的凈距通常不小于2.5 m，以便于人員通行及執(zhí)行操作、檢修任務。經需求空間計算，確定外罐內徑為53.1 m，滿足設計要求。

外罐高度宜為內罐基礎高度與不低于4/5 內罐罐壁高度之和[1]。外罐容積應按照如下工況進行校核：儲罐火災工況下，著火罐內罐最大儲存物料量、最大一次泡沫系統(tǒng)消防廢液量以及日最大降雨量之和。外罐的尺寸應能防止火災事故狀態(tài)下收集的儲存物料、消防廢液和雨水溢流至環(huán)墻外。

設備基礎高度依據(jù)泵入口需求，選用1 m 高；外罐高度依據(jù)內罐基礎高度與不低于4/5 內罐罐壁高度之和，計算為21.2 m；依據(jù)滿足容積工況，罐工藝條件最高液位為22.3 m。計算得出外罐收集廢液高度約為18.9 m，消防廢液量為0.3 m，最大降雨量為0.3 m，高度為19.5 m，所以最終外罐高度選用大值，即21.2 m。

2.3 總圖布置

每個非液化烴雙防罐可視為一個罐組，外罐環(huán)墻既作為儲罐外罐，也作為防火堤（非液化烴雙防罐可不設置防火堤）。非液化烴雙防罐到其他設施的防火間距起始點為內罐外壁。

計算非液化烴雙防罐到周邊工藝裝置、公用工程裝置、儲罐等其他設施的防火間距時，應滿足GB 50160—2008 中表4.1.9，表4.1.10 與表4.2.12 中儲存可燃液體的儲罐與其他設施的間距要求。非液化烴雙防罐間的防火間距可按表1 執(zhí)行，其中：D 是相鄰儲罐中較大罐的內罐直徑，單罐容積大于1 000 m3的儲罐取直徑或高度的較大值。當非液化烴雙防罐儲存的液體火災風險不同時，應選用較大的防火間距。

表1 非液化烴雙防罐間的防火間距要求

2.4 消防道路

依據(jù)GB 50160—2008 中4.3 要求，對非液化烴雙防罐罐區(qū)作如下要求：

非液化烴雙防罐罐區(qū)四周設置6 m 寬的消防環(huán)路，并且同一消防環(huán)路內的非液化烴雙防罐組總容積不應超過120 000 m3，同一消防環(huán)路內的非液化烴雙防罐不應超過2 排，2 排非液化烴雙防罐間應有不小于7 m 的消防空地。

任何非液化烴雙防罐的中心與至少2 條消防車道的距離不應大于120 m。當不能滿足該要求時，任何非液化烴雙防罐的中心與最近的消防車道之間的距離不應大于80 m，且最近消防車道的路面寬度不應小于9 m。

本項目設置5 臺石腦油雙防罐，均單獨布置，四周設置了6 m 寬的消防環(huán)路，滿足以上要求。

2.5 緊急逃生通道

非液化烴雙防罐罐頂和罐底環(huán)隙空間均設置緊急逃生通道。兩相鄰緊急逃生通道的行走距離不超過30 m[3]。應設置至少一道斜梯通往罐頂和罐底環(huán)隙空間。在通往罐底環(huán)隙空間的通道入口處，設置出入控制措施。通往環(huán)隙空間的斜梯、直梯應采取防止產生火花的措施，環(huán)墻內地面設計為不發(fā)火地面。

石腦油儲罐外環(huán)墻設有環(huán)梯至環(huán)墻頂，與內罐盤梯通過平臺相接，可分別至罐頂平臺及環(huán)墻環(huán)隙，作為疏散通道。根據(jù)罐頂平臺大小及環(huán)隙距離，儲罐另設2 處直爬梯作為疏散通道，以滿足疏散要求。

2.6 設備布置

若采用傳統(tǒng)單防罐，并按單罐成組考慮，依據(jù)GB 50160—2008 中6.2 節(jié)要求：罐組應設防火堤；防火堤內的有效容積不應小于罐組內1 個最大儲罐的容積；立式儲罐至防火堤內堤腳線的距離不應小于罐壁高度的一半；立式儲罐防火堤的高度應為計算高度加0.2 m，但不應低于1.0 m（以堤內設計地坪標高為準），且不宜高于2.2 m（以堤外3 m 范圍內設計地坪標高為準）。

儲罐儲量為43 000 m3，內徑D=47.8 m，罐壁高度為H=24 m，液體最高液位為22.3 m，基礎高度h=1 m，按圖2 單防罐設計，滿足以上要求的罐組防火堤高度取2.2 m，則防火堤內占地面積約19 000 m2；而同等條件下，按圖3 非液化烴雙防罐設計，罐組占用面積約2 315 m2?？梢钥闯觯且夯療N雙防罐設計極大地減少了用地面積。

圖2 單防罐防火堤布置

圖3 非液化烴雙防罐布置

基于非液化烴雙防罐作為單罐并成組，非液化烴雙防罐的專用泵、專用工藝設備與該非液化烴雙防罐沒有防火間距要求。但專用泵、專用工藝設備應布置在雙防罐外，與其他設施的防火間距應滿足GB 50160—2008 對罐區(qū)甲、乙類泵房的要求。

2.7 管道布置

石腦油儲罐采用內浮頂儲罐，儲罐進出口線均設置在罐底部，罐頂設置氮封線、平衡線及尾氣線。除出料管道、排水管道外，管道不應穿過非液化烴雙防罐的外罐，以避免對外罐墻體結構強度造成影響。出料管道穿外罐處設置了鋼制套管，套管外側設翼環(huán)用于固定，套管朝向外罐側設盲法蘭，穿墻管道從盲法蘭處開孔穿過并焊接, 穿墻設施使用不燃燒材料且能承受內罐泄漏時引起的液體壓力。儲罐進、出料管道在環(huán)墻內設置手閥，出環(huán)墻設置氣動切斷閥，罐頂?shù)饩€、平衡線及尾氣線閥組均布置于罐頂平臺。閥門及在線儀表盡量布置在環(huán)墻外或罐頂平臺，主要是為了盡量避免管道穿越外罐并減少人員前往環(huán)隙空間進行操作的可能性。

2.8 泄漏收集和廢水（油）排放

石腦油儲罐環(huán)隙內設置集水坑，并配置隔膜泵。泄漏物料、廢水（油）收集在非液化烴雙防罐環(huán)隙空間內，由隔膜泵外排到污水處理系統(tǒng)或其他合適的工藝物料收集系統(tǒng)。

內罐罐頂按污染區(qū)域考慮，內罐頂周邊設置集水槽及導流裝置，罐頂雨水導流裝置進入初期污染雨水排放系統(tǒng)。

混凝土環(huán)墻內收集的事故廢水/廢液可通過環(huán)墻上設置的事故緊急排放接口經槽車轉運至安全處置設施。

廢水、廢液可以暫存或收集在外環(huán)墻內，由于非液化烴雙防罐的占地面積小且獨立成組，這樣可以盡可能地減少區(qū)域污染面積，減少儲罐相互影響，便于安全控制及消防救援。

3 結語

用非液化烴雙防罐的型式設計可燃液體的地上儲罐，在國內工程設計標準體系中是一個空白。但非液化烴雙防罐的設計使用在國外已有多年成功經驗，非液化烴雙防罐的布置也滿足國內行業(yè)可燃液體儲罐基本安全設計的各項要求。石腦油儲罐的非液化烴雙防罐設計，僅是非液化烴雙防罐在工程設計中應用的一處體現(xiàn)。優(yōu)化的儲罐設計型式，將會在占地面積、環(huán)保、安全控制、消防救援等各方面體現(xiàn)極大的優(yōu)勢，相信這種特殊的儲罐型式會在將來得到肯定與推廣。