甲醇汽油調(diào)配罐區(qū)的設(shè)計(jì)

楊亞從

(西安精典石化科技有限公司)

甲醇汽油是近幾年新興起來的一種可替代汽油的產(chǎn)品，該產(chǎn)品燃燒后產(chǎn)物主要是水和二氧化碳，沒有廢氣產(chǎn)生，清潔環(huán)保，節(jié)能經(jīng)濟(jì)，性能穩(wěn)定，符合國家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策和低碳經(jīng)濟(jì)的要求。近年來，隨著相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，甲醇汽油的應(yīng)用越來越廣泛，設(shè)計(jì)工作也隨之增多，需設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)用的甲醇汽油調(diào)配罐區(qū)以滿足調(diào)配需求。

1 原料特性分析

甲醇：易燃，其蒸氣揮發(fā)到空氣中，易形成爆炸性混合物，當(dāng)遇到明火或高熱時(shí)，能引起燃燒爆炸，與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)甚至引起燃燒。由于甲醇蒸氣密度高于空氣，能在較低處擴(kuò)散到非常遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)導(dǎo)致著火回燃，其閃點(diǎn)為11℃，根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，將其火災(zāi)危險(xiǎn)性定為甲B類。

汽油：性質(zhì)與甲醇類似，閃點(diǎn)低于28℃，根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，火災(zāi)危險(xiǎn)性定為甲B類。

添加劑：主要成分為乙醇、丙酮、碳酸二甲酯、甲縮醛及吐溫-80等，其中除吐溫-80外，其余火災(zāi)危險(xiǎn)性均屬于甲B類。

設(shè)計(jì)過程中，需根據(jù)原料的特性對(duì)甲醇汽油調(diào)配罐區(qū)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以保證設(shè)計(jì)成品的規(guī)范、實(shí)用、安全。

2 調(diào)配罐的設(shè)計(jì)

2.1調(diào)配罐類型選擇

甲醇汽油調(diào)配罐的設(shè)置一般采用地上式[1]。甲醇、汽油均屬于甲B類，對(duì)于容量不大于100m3的儲(chǔ)罐，可選用臥式；反之，選用立式罐。對(duì)于立式調(diào)配罐，應(yīng)選用內(nèi)浮頂罐，并且內(nèi)浮頂罐采用二次密封裝置。

2.2調(diào)配罐開孔設(shè)計(jì)

調(diào)配罐進(jìn)油口應(yīng)從罐體下部接入，如果確實(shí)需要從上部接入時(shí)，進(jìn)油口應(yīng)延伸到距離罐底200mm左右；調(diào)配罐應(yīng)設(shè)有進(jìn)出油接合管、采光孔、人孔、量油孔、放水閥、通氣孔及排污孔等基本附件[1]；調(diào)配罐上必須裝設(shè)呼吸閥,以防止意外發(fā)生。

2.3其他

為了清楚地了解調(diào)配罐的液位，防止溢罐或泵空轉(zhuǎn)等狀況的發(fā)生，應(yīng)設(shè)液位計(jì)和高低液位報(bào)警器。

建立該項(xiàng)機(jī)制應(yīng)結(jié)合本地實(shí)際，確保出現(xiàn)災(zāi)害時(shí)重點(diǎn)部位和區(qū)域遭受災(zāi)害的損失最小，主要是對(duì)重點(diǎn)防控對(duì)象、重點(diǎn)防控措施、重點(diǎn)防控責(zé)任、信息報(bào)送等進(jìn)行細(xì)化。

3 油氣回收

甲醇、汽油均具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在卸車、裝車和調(diào)配過程中不可避免地有一部分揮發(fā)到大氣中。甲醇、汽油揮發(fā)帶來的危害多種多樣，諸如原料的損耗、經(jīng)濟(jì)損失、成品質(zhì)量下降、污染環(huán)境、危害安全及影響健康等。為了將這些危害降到最低，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)設(shè)置油氣回收。添加劑也有一部分揮發(fā)，但由于其用量較少，并且成分復(fù)雜，回收難度較大，因此不予考慮。

3.1一次回收系統(tǒng)

在卸車過程中，隨著甲醇、汽油打入罐中，其蒸氣就會(huì)揮發(fā)進(jìn)入空氣，不僅造成原料損耗，污染環(huán)境，還會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，設(shè)計(jì)一次油氣回收系統(tǒng)就是針對(duì)這部分逃逸的蒸氣。一次油氣回收就是在卸車過程中，用管道將此部分蒸氣重新送回罐車，從而完成油氣循環(huán)的卸車過程。

3.2二次回收系統(tǒng)

二次油氣回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)加油過程中從加油槍逃逸的油氣。為了汽車加油的便利，調(diào)配罐區(qū)也可設(shè)置加油系統(tǒng)。二次油氣回收的主要原理是：利用外加輔助動(dòng)力，在加油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生中央真空壓力，再通過回收罐、回收油槍將從加油機(jī)逃逸出來的油氣進(jìn)行回收。

3.3三次回收系統(tǒng)

一次和二次油氣回收僅能將油氣收集，要想實(shí)現(xiàn)真正的油氣回收必須進(jìn)行三次油氣回收。三次油氣回收系統(tǒng)簡(jiǎn)單來說就是將一次、二次回收系統(tǒng)收集起來的油氣進(jìn)行處理，將其從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，從而可重新使用。

4 罐區(qū)的選址與設(shè)計(jì)

4.1罐區(qū)的選址

甲醇、汽油火災(zāi)危險(xiǎn)性均屬于甲B類，這就對(duì)罐區(qū)的選址要求很高?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)工藝裝置或設(shè)施間可能會(huì)存在相互影響，為了避免這種影響，必須滿足現(xiàn)行的《石油化工企業(yè)防火規(guī)范》中的防火間距。輔助設(shè)施如辦公樓、泡沫站、變配電所、分析化驗(yàn)室及控制室等之間的間距均應(yīng)符合甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性單元與相鄰設(shè)施或裝置間的防火間距。對(duì)于相鄰布置的兩套裝置的辦公樓、泡沫站、變配電所、分析化驗(yàn)室和控制室，其防火間距可執(zhí)行現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》。

4.2罐區(qū)的設(shè)計(jì)

罐區(qū)內(nèi)的調(diào)配罐越多，發(fā)生火災(zāi)的幾率也就越大。發(fā)生火災(zāi)后，為了控制火災(zāi)范圍，并能達(dá)到減少火災(zāi)損失的目的，罐區(qū)內(nèi)調(diào)配罐的個(gè)數(shù)和間距必須進(jìn)行控制，具體應(yīng)滿足以下要求：

a. 罐區(qū)內(nèi)單罐容積不小于10 000m3的罐個(gè)數(shù)最多12個(gè)，反之，不應(yīng)多于16個(gè)；

b. 調(diào)配罐為固定頂時(shí)，單罐容積應(yīng)不大于10 000m3，罐間距不小于0.75D，反之，不小于0.6D；對(duì)于浮頂罐，罐間距必須大于0.4D；調(diào)配罐為臥罐時(shí)，罐間距不小于0.8m；

考慮到調(diào)配罐起火后應(yīng)便于撲救，其布置不允許超過兩排[2]。

5 防火堤的設(shè)計(jì)

地上調(diào)配罐一旦發(fā)生破裂事故，汽油及甲醇等可燃液體會(huì)流到儲(chǔ)罐外，為了防止流出的液體蔓流，需在調(diào)配罐外圍增設(shè)防火堤。防火堤內(nèi)的有效容積必須不小于罐區(qū)內(nèi)一個(gè)最大罐的容積[2]。對(duì)于防火堤的有效容積，美國規(guī)范將其定為防火堤內(nèi)一個(gè)最大罐容積的100%，日本規(guī)范將其定為防火堤內(nèi)一個(gè)最大儲(chǔ)罐容積的110%。與國外規(guī)范相比，為了防止可能泄漏的大量可燃液體溢出防火堤，現(xiàn)行的《石油化工企業(yè)防火規(guī)范》將固定頂調(diào)配罐的防火堤內(nèi)有效容積定為防火堤內(nèi)最大儲(chǔ)罐容積的100%[2]。當(dāng)滿足不了此要求時(shí)，可以在防火堤外增設(shè)事故存液池，但對(duì)于浮頂、內(nèi)浮頂罐區(qū)，防火堤內(nèi)的有效容積定為罐區(qū)內(nèi)一個(gè)最大儲(chǔ)罐容積的一半。

對(duì)罐區(qū)防火堤的設(shè)置應(yīng)滿足以下要求：要求建造防火堤的材料應(yīng)為非燃燒性的，并且能承受所容納油品的靜壓力，同時(shí)保證不泄漏[1]；對(duì)于立式油罐的防火堤，其實(shí)高最小為計(jì)算高度加上0.2m；為了在事故時(shí)方便出入防火堤，油罐組防火堤的人行踏步不應(yīng)少于兩處，且應(yīng)處于不同的方位。

6 工藝流程的設(shè)計(jì)

由汽車送來的汽油及甲醇等原料和輔助配料停放在相對(duì)應(yīng)的卸料柱，卸車后經(jīng)過管線和機(jī)泵打入相應(yīng)的儲(chǔ)罐備用。

然后將調(diào)配好的成品添加劑(醇醚汽油添加劑)與甲醇、汽油按比例打入混合器，混合均勻后打入成品儲(chǔ)罐。為了確保成品的均勻度，可以增設(shè)一條管線，通過泵打回流，再經(jīng)過罐內(nèi)設(shè)置的噴射式混合器，使調(diào)配液進(jìn)一步均勻混合，完成后即得成品。

該工藝從添加劑調(diào)和開始到成品產(chǎn)出的整個(gè)過程在全密閉的生產(chǎn)系統(tǒng)裝置中連續(xù)進(jìn)行，原料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后立即打入相應(yīng)的調(diào)和罐，產(chǎn)品出來經(jīng)分析合格后立即打入罐車運(yùn)出(圖1)。

圖1 流程示意圖

7 罐區(qū)管道連接與安裝

罐區(qū)管道的安裝必須滿足其相關(guān)的工藝流程、方便操作維修、安全美觀與其他方面的要求。為了方便施工、操作、維修改造和消防，罐區(qū)管道的敷設(shè)首選地上管墩。管道穿過防火堤時(shí)，必須設(shè)置套管，一般套管的公稱直徑比內(nèi)管公稱直徑高兩級(jí)，并且滿足同心狀態(tài)，同時(shí)采取相應(yīng)的密封措施。

罐進(jìn)出口管道宜設(shè)計(jì)雙閥，靠近罐體的閥門常開，當(dāng)進(jìn)出管道發(fā)生事故或維修更換其他閥門、墊片時(shí)，可關(guān)閉此閥門。為了保證調(diào)配罐不受過量正壓和負(fù)壓的影響，在罐頂設(shè)置呼吸閥。建議同時(shí)設(shè)置真空壓力閥和阻火呼吸閥，真空壓力閥的主要作用是：在常溫常壓環(huán)境中，保證油罐密封；高溫高壓環(huán)境中，保證罐內(nèi)的壓力；低溫低壓時(shí)，保證罐內(nèi)壓力在安全標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。當(dāng)罐內(nèi)壓力超過設(shè)定壓力時(shí)，為了能有效防止罐內(nèi)壓力過大而發(fā)生事故，呼吸閥將開啟自動(dòng)排氣或者吸氣。阻火呼吸閥保持常關(guān)狀態(tài)，當(dāng)真空壓力閥維修時(shí)，將阻火呼吸閥打開，保證調(diào)配罐的安全。

為了防止管道與罐體之間的相互影響，一般情況下罐前支管道與主管道應(yīng)采用撓性或彈性連接。當(dāng)?shù)卣鹆叶炔恍∮?度、地質(zhì)松軟且管道公稱直徑不小于150mm時(shí)，可在靠近罐壁的第一道閥門和第二道閥門之間設(shè)置儲(chǔ)罐抗震用金屬軟管。

8 結(jié)束語

對(duì)于甲醇汽油調(diào)配罐區(qū)的設(shè)計(jì)，應(yīng)主要參照現(xiàn)行的《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》及《石油化工企業(yè)防火規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范，設(shè)計(jì)出合理、實(shí)用、規(guī)范的文件，以滿足生產(chǎn)裝置的需求，并確保生產(chǎn)裝置安全正常運(yùn)行。

[1] GB 50074，石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2002.

[2] GB 50160，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2008.