精细化工厂区罐区的工艺设计要点

精细化工厂区罐区的工艺设计要点

张恒博

临海市华南化工有限公司 陕西省咸阳市 317016

摘要：精细化工企业投资建设初期需要找相应资质的设计院进行整个项目的初步设计，罐区是全厂总图布局中极为重要的区域。其承担着工厂生产中原料、产品、溶剂等物料的储存、装卸功能。而且甲类罐区的设计尤为关键，其危险性较高与车间防火间距较大，导致罐区占地较大。由此合理的甲类罐区设备布置，可使工厂运输方便、操作安全、节约用地及减少投资。本文结合Ｍ厂的甲类罐区为分析对象，优化罐区设备布置，为以后相关设计工作提供设计思路。

关键词：精细化工厂；罐区；工艺设计

引言

泵在石化装置、罐区、油库、长输管线等工程中是十分重要的动设备，起到介质输送、流体转移的重要作用。根据工作原理不同，泵有不同的结构形式，例如有容积式泵、离心式泵；根据驱动原理不同，有电动泵、柴油泵等。不同的应用场合、不同的传输介质特性，必然会采用不同形式的泵，而随之也有不同的控制方案。

1.精细化工定义、特点及罐区工艺设计原则

（1）定义和特点。精细化工指的是以生产精细化学品为主的工业简称，属于技术密集、综合性工业。特点为：原料种类比较多，工艺流程复杂，涉及范围广（包括农药、医药、化妆品等），化学合成、剂型加工为主要的生产内容。（2）罐区工艺设计原则。在化工罐区工艺设计环节，为了确保所选择的储罐类型、存储规模以及储罐布置等更加可靠，应遵循以下原则：其一，经济性。在罐区位置、储罐管道以及存储规模设计环节，应考虑施工材料、占地以及运输中产生的费用，确保以最少的投资获取最大的效益。其二，安全性。罐区储运的安全性作为设计环节需要关注的内容，在罐区消防设施建设、选址以及管道设备选用中，应提前分析建设存在的安全隐患，并制定出相应的应急方案，确保化工原料储存、输送的安全性，为施工人员提供安全的作业环境。

2.精细化工厂区罐区的工艺设计要点分析

2.1液相管道的超压保护

除热膨胀外，较为典型的管道超压的工况是:在进行倒罐作业时，一旦球罐液位达到高高值，则球罐顶部根阀联锁关闭;此时又由于球罐进料线进罐支线与倒罐进罐线支线是联通的，因此这两条支线的压力均会达到泵出口关闭压力。通常，乙烯泵出口关闭压力值会高于进料线设计压力，若没有相应的保护措施，则球罐进料的管路系统会超压，因此需在倒罐进罐线处设置安全阀。安全阀的泄放量应按泄放工况时最大液体流入量考虑，在安全阀定压下按泵的流量－扬程特性曲线所对应的泵出口流量即为其泄放量。同时，考虑到泵设有最小回流保护，安全阀的泄放量还应满足不低于泵的允许最小流量。

2.2罐区内管线工艺。

罐区内管线工艺主要包括单管、双（多）管及独立管道系统这几种布置形式。单管系统指的是同一油罐组2个及以上油罐共用1根管道。这种布置形式所需的管道较少，建设投资费用相对较少，但这种工艺流程也具有一定缺陷，比如多个油罐共用1根管道，意味着油罐、罐组之间无法进行相互输转，若二者之间需要输转，需设置临时管线，在对多个油品进行输送之前，需将管道清理干净，防止混油现象发生，并且这种工艺流程无法实现收发油作业的同时进行。该工艺通常应用于单一油品输送、收发业务量少，且无需进行输转操作的油罐区。双管系统指的是1个及以上油罐共用2根管道，多管系统指的是2个及以上油罐共用2根以上的管道，即针对大宗散装油品中的单一油品分别设置2根主干道，用于收发油作业，并且各油罐设置2根进出油管，用于进、出油作业，且对进出油管道、阀门作出不同颜色的标记，确保操作的安全性。其优势在于同组油罐之间能够实现相互输转，收发油作业可以同时进行，双管系统在进行输转作业时，由于2根管道已被占用，无法开展收发油作业，对于作业量较大的油库，通常使用3管系统，在满足罐区油品输转的同时，可以进行收发油作业。

2.3罐区内储罐与各项设施之间间距

(1)M厂储罐容积30m³，因此储罐组内相邻地上储罐之间的防火间距不应小于0.75D（相邻较大罐的直径），计算得出储罐之间间距≥1.95m｡(2)两排直径小于5m的立式储罐及卧式储罐的间距不应小于3m，本罐区两排储罐间距设计为3.1m｡(3)可燃液体储罐（组）应设防火堤。立式储罐防火堤的高度应比计算值高出0.2m，且应为1.0m—2.2m；立式储罐组内隔堤高度不应低于0.5m。本罐区防火堤高1.0m，隔堤高0.8m,相对于室外0.00m地坪。通过以上分析设计出甲类罐区设备布置初步方案，下一步进行详细设计时还需考虑：地面防腐蚀、不发火；罐区内地面坡度，地沟及集水坑；防火堤及隔堤踏步；罐区洗眼器及消防设施；储罐静电接地；罐区可燃／有毒气体报警器等设计内容。

3.精细化工厂区罐区的工艺设计中泵的应用

3.1泵配置原则

为保证下游装置供料不中断，乙烯送料泵需设置备用泵，备泵应具备自启功能并且在备用期间其出口阀门应处于开启状态。为满足下游乙烯用户需求，应在送料泵出口总线上设置压力变送器，压力低低时联锁启备泵。需注意的是，考虑到液相乙烯的低温特性和饱和状态，为避免液相乙烯气化造成泵汽蚀，泵出口支线应设置温度仪表，并且温度信号与泵启动信号联锁，温度高时不能启泵。考虑到防止憋压的要求，需为泵设置最小回流保护，在泵出口总线处设有回流线返回至储罐。当发生泵密封泄漏、下游事故停车等危险或突发工况时，应能实现在控制室远程关泵。球罐液位低低时，为防止泵汽蚀或抽空应联锁停泵。泵体的预冷可利用泵出入口管道的气相预冷线完成。气相预冷线连接球罐气相联通总管及泵出入口管道，气相乙烯通过该管路系统进入泵体内，再通过泵体的排放口排入火炬系统。可利用泵入口管路的排气线作为泵体气相预冷线，泵出入口的气相预冷线也可兼顾用作泵相关管道的预冷。预冷结束后可进行灌泵操作。灌泵时需要将泵出入口管道及泵体内的气体排尽，并且应注意维持泵体及相关管路的压力，防止因乙烯泄压造成的低温工况。

3.2污油泵的控制

航煤罐区设计中，除了航煤装船泵以及航煤输送泵外，污油泵作为比较特殊的泵在设计时应给予特别注意。罐区设计时，储运专业会设置埋地污油罐以收集生产过程中因漏油、吹扫等产生的污油。由于污油罐埋在地下，泵入口无静压，采用普通的离心式泵输送污油的方式不可取，现阶段设计中，通常设置自吸式原理、抽真空用的自吸机，自吸机为辅泵，抽取液体进入污油泵主泵中，以完成污油输送。通常设计中，污油泵一般包括：自吸泵、污油泵主泵及现场控制柜。现场控制柜除能进行现场人工操作外，还可接受“远程启动”、“远程停泵”的远传信号。DCS将污油罐液位高高联锁启泵，液位低低联锁停泵的控制命令，经硬接线接至污油泵的控制柜中，以实现污油泵的联锁启停控制功能。具体控制为：当控制柜接收到“远程启动”信号时，启动自吸泵进行抽真空，当抽取的污油充满自吸泵的腔体、到达自吸泵成套液位开关的设置点时，液位开关动作，触发污油泵主泵启动，并停止吸泵，至此完成污油泵一系列启动工作。当控制柜接受到“远程停泵”命令时，直接发出停污油泵命令即可。

3.3“智慧灌区”设计应用

“智慧灌区”是具有智能监测、解译、模拟、预警、决策和调控能力的灌区, 能全方位透彻感知灌区的水情、墒情、工情、作物长势、生态环境等各方面信息，能够快速、准确、自主地调节水源、输配电、排水系统等工程设施和设备，实现水量、水质和生态等多目标的最优化管理。智能灌区是现有灌区信息化、自动化和数字化的高级形式。集成人工智能技术，实现更智能的灌区监测、信息解释、模拟、预警、决策和控制，具有自主学习、分析和优化功能。作为信息化项目的智能灌区水资源管理系统，在设计和实施过程中要处理好实用和先进的关系，在设计方案时要尽可能选择先进的技术，提高投资效果。智能灌溉系统建成后，必须充分应用于灌溉管理工作中，发挥应有的作用和利益。

结束语

在常规的罐区设计中，对泵的控制方案要根据泵所处的工艺场合、泵的选型特点、泵所输送的介质特性进行综合考虑，仪表专业设计人员要紧密配合储运、机械等上游专业，全面认识泵的结构、在工艺流程中所起到作用，以便针对不同的工艺需求，对泵设计出不同的控制方案。

参考文献

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