污油密閉排放系統的設計

楊 濤，湯玉敏

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

隨著國家對環保要求的提高，很多石油化工企業尤其在新建石油化工裝置時均對設計單位提出了"氣不上天，油不落地"的設計要求。為此，在設計時為了收集石油化工企業生產以及開停工過程中產生的輕重污油、含油污水等而設置了污油密閉排放系統。本文主要介紹了污油密閉排放系統的組成，詳細闡述了地下污油罐和地下污油罐罐池的設計要點。

1 密閉排放系統組成

密閉排放系統流程設計詳見圖1。系統主要包括地下污油罐、罐池及污油泵。

自裝置內各密閉排放點來的污油在自身重力作用下進入地下污油罐。地下污油罐頂部和火炬分液罐頂部設置有平衡管線1，用于保證地下罐和火炬分液罐壓力平衡，火炬分液罐內的凝液可自流到地下污油罐中。地下污油罐中的污油則通過與污油泵相連的管線2泵送至裝置外。此外，地下污油罐還設置了氮氣補入管線3，用于給罐充壓以避免污油泵將地下污油罐抽空。

圖1 污油密閉排放系統

由于正常生產時產生的污油量并不多，污油泵為間歇操作，地下污油罐設置了液位控制和報警系統，當地下污油罐中的液位上升到一定高度達到設定值時污油泵自動啟動，液位低于設定值時關閉污油泵。另外，為防止地下污油罐超壓，在罐頂部設置了安全閥，安全閥放空線與火炬分液罐入口管線相連。

2 地下污油罐的設計要點

由于地下污油罐布置在地下，有其自身的特殊性，在設計時與普通緩沖罐存在較大區別，其設計要點詳見如下介紹。

2.1 地下污油罐尺寸的確定

地下污油罐的作用是收集裝置密閉排放而來的污油，主要還是起緩沖作用。因此，設計時依據流進罐內液體的流量和停留時間來確定罐體尺寸的大小[1-2]。在確定罐體尺寸時需要避免設計得過大而造成開停工過程時污油泵頻繁啟動和關閉，同時也需避免選擇的尺寸過小而造成滿罐。通過對地下污油罐的工作狀態進行分析可知，在裝置正常運行時，裝置內需要密閉排放到罐內的污油量較少，主要考慮采樣器、管道低點、調節閥前后、泵體等位置的排凝所產生的污油以及火炬分液罐內冷凝的液體即可；而在開停工時產生的污油以及開工線或停工線中沒有收集和處理掉的不合格油均需密閉排放至地下污油罐中，分析對比上述兩種工況，顯然開停工時污油量大，此過程產生的污油量根據開工或停工過程中需要排放的開工油量即可確定。確定了液體體積并選擇合適的裝料系數和停留時間即可計算出地下污油罐的體積。然后可參考HG/T 20570.8-95中規定：長徑比L/D=2～4,選擇合適的長徑比，一般推薦值為2.5。確定體積和長徑比后可計算得到罐體的長度和直徑。

2.2 地下污油罐的管嘴設計

地下污油罐由于安裝在地面以下，不方便維修操作，并且罐體開口處有泄露也不易被發現，因此，建議罐體上盡量少設置管嘴，以盡可能的減少由于混凝土或者地底其它雜質對焊縫腐蝕而引起泄露，同時將管嘴集中放置也方便安裝專業配管設計[3-4]。針對以上特點和要求，在設計時可以采取以下原則：①地下污油罐入口管嘴不采用法蘭連接形式，而選擇對焊形式將管子直接和管嘴相連；②在地下污油罐罐體上設置兩個較大的人孔，將罐體上的管嘴集中設置在兩個人孔蓋上，其中把需要伸進罐內接近罐體底部的管嘴集中布置在其中一個人孔蓋板上，不需要深入罐體內部的則布置在另一個人孔蓋上，保證檢修時至少能打開一個人孔蓋使人員進入罐體內部進行檢修和維護。同時，為了防止混凝土對人孔蓋螺栓和蓋板上接管焊縫的腐蝕，建議人孔伸出長度高出混凝土地面150～200mm左右。此外，為了防止雨水在人孔伸出地面位置聚集而引起腐蝕，要求地下污油罐頂部的混凝土從人孔伸出位置向四周設置1%的坡度。下圖2給出了某工程項目地下污油罐的管嘴設計實例以供讀者參考。

1.進料管嘴;2～6.其它管嘴;7.出料管嘴;8～9.設備入孔

圖2 某項目地下污油罐管嘴設計圖

3 地下罐池的設計

地下污油罐因埋在地下凍土層以下，發生泄露不易發現。為避免地下污油罐發生泄漏污染土壤和地下水建議為地下污油罐設計罐池。地下罐池主要是起到防滲作用，地下污油罐則采用罐池充砂方式埋設在罐池內。地下罐池在設計時可以參考GB50156-2012《汽車加油站加氣站設計與施工規范》相關內容[5]，讀者在設計時可以參考以下幾條原則：①地下罐池的大小應保證地下污油罐埋設后罐頂在凍土層以下；②地下罐池頂應高于池內罐頂標高，建議高于地面200mm，為便于安裝建議罐池墻面與罐壁之間的凈距不小于800mm；③罐池內空間宜用中性沙回填；④罐池一角應設檢漏立管。檢漏立管在設置時應滿足以下要求：①立管直徑宜為100mm，壁厚不應小于4mm，立管材質應根據污油罐內的介質特點選擇合適的材料；②檢漏立管的下端應在罐池的最低處，建議比罐池底部低200mm，罐池底部宜采取1%的坡度坡向檢漏立管；③檢漏立管在罐頂以下為過濾管段，允許罐池內部任何層面的滲漏液體(污油或水)進入立管，并應阻止泥沙侵入；④檢漏立管周圍填充10～30mm的礫石；⑤檢漏立管上端檢測口應高出地面且設有防止雨水、油污等雜物掉入的設施。⑥地下污油總管與地下罐進口焊接時須穿過罐池，罐池應預埋防水套管，防護套管型號規格可以參考中國建筑標準設計院出版的防水套管圖集[6]。在設計罐池時應仔細核對各尺寸的準確性，否則易造成施工過程中管道和管嘴存在偏差，給施工帶來不必要的麻煩。

下圖3為某項目地下罐池的設計實例以供讀者參考。

1.進料嘴;2～6.其它管嘴;7.出料管嘴;8～9.設備人孔;10.檢漏立管;11.防水套管

圖3 某項目地下罐池設計圖

4 配管設計要點

地下污油罐在裝置正常生產時主要用來收集整個裝置密閉排放的有毒可燃易爆介質，因此建議地下污油罐順地勢布置在裝置的低處，且宜布置在火炬分液罐附近，便于分液罐里分出的液體能自流到地下污油罐。

地下污油罐管道安裝設計時可以參考以下幾條原則：(1)地下污油罐進口管道建議不小于3‰的坡度坡向罐，且為了減少法蘭泄露取消法蘭而采用對焊形式連接；(2)出口管道一般設置自吸泵將罐內污油輸送出裝置，為提高自吸泵的真空度和吸程，出口管道布置建議減少彎頭閥門等管件，并盡量靠近自吸泵為宜。地下污油罐其它管道的配管比較常規，符合相關配管規范要求即可，在此就不一一贅述了。

5 結語

污油密閉排放系統主要收集裝置開停工以及正常生產過程中排放的易燃易爆有毒的輕污油或者含油介質，該系統對裝置能否環保達標以及能否安全平穩的運行起著至關重要的作用。本文對密閉排放系統的組成及其關鍵設備地下污油罐及其罐池設計要點作了詳細闡述，為讀者在設計污油密閉排放系統或廢酸廢堿等化學試劑地下密排系統時提供參考。

[1] 化工部工藝系統設計技術中心站.HG/T 20570-1995,工藝系統工程設計技術規定[S].北京：化工部工程建設標準編制中心，1995.

[2] 石油工業部規劃設計總院.容器和液液混合器的工藝設計[M].北京：石化工業出版社，1979.

[3] 陜陳宇.關于埋地式儲罐的設計[J].技術研究，2015(2):101-102.

[4] 王立平.臥式埋地油罐設計[J].油氣田地面工程，2007(6):40-41.

[5] 住房城鄉建設部.GB 50156-2012,汽車加油站加氣站設計與施工規范[S].北京:中國計劃出版社，2012.

[6] 北京市市政工程設計研究總院.02S404,防水套管[S].北京：中國計劃出版社，2002.

[7] 張德姜.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊[M].5版.中國計劃出版社，2014.

[8] 中國石油化工集團公司配管設計技術中心站.SH3012-2011,石油化工金屬管道布置設計規范[S].北京：中國石化出版社，2011.