丁二烯罐區(qū)安全設(shè)計(jì)探討

孫 惠，邢鐵鋒，賀慧寧，章志成

(1.中國(guó)空分工程有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江森田新材料有限公司，浙江 金華 321200)

根據(jù)GB50016-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1]定義，丁二烯(21℃時(shí)飽和蒸氣壓245.27kPa)屬于液化烴，火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為甲A類。根據(jù)GB18218-2009《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》[2]規(guī)定，丁二烯的臨界量為5t。危險(xiǎn)臨界量較低，因此丁二烯罐區(qū)極易形成重大危險(xiǎn)源，容易引發(fā)火災(zāi)爆炸等惡性事故危害極大。現(xiàn)有部分企業(yè)對(duì)丁二烯罐區(qū)危險(xiǎn)認(rèn)知不夠，造成現(xiàn)有安全措施難以滿足安全生產(chǎn)需求，造成一些生產(chǎn)事故。譬如：2012年4月臺(tái)中油五輕丁二烯廠爆炸等事故。本文對(duì)丁二烯罐區(qū)存在的問題進(jìn)行分析探討，分別在各專業(yè)采取相應(yīng)安全技術(shù)及安全措施，提高丁二烯罐區(qū)整體安全性。

1 丁二烯主要危險(xiǎn)特性

1,3-丁二烯(別名聯(lián)乙烯)，易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。若遇高熱，可發(fā)生聚合反應(yīng)，放出大量熱量而引起容器破裂和爆炸事故。皮膚直接接觸丁二烯可發(fā)生灼傷或凍傷[3]。

丁二烯為《關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知》(安監(jiān)總管三[2011]95號(hào))中的首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品。

2 丁二烯罐區(qū)安全設(shè)計(jì)

2.1 罐區(qū)工藝流程

圖1 工藝流程圖

工藝流程圖詳見圖1。

丁二烯槽車進(jìn)入卸車區(qū)后，將卸料泵房中的丁二烯壓縮機(jī)與丁二烯槽車的氣相管相連接，物料通過卸料管道送入丁二烯儲(chǔ)罐中。

2.2 罐區(qū)工藝安全措施

(1)輸送丁二烯物料的管道采用管道密閉輸送。管道的連接采用焊接，管道與設(shè)備、閥門采用法蘭連接，減少跑冒滴漏的發(fā)生。

(2)丁二烯儲(chǔ)罐及管路在使用前使用氮?dú)獯祾撸M(jìn)出料管路采用雙閥切斷并采用金屬軟管柔性連接。

(3)丁二烯裝卸車采用液下裝卸方式。

(4)本項(xiàng)目丁二烯罐區(qū)采用5只180 m3的臥式橢圓雙封頭碳鋼儲(chǔ)罐，其中1只為應(yīng)急罐。當(dāng)常用儲(chǔ)罐中發(fā)生溫度、壓力升高有自聚失控風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過丁二烯卸料泵進(jìn)行緊急轉(zhuǎn)料儲(chǔ)存至應(yīng)急罐，常用儲(chǔ)罐頂部安全閥起跳后丁二烯工藝氣體轉(zhuǎn)入應(yīng)急罐。

(5)根據(jù)丁二烯遇高熱，可發(fā)生聚合反應(yīng)導(dǎo)致容器管道破裂的特性，要求儲(chǔ)存溫度在20℃左右。儲(chǔ)罐采用內(nèi)盤管通7℃冷凍水的措施進(jìn)行降溫。夏季南方溫度較高時(shí)，利用設(shè)置在鋼平臺(tái)下方的噴淋冷卻水對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻。丁二烯儲(chǔ)罐設(shè)置溫度計(jì)、液位計(jì)、壓力計(jì)與輸送泵及壓縮機(jī)聯(lián)鎖，當(dāng)出現(xiàn)溫度壓力異常的時(shí)采取緊急倒罐措施，以快速降低儲(chǔ)罐爆炸危險(xiǎn)。

(6)丁二烯極易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。因此在丁二烯儲(chǔ)罐處設(shè)置氮封保護(hù)措施，保證空氣中的氧氣與丁二烯隔離，并及時(shí)分析阻聚劑含量，當(dāng)阻聚劑含量較低時(shí)及時(shí)補(bǔ)充。

(7)根據(jù)GB50016-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，丁二烯儲(chǔ)罐需采用在儲(chǔ)罐泄露是的底部注水措施，將丁二烯液面升至水面以上以減少丁二烯的泄露。本項(xiàng)目采用注水泵將消防管網(wǎng)中的消防水進(jìn)行二次增壓[4]，以達(dá)到注水目的，并在儲(chǔ)罐底部設(shè)有DN100雙排凈閥。

(8)考慮到丁二烯受熱易自聚的特性，儲(chǔ)罐設(shè)置雙爆破片及安全閥。安全閥起跳壓力分別為0.8MPa及0.84MPa。安全閥出口管路接至事故應(yīng)急罐，事故應(yīng)急罐的安全閥管路接至焚燒爐。進(jìn)出管道上設(shè)置安全閥，安全閥起跳壓力為0.8MPa，安全閥出口接至焚燒爐。

2.3 設(shè)備及管道布置安全措施

圖2 設(shè)備布置圖

設(shè)備布置圖詳見圖2。

(1)丁二烯儲(chǔ)罐Vn=180m3，φ4000X13000(H)，裝填系數(shù)0.8。屬于Ⅱ類壓力容器[5]。儲(chǔ)罐間距1500mm，儲(chǔ)罐離防火堤間距3200 mm，滿足GB50016-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求。

(2)丁二烯儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置高度為+0.500 m的防火堤。

(3)丁二烯儲(chǔ)罐距離壓縮機(jī)房及泵房間距為35 m，滿足GB50016-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求。

(4)注水泵布置在防火堤之外，以防在出現(xiàn)丁二烯泄露時(shí)不受影響及時(shí)對(duì)丁二烯儲(chǔ)罐進(jìn)行注水。

(5)為保證丁二烯輸送泵不氣蝕，將丁二烯儲(chǔ)罐基礎(chǔ)高度設(shè)置為+2.200 m。

(6)輸送丁二烯物料且管徑大于DN50、操作壓力大于0.1 MPa的管道屬于GC2管道，管道設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)需符合符合《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道》TSG D0001-2009的要求。

(7)丁二烯儲(chǔ)罐閥門及管件的管道等級(jí)采用2.5MPa等級(jí)，選用D1222金屬纏繞墊片，全螺紋螺柱。符合GB50016-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求。

2.4 電氣專業(yè)采用的安全措施

(1)丁二烯儲(chǔ)罐組屬2區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，電力裝置的設(shè)計(jì)按《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50058-2014)和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。選用防爆操作箱、防爆燈具、開關(guān)等防爆電氣設(shè)備。

(2)罐區(qū)設(shè)備、鋼平臺(tái)設(shè)置可靠的靜電接地保護(hù)措施。輸送管路采用紫銅片法蘭跨接導(dǎo)除靜電。

(3)丁二烯罐區(qū)進(jìn)出樓梯處設(shè)置靜電觸摸球。

2.5 自控專業(yè)采用的安全措施

(1)丁二烯儲(chǔ)罐組屬于防爆區(qū)域，設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警器。可燃?xì)怏w濃度超限時(shí)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作人員注意并采取有效措施。

(2)丁二烯儲(chǔ)罐設(shè)置液位高高限報(bào)警聯(lián)鎖關(guān)閉卸料壓縮機(jī)及液位低低限報(bào)警聯(lián)鎖關(guān)閉輸送泵措施。

(3)儲(chǔ)罐設(shè)置壓力高限及高高限報(bào)警，當(dāng)壓力超高時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作人員注意并采取相應(yīng)措施。

(4)儲(chǔ)罐設(shè)置溫度高限及高高限報(bào)警，當(dāng)溫度超高時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作人員注意并采取相應(yīng)措施。

(5)丁二烯易燃易爆，儲(chǔ)罐區(qū)屬于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)儀表防爆等級(jí)不低于EXdIIBT4。

(6)丁二烯儲(chǔ)罐組設(shè)置防爆網(wǎng)絡(luò)高清紅外槍式攝像機(jī)，對(duì)儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)生異常能夠及時(shí)處理。

2.6 土建專業(yè)采用的安全措施

(1)進(jìn)出儲(chǔ)罐區(qū)防火堤的管道采用不燃材料密封。

(2)丁二烯罐區(qū)在不同方位上設(shè)置臺(tái)階進(jìn)出罐區(qū)。

2.7 給排水專業(yè)采用的安全措施

(1)丁二烯罐區(qū)配置32具4kg磷酸銨鹽干粉滅火器及16只滅火器箱。

(2)丁二烯儲(chǔ)罐頂部鋼平臺(tái)下方設(shè)置消防冷卻噴淋設(shè)施。

(3)丁二烯儲(chǔ)罐區(qū)防火堤附近設(shè)置3只噴淋洗眼器。

(4)丁二烯罐區(qū)防火堤內(nèi)設(shè)置集液坑，防火堤外設(shè)置雨污分流閥門井，清污水分流至事故池。

3 結(jié)語

丁二烯由于易燃易爆受熱易自聚，危險(xiǎn)臨界存儲(chǔ)量較低，極易形成重大危險(xiǎn)源，一旦發(fā)生事故將造成嚴(yán)重后果。在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用過程中須從各個(gè)方面采取一系列的安全措施提升裝置的本質(zhì)安全，從而減少丁二烯生產(chǎn)事故的發(fā)生。