乙醇罐區的工藝優化設計

董 俊，孔劍梅，沈 琰

（云南化工設計院有限公司，云南 昆明 650041）

乙醇（C2H5OH，俗稱酒精），在常溫常壓下，是一種易燃、易揮發的無色透明液體，有酒香和刺激性辛辣味，易溶于水，閃點為13℃，沸點為78.3℃，爆炸極限（體積分數）為3.3%～19.0%。乙醇的用途很廣，可以作為有機溶劑、有機合成原料，還可以做防凍劑、燃料、消毒劑等等。

根據2018年版GB50016-2014《建筑設計防火規范》 （以下簡稱《建規》） 3.1.3條規定[1]，乙醇的火災危險性分類為甲類，這類液體火災危險性較大。已發生的儲罐火災事故中，絕大多數是這類液體儲罐。因此，加強其安全可靠性是必要的。

企業乙醇的安全生產使用，需要科學可靠、安全、經濟適用的設計方案來保障。本文結合工程實例，對小型乙醇罐（區）的結構形式、工藝布置及流程進行規范化的優化設計。

該工程實例為某制藥廠，廠區占地面積14233.3m2，主要包含了綜合樓、生產車間、倉庫、給水站、乙醇罐（區） 等子項。乙醇罐（區） 面積45m2，乙醇罐（區） 為單罐、總存儲量20m3。

1 小型乙醇罐結構型式的選擇

按照GB50160-2008《石油化工企業設計防火規范》 （以下簡稱《石化規》）中的3.0.2條規定[2]，乙醇屬于甲B類可燃液體。

儲存甲B、乙A可燃類液體的設備結構型式對防火、防爆有明顯的影響。防火安全性大小與儲存設備內蒸發空間的大小緊密相關。蒸發空間越大，越易形成大量易爆炸混合氣體，也即越不安全。

因此，《石化規》對可燃液體的地上儲罐要求是應采用鋼罐。第6.2.2條提出，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。對于容積小于或等于200m3的儲罐，在采取相應安全措施后可選用其他型式的儲罐。

《石油庫設計規范》 (GB50074-2014，以下簡稱《石庫規》)，對可燃液體的地上儲罐要求仍然是應采用鋼罐[3]。《石庫規》6.1.4提出，儲存甲B、乙A類原油和成品油，應采用外浮頂儲罐、內浮頂儲罐和臥式儲罐；當采用臥式儲罐儲存甲B、乙A類油品時，儲存甲B類油品臥式儲罐的單罐容量不應大于100m3。

《石庫規》特別對覆土臥式油罐提出相應要求。如，參照國家現行行業標準《鋼制常壓儲罐第一部分：儲存對水有污染的易燃和不易燃液體的埋地臥式圓筒形單層和雙層儲罐》AQ 3020制訂的第6.3.1條，對采用鋼制覆土臥式油罐的罐壁鋼板公稱厚度做出了規定。此外，第6.3.2條規定，儲存對水和土壤有污染的液體的覆土臥式油罐，要求采取防滲漏措施，并應具備檢漏功能。同時，第6.3.3條提出對有防滲漏要求的覆土臥式油罐，應采用雙層油罐或單層鋼油罐設置防滲罐池的方式。

此外，《石庫規》允許單罐容量大于50m3的覆土臥式油罐采用單層鋼儲罐設置防滲罐池方式，單罐容量大于100m3的和既有單層覆土臥式油罐的防滲采用儲罐內襯防滲層的方式。

而《建規》沒有對甲類可燃液體儲存設備采用何種結構型式做出特別要求。

綜上所述，經過對相關規范的比對分析，在滿足有關環境保護法令、法規和安全的前提下，我們認為，對于小型乙醇罐（區）的設計，可以參照《石庫規》相關條款進行。

因此，本工程實例20m3的單罐乙醇罐結構型式為：鋼制常壓埋地臥式圓筒形單層儲罐（φ2200×5700 mm），并設置防滲罐池（內設配置檢查立管的檢查井）。

2 乙醇罐（區）防滲罐池的設計施工

乙醇罐（區）防滲罐池的設計和施工，依據《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2012[4]和《地下工程防水技術規范》GB50108進行。

2.1 防滲罐池的土建工程

防滲罐池 （5100mm×7500mm×3200mm），采用防滲鋼筋混凝土整體澆筑，池子底部和內壁襯玻璃鋼防滲層。防滲池底設計不小于0.5%的坡度，坡向檢查井。

2.2 防滲罐池的排水措施

在檢查井 （700 mm×700 mm ×400mm） 內，設置一根DN300 mm的碳鋼管，作為檢查立管。立管下端置于井的最低處，頂部高出防滲池池壁200mm。在檢查立管上，不均勻地開φ6 mm的小孔。檢查立管周圍回填粒徑為10～30mm的礫石，若立管內有水時，可放入小型潛水泵將水抽出。

2.3 乙醇罐（區）的安裝

防滲罐池底板上，設高為200mm的混凝土條形基礎，預留地腳螺栓孔。乙醇儲罐吊入池內，平放在基礎上，將設備支腿螺栓孔與基礎預留螺栓孔對齊，進行二次澆灌。為防止雨季或洪水時期罐體浮起，在罐體上加兩條防漂浮抱帶與基礎固定[5]。

乙醇儲罐安裝就位，且與儲罐相關的管道連接完畢后，其周圍及上方回填中性沙至與防滲池池壁頂面平齊。

3 乙醇罐（區）的工藝管道流程設計

3.1 工藝流程設計

3.1.1 工藝流程簡介

汽車槽車送來的乙醇，取樣后，送質檢中心，經檢驗合格后，將槽車出液口管道與乙醇罐（區）的快裝接頭對接好，經檢查無誤后，通過乙醇泵卸車。

設置兩臺乙醇泵，一用一備。通過優化管路設計，根據閥門的轉換開閉，實現乙醇從汽車槽車到乙醇儲罐的卸車和由乙醇儲罐儲到生產車間使用兩個目的。

3.1.2 設備參數

1） 乙醇儲罐。 臥式，V=20m3，φ2200×5700，材質為S30408，1臺。

2） 乙醇（酒精） 泵。磁力驅動離心泵，Q=15m3/h，揚程25m，汽蝕余量4m，電機N=5.5Kw（防爆），材質為組合件，2臺（一用一備）。

3.1.3 工藝管道流程圖

工藝流程圖見圖1。

圖1 工藝管道流程圖

3.2 管道設計安裝

3.2.1 嚴格執行壓力管道設計及檢驗的標準規范

根據國家質量檢驗檢疫總局2014年10月30日關于修訂《特種設備目錄》的公告 (2014年第114號)提出，壓力管道是指：利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備，最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體，且公稱直徑大于或者等于50mm的管道。

本工藝設計的輸送乙醇介質的管道管徑為DN65，壓力為0.25MPa，屬于壓力管道。按照壓力管道的分類分級，乙醇管道劃分為工業管道的GC2級。

3.2.2 工藝管道安裝

1） 乙醇儲罐 （區） 工藝管道材質采用S30408材質。

2）乙醇儲罐的進出口管道采用柔性連接。

3）乙醇儲罐的進料管從上部接入，延伸至距罐底200mm處。

4）乙醇儲罐的通氣管管徑不小于DN50mm。通氣管管口安裝高度為高出地面4m，高出建筑物的頂面1.5m以上；通氣管設阻火器，安裝在呼吸閥之下，用以防止火星或火焰進入儲罐。

5）乙醇儲罐安裝帶有高液位報警功能的液位計。

6）乙醇儲罐（區） 設室外消火栓系統及配置半固定式泡沫滅火系統。

4 乙醇罐（區）的布置設計

4.1 一般布置原則

按照《建規》，乙醇屬于甲類液體，乙醇罐（區）一般布置在區域的邊緣；或者相對獨立的安全地帶，全年最小頻率風向的上風側；或者布置在地勢較低的地帶；與裝卸區、輔助生產區及辦公區分開布置。

4.2 工程實例布置

工程實例為某制藥廠，乙醇作為有機溶劑使用，量不大，單罐為20m3，乙醇儲罐采用鋼制常壓埋地臥式圓筒形單層儲罐，并設置防滲罐池。乙醇由汽車槽車送來，通過乙醇罐（區）的乙醇泵卸車和提供生產車間使用。

由于受場地使用的限制，且乙醇罐（區）與生產裝置聯系密切，需滿足安全間距的要求以及生產工藝布置的需要。乙醇罐（區）西面為廠區綜合樓，其間距為11.78m，南面為生產車間，間距為16.36m；北面為給水站，間距為19.08m。

根據《建規》中第4.2.1條、表4.2.1注6規定，直埋地下的甲、乙、丙類液體臥式罐，當單罐容量不大于50 m3，總容量不大于200 m3時，與建筑物的防火間距可按規定減少50%。也就是說，埋地乙醇罐（區）與西面綜合樓的間距大于6m即可滿足規范要求；若乙醇儲罐為地上儲罐，則不能滿足規范要求。

總平面布置圖詳見圖2。

圖2 總平面布置圖

4.3 本工程實例布置的優點

1）乙醇在常溫常壓下儲存，有較強的揮發性。采用埋地臥式圓筒形單層儲罐，并設置防滲罐池方式，能夠抑制乙醇揮發，對保證安全非常有利。

2）避免地上可燃液體儲罐一旦破裂所引發的蔓流事故。設置防滲池的形式，隔離了乙醇與土壤和地下水的接觸，有效避免了泄漏帶來的環境污染問題。

3） 根據《建規》中第4.2.1條、表4.2.1注6規定，以及《石化規》 （表4.2.12石油化工廠總平面布置的防火間距）注第5條規定，埋地儲罐與其他設施的防火間距可按表規定減少50%。與地上儲罐相比，埋地乙醇罐（區）可以減少占地面積，有效提高土地利用率。

5 結語

小型乙醇儲罐（區）采用鋼制常壓埋地臥式圓筒形單層儲罐，并設置防滲罐池方式的設計，具有節省占地，土地利用率高，安全環保的特點。該方案科學可行，經濟適用，對小型乙醇罐（區）的設計有一定的指導意義。

除此之外，在實際生產中，生產企業必須嚴格按照相應的規范要求嚴格執行操作規程和安全管理制度，確保乙醇的安全生產使用。