液化烴罐區的安全設計探討

趙 颯

(河北生特瑞工程設計有限公司，河北 石家莊 050011)

1 液化烴性質及危險性

液化烴為15℃時的蒸汽壓力大于0.1MPa的烴類液體及其他類似的液體，不包括液化天然氣[1]。液化烴的火災危險性為甲A類，與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。液化烴的爆炸性氣體混合物密度一般比空氣重，沿地面擴散并易在低洼處積聚，遇火源即著火回燃。液化烴沸點很低，一般采取常壓低溫儲存或常溫加壓儲存。

下面以C4(碳四)罐區的設計為例進行探討，該罐區擬設置八臺常溫加壓儲存的C4球罐，其中包括四臺1000 m3C4球罐，四臺400 m3C4球罐。

2 碳四罐區的設計

2.1 工藝流程設計

由于碳四為常溫加壓儲存，球罐為壓力容器，溫度升高液化烴氣化易超壓。為防止碳四球罐超壓，在罐頂設置兩套互為備用的安全閥，并且安全閥的進出口切斷閥采用機械聯鎖裝置[1]。有可能被物料堵塞或腐蝕的，在安全閥前設爆破片。另外兩端閥門關閉且因外界影響(如氣溫升高)可能造成介質壓力升高的液化烴管道也設置安全閥[2]，安全閥出口管接至火炬系統。另外，為防止夏季高溫使球罐升溫超壓，在球罐頂部設置冷卻噴淋水作為降溫措施。

為進一步保障球罐的安全，碳四球罐上設置就地、遠傳壓力表，遠傳壓力表設置高限報警，用于監測球罐內氣相壓力。設置就地、遠傳溫度表，遠傳溫度表設置高限報警，用于監測球罐內液相的溫度變化。球罐的抽出管道在靠近設備根部設置切斷閥[2]，并在進出料管道上設置緊急切斷閥，可在DCS上聯鎖或手動切斷。另外，球罐上設置液位計高低限報警，液位采用差壓液位計、液位開關與伺服液位計的遠傳液位信號組成，液位高高限"三取二"聯鎖切斷進料閥，低液位自動聯鎖切斷出料閥。

碳四中含有水份，球罐底部設置切水管，管道上設有兩道切水閥，采用直接切水方式[3]。本項目位于北方，冬季溫度低，所以脫水管道采用蒸汽伴熱。

為防止碳四泄漏造成爆炸事故，在碳四球罐設置注水措施，當發現球罐泄漏，打開注水管道向球罐內注水，注入的水量大于等于從泄漏處流出的水量，以保證碳四不會泄漏。事故狀態下球罐的注水水源采用穩高壓消防水系統。注水點采用半固定式連接，需要注水時連接快裝接頭，實現迅速注水。連接端設雙閥和單向閥，注水閥前后設壓力測量儀表，以監測水壓。

碳四罐區設置一臺事故罐，當發生事故時，在注水的同時，將球罐內的液化烴倒入事故罐內。

除以上設計中的安全措施外，還包括：進、出裝置的液化烴管道在裝置的邊界處設隔斷閥和8字盲板。連續操作的管道的低點設兩道排液閥，排出的液體排放至密閉系統；僅在開停工時使用的排液閥，可設一道閥門并加絲堵、管帽、盲板或法蘭蓋[2]。

2.2 碳四球罐的設備布置

碳四球罐的設備布置需執行《石油化工企業設計防火規范》GB50160的規定。本項目的設備布置為自北向南布置兩列儲罐，北側布置四臺1000m3球罐，南側布置四臺400m3C4球罐，防火堤高400mm。

北側四臺1000m3球罐設聯合平臺。南側四臺400m3球罐設置聯合平臺。聯合操作平臺設兩個通往地面的梯子作為安全疏散通道。球罐區設置環形消防道路。

2.3 土建設計

球罐防火堤內采用現澆混凝土地面，并坡向外側。液化烴球形儲罐的支柱覆蓋防火層，其耐火極限不低于1.5h。

2.4 給排水消防設計

罐區消防采用固定式消防噴淋冷卻系統。球罐上設置消防噴淋冷卻環管。另外，罐區及泵棚配備干粉滅火器和泡沫滅火器。罐區產生的事故水通過罐區集水坑收集排入廠區事故水池。

2.5 電氣設計

碳四罐區的爆炸和火災危險區域范圍內的用電設備采用防爆等級為DIIBT4的防爆用電設備。電纜選用阻燃型，穿鍍鋅焊接鋼管敷設至設備。罐區各設備、管道設置防雷、防靜電接地，罐區出入口、泵棚處設置靜電導除設施，防止靜電火花而引起的爆炸。罐區內設有火災自動報警[4]及安全監控系統，信號傳輸至控制室內，用于隨時監控罐區情況，保障罐區的安全。

2.6 自控設計

罐區設置DCS系統和SIS系統。DCS系統各球罐設置就地、遠傳壓力表顯示、高限報警和就地、遠傳溫度表顯示、高限報警。進出料管道上設置切斷閥，可與液位計聯鎖切斷或DCS手動切斷。SIS系統設置三個遠傳液位顯示、高低限報警，液位信號高高限"三取二"聯鎖切斷進料閥。

在球罐底部、閥門集中區域、泵棚等可能存在釋放源的區域設置可燃氣體檢測報警器，信號傳送至總控室內。

3 結語

液化烴為易燃物質，泄漏后遇明火或高熱極易引發燃燒爆炸事故。罐區為液化烴的集中儲存區，一旦發生爆炸，沖擊和破壞力很大，對周邊將會造成重大影響。液化烴罐區的設計應依據國家現行的設計規范及實際需要采取必要安全措施，有效的防范和控制火災爆炸事故的發生。