危廢罐區工藝設計思路及關鍵點分析

朱建偉（旭陽工程有限公司，河北 石家莊 050000）

河北省石家莊某工業園區建設秉持產品項目、物流傳輸、公用輔助、環境保護和管理服務“五個一體化”理念，以石煉化千萬噸煉油和40萬噸己內酰胺項目為產業龍頭，全力打造以石油化工為主、石化工與煤化工有機結合、氯堿化工作為有益補充，具有“三化合一”產業特色的現代化石化新區。

據統計，2014年該化工園區危險廢物年產量超過26萬噸，主要危廢類別包括HW02 醫藥廢物、HW04 農藥廢物、HW06 有機溶劑廢物、HW08廢礦物油、HW11精（蒸）餾殘渣、HW13有機樹脂類廢物、HW34廢酸、HW35廢堿、HW42廢有機溶劑、HW49其他廢物等，園區危廢產生量巨大。除部分用于綜合利用外，剩余部分委外具有危廢經營資質的企業安全處置，這部分危廢的處置費用較高。其中有個別企業產生高濃度廢液無有效處置手段，只能被產廢企業稀釋后排入廢水處理廠，既不符合危險廢物處置法律規定，同時也給生產企業和污水處理企業都帶來較重負擔。隨著近年來國家對環保的要求越來越高，法規越來越嚴，如何合理的處置這些危廢成為一個迫在眉睫的問題。

在此背景下建設危廢處理廠十分必要，危廢處理廠的工藝系統安全方面，危廢罐區起著重要作用。危廢處理廠的很多安全風險和運營問題與罐區的工藝系統設計有關。本研究將依據危廢特點和運行需要，對危廢罐區的工藝系統等進行設計探討。

1 儲存規模及儲罐選型

危廢罐區涉及的危險介質為甲醇、酸性廢液（PH 值1～4，粘 度10～100mPa.s）、堿 性 廢液（PH 值11～14，粘 度10～100mPa.s）、中性廢液（PH值3～11，粘度10～100mPa.s）、高熱值有機廢液（PH 值3～11，粘度10～100mPa.s）、中等熱值有機廢液（PH 值3～11，粘度10～100mPa.s）、低等熱值有機廢液（PH值3～11，粘度10～100mPa.s）。罐區設置2座30m3的立式酸性廢 液 儲罐、1 座30m3和1 座100m3的 立式中 性廢液 儲罐、1 座30m3和1 座100m3的立式堿性廢液儲罐、2 座100m3的立式低等熱值有機廢液儲罐、4座100m3的立式中等熱值有機廢液儲罐、1座100m3的立式高等熱值有機廢液儲罐、1座100m3的立式事故放空儲罐、2座30m3的臥式式甲醇儲罐，合計罐容1180 m3。

根據項目業主方提供的各種廢液的物性參數，廢液呈酸性或堿性，存在較強或一定的腐蝕性，廢液粘度較大（粘度10～100mPa.s）且里面含一定的固體顆粒（粒徑不大于2mm），因此選用儲罐其材質必須耐腐蝕且具有一定的耐磨性，通過查閱《腐蝕數據與選材手冊》及咨詢各儲罐生產廠家，再通過對比各儲罐廠家的報價，綜合考慮儲罐的使用安全及經濟性，危廢廢液儲罐的材質采用Q235B 內襯PE，廢液儲罐頂部設置攪拌器（向車間輸送前進行攪拌，防止廢液中顆粒物沉淀，無法正常操作）。為防止冬季溫度較低時、廢液粘度增大，影響泵的輸送能力，各廢液儲罐底部設置加熱盤管，利用85℃～95℃的熱水給儲罐內廢液加熱。

2 卸車鶴管與泵的選型

目前國內汽車槽車卸車一般采用軟管和鶴管兩種方式，由于酸性廢液、堿性廢液的火災危險性為丙類，中性廢液、高熱值有機廢液、中熱值有機廢液、低熱值有機廢液的火災危險性為乙類，甲醇的火災危險性為甲類，根據《石油化工企業設計防火標準》GB 50160-2008（2018年版）的要求“甲B、乙、丙A類液體的裝卸車應采用液下裝卸車鶴管”，考慮汽車槽車的卸車口在槽車的底部，因此各廢液卸車采用底部卸車鶴管。考慮各種廢液的腐蝕性、經濟性，鶴管材質選用20#內襯PTFE。

泵根據其工作原理和結構，主要分為：葉片式泵、容積式泵和其他類型泵。葉片式泵分為：離心泵、旋渦泵、混流泵、軸流泵；容積式泵分為：往復泵和轉子泵，其中往復泵又包括柱塞泵、隔膜泵、計量泵；其他類型泵分為：噴射泵、空氣升液泵和電磁泵。泵的選型應根據裝置的工藝參數、輸送介質的物理和化學性質、操作周期和泵的結構特性等因素合理選擇。將泵的運行參數（流量15m3/h、揚程30m、常溫操作）及輸送介質物性（介質具強酸強堿性、粘度為10～100mPa.s）發給各家泵生產廠家，通過與泵廠家溝通交流及公司內部評審，各種廢液的卸車泵、輸送泵可選型式主要有：轉子泵、電動隔膜泵、氣動隔膜泵；根據泵廠家的報價，考慮經濟性（轉子泵的價格高出隔膜泵很多）及廠區現場的條件（氣源不充足、現場有地方設置泵房），各種廢液的卸車、輸送泵選用電動隔膜泵，泵的材質選用氟塑料（PP/PTFE）。

3 管道、閥門的材質選擇

管道、閥門和管件的材質的選擇，主要考慮的因素包括輸送介質的溫度、壓力、腐蝕、貨源和價格等。根據以往的設計工作經驗及查閱手冊數據資料，適用于本項目輸送各種廢液的輸送的管道材質可選范圍為316L不銹鋼、雙相不銹鋼及鋼襯塑管道，結合以上管道的價格及耐腐蝕性等因素，最終確定管道材質選用20號鋼襯PP管道，閥門材質選用碳鋼襯氟閥門，閥桿材質為碳鋼襯氟、閥門密封面及填料材質為聚四氟乙烯。

4 運行安全方面的設計

本項目危廢罐區儲存的介質火災危險性為甲類、乙類與丙類，根據《國家安全監管總局關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》安監總管三〔2014〕68 號文的要求，罐組內儲罐按照單罐單堤進行設計；由于儲存的介質具有腐蝕性，因此防火堤及防火堤內地面、泵房內地面與卸車站臺處地面做防腐防滲處理；根據規范要求設置儲罐高低液位報警，采用超高液位自動聯鎖關閉儲罐進料閥門和超低液位自動聯鎖停止物料輸送措施，罐頂設置遠傳壓力表，監測儲罐內壓力變化，當管內壓力出現負值達到低低值時，關停向車間輸送廢液的輸送泵；各廢液儲罐上設置遠傳溫度計，實時監測儲罐內廢液的溫度，并根據儲罐內廢液溫度調節熱水的流量。由于危廢罐區、泵房及卸車站內都有甲醇的存在，甲醇的火災危險性屬于甲B 類，屬于易燃易爆危險化學品，因此在罐區、泵房及卸車站臺處設置消除人體靜電的設施，并設置監控設施實時監控罐區運行情況。

另外，危廢罐區產生的尾氣是收集起來后送往尾氣處理工段進行處理，在每座儲罐上都設有帶接管的呼吸閥，呼吸閥通過儲罐內外壓差的作用進行呼氣和吸氣，由于罐區距離尾氣處理工段距離較遠，儲罐呼出的尾氣（呼出壓力為+1.765kPa）在管道阻力的作用下很難到達尾氣處理工段，即便到達尾氣處理工段也滿足不了尾氣處理裝置壓降的要求，因此在尾氣處理工段設有不間斷的運行的引風機，在此情況下若將尾氣管道直接與呼吸閥的出口管相連，當呼吸閥打開向外呼氣時，可能因為引風機吸力的存在，而無法閉合，存在儲罐被抽癟的風險。為避免儲罐被抽癟，在每座儲罐的呼吸閥出口管處，設置吸風罩（喇叭口型式），避免尾氣管與儲罐直接相連，有效避免了儲罐被抽癟的風險。

鑒于各種廢液中主要組分是水，冬季廢液在管道中存在凍堵管道的情況，因此需要給管道進行伴熱。由于各種廢液的管道材質為鋼襯PP，其適用溫度范圍為-15～110℃，為保證管線的使用安全，綜合考慮各種伴熱方式，最終選擇采用低溫伴熱帶的電伴熱給管道內介質加熱，維持管道內介質溫度在15℃左右，且伴熱帶的溫度不高于60℃。

5 結語

危廢罐區危廢處理廠重要的組成部分，其設計及運行的好壞對危廢處理廠的運行、安全、環保具有重要意義。本文簡要提出了危廢罐區的設計思路和設計時需要注意的關鍵點。危險罐區工藝系統的設計可參考石油化工行業的標準，然而危廢廠有其自身特點，例如更高的環保和控制要求。因此，在設計過程中，對各類標準應當篩選；并結合危廢本身的特點進行相關設備的選型、材質的確定；采用不同的設計手段以規避運行中的風險，保障危險罐區的運行安全。