濃硫酸儲罐區設計分析

劉 紅

（1.湖南邦普循環科技有限公司，湖南寧鄉 410600；2.廣東省電池循環利用企業重點實驗室，廣東佛山 528137）

濃硫酸是一種重要的化工原料，廣泛用于石油化工、油脂精煉、塑料、制造染料、炸藥、硝化纖維以及藥物等行業。常用的濃硫酸質量分數為98.3%，其密度為1.84g/cm3，濃度為18.4mol/L。濃硫酸不燃，具有吸水性、脫水性（俗稱炭化，即腐蝕性）和強氧化性等特殊性質[1]。根據《危險貨物分類和品名編號》GB 6944—2012，硫酸為第8.1 類酸性腐蝕品。因此對濃硫酸儲罐區的設計應依據國家法律、法規、規范及項目的要求進行。

1 儲罐區設計涉及標準

濃硫酸雖不具有可燃性，但因其泄漏及爆炸而導致的事故常有發生。在《建筑設計防火規范》GB 50016—2014（2018版）附錄中明確發煙硫酸的火災危險性為乙類[2]，在《紡織工程設計防火規范》GB 50565—2010附錄B中明確濃硫酸儲罐火災危險性為乙類[3]。因此，設計院設計時通常將濃硫酸儲罐區按照乙類液體儲罐設計。

濃硫酸儲罐區設計常用的標準有《建筑設計防火規范》GB 50016—2014（2018版）（后稱《建規》）、《石油化工企業設計防火規范》GB 50160—2008（后稱《石化規》）、《儲罐區防火堤設計規范》GB 50351—2014[4]、《化工裝置設備布置設計規定》HG/T 20546—2009[5]、《石油化工工廠布置設計規范》GB 50984—2014[6]，其適用范圍，如表1所示。

表1 各標準適用范圍

項目設計中，參考最多的是《建規》與《石化規》。對于很多非石油天然氣原料的化工廠來說，建議《建規》與《石化規》綜合考慮，《建規》沒有規定不等于不做限制，必要時還是參考《石化規》。

2 儲罐區布置

2.1 儲罐區防火間距

濃硫酸儲罐由于不存在較大的蒸汽壓力，無需采用內浮盤，通常采用地上式固定頂立式儲罐。在《建規》與《石化規》中對于乙類液體儲罐的防火間距規定是相同的，如表2所示。組內儲罐的布置不應超過兩排。但對其最小間距兩個標準中有所不同，《建規》第4.2.3條中規定“甲、乙類液體立式儲罐之間的防火間距不應小于2m，臥式儲罐之間防火間距不應小于0.8m”；《石化規》第6.2.10條規定 “兩排立式儲罐的間距應符合表6.2.8的規定，且不應小于5m；兩排直徑小于5m的立式儲罐及臥式儲罐的間距不應小于3m”。設計時應根據項目適用的規范進行設計，當兩者都采用時，應按照嚴格的條款來設計。

表2 乙類儲罐之間的防火間距（m）

《化工裝置設備布置設計規定》《石油化工工廠布置設計規范》對罐區防火間距的要求為應符合《建規》與《石化規》；《儲罐區防火堤設計規范》中未對防火間距進行規定。

2.2 儲罐區防火堤

《建規》與《石化規》中對乙類液體儲罐防火堤的有效容積、防火堤至儲罐外壁的水平距離、設計高度的規定相同。具體為防火堤的有效容量不應小于其中最大儲罐的容量。對于浮頂罐，防火堤的有效容量可為其中最大儲罐容量的一半。防火堤內側基腳線至立式儲罐外壁的水平距離不應小于罐壁高度的一半。防火堤內側基腳線至臥式儲罐的水平距離不應小于3m。防火堤的設計高度應比計算高度高出0.2m，且應為1.0～2.2m，在防火堤的適當位置應設置便于滅火救援人員進出防火堤的踏板。

在《石油化工工廠布置設計規范》第4.4.8節中特別提出了對于腐蝕性液體儲罐組的布置需要滿足“罐組應設防護堤，堤內的有效容積不應小于罐組內1個最大儲罐的容積；立式儲罐至防護堤內堤腳線的距離不應小于壁厚高度的一半”的要求。這與《建規》《石化規》一致。《化工裝置設備布置設計規定》中對防火堤的要求均按照《石化規》執行。

防火堤有效容積計算在《儲罐區防火提設計規范》第3.2.7節進行了規定，應按下式計算：

式中，V為防火堤有效容積（m3）；A為由防火堤中心線圍成的水平投影面積（m2）；Hj為設計液面高度（m）；V1為防火堤內設計液面高度內的一個最大油罐的基礎露出地面的體積（m3）；V2為防火堤內除一個最大油罐以外的其他油罐在防火堤設計液面高度內的體積和油罐基礎露出地面的體積之和（m3）；V3為防火堤中心線以內設計液面高度內的防火提體積和內培土體積之和（m3）；V4為防火堤內設計液面高度內的隔堤、配管、設備及其他構筑物體積之和（m3）。

另《石化規》在5.2章節裝置區內布置中第5.2.28條中規定“凡在開停工、檢修過程中，可能有可燃液體泄漏、漫流的設備區周圍應設置不低于150mm的圍堰和導液設施”。這個規范表明，只有在液體泄漏的設備區才需要設置圍堰。圍堰僅防液體外流功能，設置在裝置區；防火堤具有防止液體外流和火災蔓延的功能，設置在儲罐區。在《化工裝置設備布置設計規定》該標準第2部分其5.5.4條規定，“如需要收集溢出的物料時，所做的圍堰厚度至少150mm，其容積足以容納最大的常壓貯槽的容量，圍堰最小高度不小于450mm?！币虼?，不難發現在某些項目中對圍堰的最低高度要求為450mm。設計時，應特別注意防火堤和圍堰的區別。

2.3 儲罐區泵的設置

《石化規》第5.3.2條至5.3.6條為泵的相關規定布置，硫酸儲罐區的泵宜露天或半露天布置，應布置在防火堤外。當除甲A類以外的可燃液體儲罐的專用泵單獨布置時，與可燃液體儲罐的防火間距不限。此條表示當泵組中包含甲A類可燃液體儲罐的專用泵時，泵不僅要布置在防火提外，還需要滿足與儲罐的防火間距要求，具體見第5.3.5條。

《化工裝置設備布置設計規定》要求與《石化規》中相同，但在第5部分設計技術規定中第2.2.3條中要求“罐區泵房一般設置在防火堤外，距防火提外側的距離不應小于5m?！?/p>

當罐區泵采用泵房布置時，《建規》第4.2.7條規定甲、乙、丙類液體儲罐與其泵房的防火間距不應小于表4.2.7的規定，與上述兩標準中距離有所不同。具體數據見各標準中。

2.4 地面防腐

《建規》與《石化規》中對地面防腐沒有提出要求，但在其他三個標準中均提到對于儲存酸、堿等腐蝕性介質的儲罐組內地面、設備基礎、防火堤堤身內側及集水坑應做防腐蝕處理。濃硫酸儲罐可用耐酸花崗巖或者耐酸瓷板進行防腐，環氧膠泥鋪底、勾縫[7]。

3 結束語

就濃硫酸儲罐設計中關于防火間距、防火堤的設置、泵的設置及地面防腐四個關鍵點就不同標準中的要求進行分析總結，但某些細節未曾論述，例如儲罐距離廠內道路，泵距離廠內道路，個體防護裝置如洗眼器、噴淋頭的設置等，這要求設計人員根據實際經驗和項目實際情況進行設計，使罐區設計更加經濟化與合理化，從而保證整個生產系統安全平穩的運行。