液体化工产品罐区的设计与工艺布置研究

张楚悦

（上海电气集团国控环球工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

罐区是化工行业中存储液体的主要设施，罐区的合理化设计，主要包括选择合适地址、后续运行安全与环保，确保后续扩建与改造方便性和安全性。对于罐区设计人员来说，综合考量液体化工产品设计与布置的科学性，可以帮助化工企业不断提升经济和设备效益，实现可持续发展的目标。

1 液体化工产品罐区概述

液体化工行业中应用罐区的主要作用在于存储相关原料、中间产物及产品，罐区的设计与使用内容主要包括地址选择、资金预算、操作节能、安全运行、环保、工程施工以及后期维护等。除此之外，后续的扩建以及改造也尤为重要。为保证罐区能够有效应用于液体化工行业中，在罐区的设计方面需要予以重视。作为罐区的设计者来说，首先需要对建造工艺、土建设以及电气设施等环节做好规划与设计，对自控设施、环境保护以及消防等进行综合性考量，避免罐区设计对环境以及工作人员的人身安全造成影响。从液体化工行业的现状来看，我国液体化工行业在设计方面存在一定的差异，其原因在于设计人员对于相关规范的理解具有一定的差异性。目前，罐区设计人员在开展设计过程中由于缺少规范的条例依据，各条例的完整程度不足。现阶段主要停留在对罐区使用安全的重视程度，而对于工作人员在实际操作中缺乏全面、系统的规范和标准。与此同时，对自动灭火装置以及自动报警配置等，缺乏具体的说明和制度规范。由于在设计、运行以及管理方面缺少制度约束，依然存在一定的安全风险问题。因此，需要提高对罐区设计的重视程度，总结设计经验，确保罐区设计满足实际工作要求[1]。

2 储罐型式确定

液体化工中的储罐形式主要分为球罐、卧罐、浮顶罐以及固定顶罐等。从压力设计的角度则可以分为常压储罐和压力储罐等。储罐的设计人员在开展正式设计前，需要对储罐中存在物质的化学性质、物理性质等有明确的了解和掌握，并以此为依据合理、科学地进行储罐设计。储罐类型如表1 所示。

表1 液体化工产品罐区形式与特征

3 液体化工产品罐区储罐容量的衡量

常见的罐区设计分工和施工时的重要环节为确定具体储罐的容量，该环节也是液体化工产品罐区设计的核心内容。当前，储罐容量在液体化工企业中缺少专业化的术语，因而不同的企业对储罐容量的形容存在一定的差异性。由于储罐容量实际、公称以及设计容量都需要进行合理的设计，但在缺少标准衡量规范以及标准定义的情况下，对容量开展细致划分尤为困难。加之设计人员的专业水平以及设计经验并不相同，因而在罐区的容量形容方面无法统一标准，衡量内容也各不相同。所以，在容量设计方面主要是根据罐实际尺寸与标准进行有效运算，最终得到具体的容积容量。做好容量的设计工作对实行储存罐科学设计与研究具有重要的影响。对于储罐来说，其公称容量是指容量设计完成后，针对尺寸、大小再次测量，并根据获得数据信息获得储罐的实际容量大小。通常情况下，储罐安全容量主要是对现有液体化工产品展开系统性的设计，明确储罐安全容量的同时，显著提升储罐的利用效率。因此，需要从储罐的实际情况出发，开展储罐存储介质、安全容量值的合理化设计，确保其设计的合理性，为后续投入使用奠定良好的基础。对于储罐容许容量来说，是液体化工产品罐在长时间的使用下，依然能承受的实际受料量，并根据应用效果做好后续的各项工作。在此过程中所需要的最大收料量可称为储罐具体允许容量值[2]。

一般情况下，化工液体罐允许容量低于安全容量，才能确保储罐内部温度随使用时间的延长而升高，避免储罐出现安全事故问题。但在实际的设计阶段，在保证储罐实际容量的基础上，还应有效满足企业的具体需求，才能提高使用效果。储罐容量通常是确保单位与公称容量的必要保证。储罐总容量要在工艺要求的基础上，明确各项数据参数，并获得具体的参数值。在化工企业中，储罐的容量值计算公式为：储罐容量设计=（介质进入流量-介质流出流量）×储罐介质天数×装量的系数。如果储罐类型为球罐类型时，则可以将系数设为0.9。

4 罐区工艺布置分析

4.1 罐区选址

液体化工企业的罐区合理设计需要保证罐区选址的合理性。合理、科学化选址有助于降低企业的运营成本，能够有效降低管道材料的使用量。除此之外，在降低管理经营成本以及耗能投入等方面具有积极意义，有利于企业提高经济效益和社会效益。因此，在液体化产品罐区位置选择方面需要严格依据以下几方面的要求开展相关工作：一，选择合理的地质、地理与气候条件。二，从具体化工物料的危险等级以及化学性质的角度出发。三，保证交通运输便利。四，必须在工程配套齐全的基础上才能开展工程施工。五，明确厂区外部环境与条件。六，强化防雷、防火以及防爆实施，保证工作人员的施工安全。七，确保消防与环保要求满足相关标准。需要注意的是，罐区的选址需要对地理位置地质情况以及气候条件予以重视，其原因在于上述内容是保障罐区选址合理性的重要组成部分。如果选择低洼位置时，一旦发生洪涝自然灾害，严重时，将对工作人员的生命健康安全以及厂区周围环境产生严重的破坏性。除此之外，当罐区所在位置的承压无法满足地质情况时，则会造成罐区地面下沉。在气候方面设计人员则应做好气候的监测，从以往气候报告的角度出发，确保能够对当地的气候条件有全面的掌握和了解。针对厂区所在位置的夏季和冬季的温差情况有明确的判断，避免发生因昼夜温差较大而发生罐区管道热胀冷缩问题。当缺乏设计的柔性考虑时，则容易造成管道出现撕裂导致罐内介质外泄对人人身安全以及环境产生极大的威胁。

与此同时，液体化工产品罐区的设计原则还应严格遵循以人为本的原则，加强预防，做好日常的防范措施。对液体化工产品罐区的储罐展开系统化安全预设计，防止储罐在使用或存储过程中出现安全隐患问题，对企业的发展造成严重影响，甚至带来严重的经济损失。为此，在进行储罐的实际布置过程中，一方面应注重防火工艺设施的选择，使得储罐布置更加科学、合理，保证储罐在使用中长期稳定、可靠运行，提升安全性和有效性。另一方面，储罐的布置阶段先应计算单个储罐的设计容积，在充分了解生产要求的基础上，选择合适的储罐数量，为企业的化工生产提供支持和助力。对于储罐结构布置来说，一般采用两排控制为主，最大不得超过两排，在储罐的具体布置方面可以进行适当的调整。但需要注意的是，最大结构不得高于四排。最后，当储罐区域的整体规模过大，为确保储罐存储的安全性和有效性，在罐组之间要设计相应的隔离措施，例如采用隔离挡板的方式，避免罐组之间相互碰撞或发生储罐泄漏问题。扩大事故的影响范围和影响区域。进而对企业安全生产造成不良影响。在防火堤的选择方面，尽量以砖、混凝土以及石块等基础建设材料为主，从而保证该类建筑材料能够满足在具体使用中需要注意的是，储罐流出液体的冲击力不得高于规定的冲击范围，避免对化工企业的施工成本造成影响，提高工作效率。防火堤的外部应做好泵房的建设工作，将泵房与罐组之间的距离控制在合理范围内，避免两者相互影响，造成泵房的实际作用无法发挥出来。对于可燃性罐组与工艺装置距离的设计应最大程度符合防火要求，储罐的内部安排设计环形消防车道，一旦发生事故时将立即展开相关救援，将事故的影响范围降到最低。对储罐周围的环境情况予以重视，通过预留相应的物流、检修以及巡检通道的方式，对罐区的结构与布置情况进行严格控制，保证罐区工艺布置的合理性[3]。

4.2 管道设计

在管道设计方面，架空、沿底、管沟以及埋地等是较为常见的罐区管道设计内容。通常情况下，液体化工产品罐区选择的是架空敷设的方式，该种方式的土地占用面积相对较小，且不易与通道发生摩擦和干扰。由于管道在铺设方面拥有一定的灵活性，因而空间的利用率也相对较高。与此同时，架设方面的施工操作较为简单且工作效率也较高，能够确保通道的通畅性。管道架设也存在一定的弊端，即在实际设计过程中极易在罐区布置的影响下，无法发挥其积极作用。如果罐区设计较为松散时，随着管道长度的加大，管道的架设成本也随之增加。采用沿地铺设的方式则能够有效降低施工的成本，且该种方式在检修方面也相对简单。但同时将会占用较大的土地面积，所以通道容易受阻，影响后续的工作。为避免上述问题的发生，在管道铺设方面可以选择跨梯式与沿地铺设相结合的方式。对于北方相对较冷的地区而言，则通常选择管沟敷设的方式。该种铺设的优势在于能够有效适应当地的气候环境，具有良好的节能效果，不仅有利于安装与维护，还有助于降低化工企业的成本。在实际的施工时，应将管道铺设在冻土的土层下方，将深度控制在600～800 mm 左右，防止管道受到气温环境的影响而发生破裂问题，从而对土地造成污染。罐区的管道铺设还应严格从以下几个方面入手：其一，为保证消防用水管压力一致，需要以环形埋设的方式做好消防软管的铺设。对于煤气管道来说，其在应用过程中容易引发较高的危险，所以在进行铺设过程中，要将其与自来水管道保持一定的距离。当储罐中装满介质后极易出现沉降现象，所以在进出口管道材料的选择上一般采用柔韧度强的材料。为避免泵设装置发生气蚀现象，要以自上而下吸入的方式，对泵的大小头放置在底部或顶部。保证泵设备的有效使用，防止出现凹穴等现象。

4.3 罐区环保设计

对于液体化工产品罐区设计与工艺布置来说，最大限度满足环保设计要求尤为重要。严格遵循工业环保要求，在罐区物质排放方面，重点加强污染废弃物的管理，除此之外，还要将毒介质的排放物降到最低。罐区的罐体清洗并不会排放污水，所以，罐区的排污问题主要解决的是有害气体的控制，防止污染企业对大气环境以及空气环境造成不良影响。因此，对于化工类储罐设计来说，要采取水槽密封的形式，加强密封管理，避免污染气体泄漏。而对于油类罐体，则要采取呼吸阀式管理，同样有利于降低污染物质的泄漏。在包装及其他位置泄漏时，主要以水力喷射和真空喷射吸收的方式开展相关工作[4]。

5 结论

对于化工企业来说，日常的经营生产离不开液体化产品罐区的支持，为提高企业经济效益和社会效益，需要注重罐区的设计与工业布置。因此，作为罐区的设计者来说，需要意识到罐区的安全性对企业发展的影响，避免罐区出现严重的事故，威胁工作人员的生命健康安全，为企业带来巨大的经济损失。所以，罐区设计者需要积极探索现代化的设计理念和设计原则，开展精准化定位，对设计环节进行细致分析与剖析，确保罐区设计的安全性和可靠性。