2.1儲罐設計

2.1.1儲罐選型

根據《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T3007-2014第4.2.3條:“液化烴等甲A類液體常溫儲存應選用壓力儲罐。”[1]正丁烷儲罐選用全壓力式球罐進行存儲。

 

2.1.2儲罐選材

正丁烷儲罐,操作壓力為0.2~0.4MPa,安全閥定壓為0.76MPa,設計壓力為0.76MPa,儲存溫度為-26.3~40℃,儲罐的設計溫度為50/-26.3℃。由于設備內介質受環境溫度影響,設備選材考慮環境低溫-26.3℃,因此殼體材料選用16MnDR,與主體相連接的接管和法蘭等鍛件材料應與主體材料相同或相近,球殼排板采用混合排板結構形式;球罐支腿選用Q345R鋼板卷制,支柱采用分段式結構,上支柱采用xianjin的改型U形柱結構。拉桿采用可調試拉桿結構。球罐內壁防腐采用xianjin有效的防止含H2S球罐應力腐蝕開裂(SS-CC)的腐蝕技術,即噴涂ZARE稀土合金絲涂層和特殊的封閉處理,阻止和抑制球罐的硫化氫應力腐蝕開裂。

 

2.2儲罐工藝流程設計

2.2.1儲罐補壓設施為了保證壓縮機及泵能正常運行,正丁烷儲罐的正常操作壓力需要維持在0.2MPa,冬季環境氣溫較低,為了儲罐內的壓力維持在0.2MPa,本次設計采取了兩套保壓設施:一是通過在球罐頂補充氮氣維壓,氮氣補充及排放管線上設置有壓力調節閥組,當球罐壓力低于0.2MPa時自動向球罐內補充壓力,當球罐壓力高于0.4MPa時自動向火炬排放氮氣及正丁烷氣體。二是通過汽化器把正丁烷液體加熱氣化后返回儲罐內,使罐內壓力維持0.2MPa。可以根據不同的工況要求進行選擇自動補壓系統。

 

2.2.2儲罐脫水及采樣

儲罐設置自動脫水器,脫水器示意流程如下,脫水口設置在下極板人孔蓋上,實現zui低點脫水。

 

示意流程一:脫水器頂部氣相線與儲罐氣相平衡線相連,當脫水時脫水器的氣體自動返回儲罐內,不會出現氣阻現象,脫水效果好,脫水器氣相與儲罐氣相空間相連,兩者屬于同一壓力源,脫水器不用單獨設置安全閥。

示意流程二:脫水器脫水時,氣相需要通過液相入口管線返回儲罐內,這就要求脫水器液相入口管線由儲罐坡向脫水器,管道的施工效果直接影響脫水效果,脫水器需要單獨設置安全閥。

本次設計采用的是示意流程一,脫水器及其入口管線和脫水管線均采用熱水伴熱,防止冬季出現凍堵現象。儲罐設置自動采樣器,采樣器管口內伸至罐內1米,避免采出樣品帶水和雜質。

 

2.2.3儲罐緊急切斷閥及安全閥設置

球罐底部正丁烷出入口管線均設置緊急切斷閥,入口緊急切斷閥與儲罐液位計聯鎖,采取三取二高高液位聯鎖切斷入口閥門,防止磁浮子液位計故障出現誤報情況。

 

儲罐頂設置兩個安全閥,安全閥的型式為全啟波紋管式安全閥。備用安全閥為在線備用,安全閥前后手閥設置為鉛封開LO。

 

2.2.4球罐注水措施

 

液化烴易燃易爆,火災危險性為甲A類,一旦發生泄漏極易發生火災或爆炸等事故,常溫液化烴儲罐應采取防止液化烴泄漏的注水措施。當球罐液相進出口第一道閥門破裂發生液化烴泄漏事故,可以通過注水管道向儲罐內注入水,液化烴的密度比水小,使從破裂的閥門泄漏處流出的是水而不是液化烴,以便搶修。

 

正丁烷球罐zui高操作壓力為0.4MPa,環罐組四周的高壓消防水系統壓力為0.7~1.2MPa,球罐注水采用穩高壓水固定式注水系統,注水示意流程如下

注水線接在正丁烷口管線氣動閥和止回閥之間,注水線在靠近正丁烷入口線處設置止回閥和氣動閥,在穩高壓管線引出點附近設置兩切斷閥,切斷閥之間設置止回閥和檢查閥及壓力表,止回閥可以有效防止液化烴管線竄入穩高壓水系統中。

 

2.2.5儲罐儀表選用

儲罐采用、遠傳液位計采用伺服液位計、雷達液位計和音叉開關。罐頂設置壓力表及壓力變送器,罐底設置遠傳熱電偶溫度計及現場雙金屬溫度計。儲罐液位及壓力均設置高低限報警。

 

2.2.6輸送泵選用

在液化烴罐區,有效汽蝕余量要求較低的液化烴輸送泵一般選用立式筒袋泵,由于筒袋泵的首級葉輪在筒袋里,筒袋部分位于地下,因此筒袋泵的需要的有效氣蝕余量要小于普通的臥式離心泵。泵體密封形式選擇干氣密封形式。

 

立式筒袋泵的筒袋在地下,只有電機和泵進出口在地上,占地面積小于臥式離心泵,泵房寬度一般7.5m即可滿足配管要求,配管空間大,但是筒袋泵的起吊空間高,筒袋泵的泵房高度要高于離心泵的泵房高度。

 

臥式離心泵輸送液化烴需要的有效氣蝕余量較大,對于大流量及高揚程的泵,需要控制儲罐的zui低液位來滿足泵的必須氣蝕余量要求,液位低時泵易出現氣蝕現象。臥式離心泵的占地面積大,泵房的寬度根據泵的外形及配管空間確定,配管空間小,但是泵房高度要小于筒袋泵的泵房高度。

 

本項目應業主要求選用的是離心泵,正丁烷輸泵2臺,一開一備,流量為210m3/h,揚程為590m,泵型號為BB5頂進頂出型式,泵底板長5200m,寬1700m,泵頭重3.913t,電機重2.845t。泵房設計寬度為10m,高度為6m,泵頭和電機端分別設置檢維修吊裝設備電動葫蘆。

 

3設計注意事項

3.1壓力表口設置

根據《液化烴球形儲罐安全設計規范》SH3136-2003第5.2條規定:“壓力就地指示儀表和壓力遠傳不得共用一個開口,并單獨設壓力高限報警。壓力表與球形儲罐之間不得連接其它用途的任何配件或接管。”[2]

 

設計項目中易出現壓力表和壓力報警變送器共用一個開口的情況。為了減少球罐開口,壓力表口可以與安全閥共用一個管口。

 

3.2現場液位計選型及檢維修平臺

 

根據《液化烴球形儲罐安全設計規范》SH3136-2003第5.3.1條規定:“液位計不宜選用玻璃板液位計。

 

設計項目中易出現現場磁浮子液位計沒有設計檢修平臺情況，磁浮子液位計無法檢維修。球罐現場磁浮子液位計連通管可沿聯合平臺的梯子間敷設,梯子間兩側設置磁浮子液位計的檢修平臺,磁浮子液位計每節的長度根據檢修平臺位置調整。

 

3.3安全閥配管及支架設置

 

根據《石油化工金屬管道布置設計規范》SH3012-2011第10.2.10條規定:“安全閥進出口管道切斷閥為閘閥時,閥桿應水平安裝。”[3]安全閥泄放時排放反力大,安全閥出口管線設置剛性支架。設計項目中易出現管道安全閥出口切斷閘閥閥桿垂直放置情況,安全閥出口沒有設置支架。

 

3.4罐頂聯合平臺

根據《聯石合油平化臺工金屬管道布置設計規范》SH3012-2011第6.1.3條規定:“相鄰液化烴球罐罐頂之間宜設聯合平臺。聯合平臺應設不少于2個通往地面的梯子,2個梯子之間的距離不應大于50m。”[3]設計項目中易出現儲罐頂聯合平臺只有一個通向地面的梯子。本項目2個正丁烷儲罐頂設置了聯合平臺,在兩罐之間設置了梯子間通往聯合平臺,并在兩個球罐本體上還分別設置了螺旋盤梯。

 

3.5脫水器排污口

脫水器排污口廠家配帶球閥和一片盲法蘭,配管是往往會忽略排污口,配管時要把排污口出口與脫水口一同引至地漏,便于脫水器檢維修排空內部殘余物質

 

4結束語。

 

正丁烷作為液化烴類物質,火災危險性為甲A類,常溫、常壓下極易在空氣中形成爆炸性氣體,液化烴類要用壓力儲罐進行存儲,輸送泵優選筒袋泵。對液化烴球罐設計要嚴格按照相應的規范進行設計,球罐工藝設計及設計注意事項供球罐設計項目參考,設計過程中避免出現類似問題。