精细化工厂区罐区的工艺设计思考范文

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摘要：本文主要对精细化工定义、特点及化工罐区工艺设计需遵循的原则进行阐述，并从罐区选址、存储规模和储罐类型、储罐布置等方面入手，对化工罐区工艺设计的要点进行分析，希望在实际化工罐区设计中，对设计要点进行有效把控，确保罐区设计更加安全、规范。

关键词：精细化工厂；罐区；工艺设计

对于精细化工厂区而言，罐区在区内主要负责原料、半成品以及成品的储运工作，在精细化工厂区中发挥着重要作用。罐区平面布置、储罐选型等工艺实施情况，会影响化工原料、产品等储运的安全性。因此，对罐区工艺设计要点进行重点管控，确保设计的可靠性具有一定的必要性。

1.精细化工定义、特点及罐区工艺设计原则

（1）定义和特点。精细化工指的是以生产精细化学品为主的工业简称，属于技术密集、综合性工业[1]。特点为：原料种类比较多，工艺流程复杂，涉及范围广（包括农药、医药、化妆品等），化学合成、剂型加工为主要的生产内容。

（2）罐区工艺设计原则。在化工罐区工艺设计环节，为了确保所选择的储罐类型、存储规模以及储罐布置等更加可靠，应遵循以下原则：其一，经济性。在罐区位置、储罐管道以及存储规模设计环节，应考虑施工材料、占地以及运输中产生的费用，确保以最少的投资获取最大的效益。其二，安全性。罐区储运的安全性作为设计环节需要关注的内容，在罐区消防设施建设、选址以及管道设备选用中，应提前分析建设存在的安全隐患，并制定出相应的应急方案，确保化工原料储存、输送的安全性，为施工人员提供安全的作业环境。

2.精细化工厂区罐区的工艺设计要点分析

（1）选择罐区地址。罐区选址作为设计的首要问题，选择合适的位置，使化工原料储运更加便捷，实现运输成本的节约。因此，在实际设计罐区时，位置的选定需考虑多方面的因素，其一，需对地形、地质以及气象等因素进行分析，如果罐区建设于低洼地段，在洪涝灾害的影响下容易出现一些安全事故；如果所选罐区建设位置承压能力比较弱，当罐内承重超过其最大限度时，容易导致罐区下沉。其二，应考虑交通、供电等配套条件，通常将罐区建设于供水、供电以及交通便捷的位置，化工污水排放应靠近低洼地带或污水处理位置，实现罐区污水的合理排放，减少对周围水源、土壤的污染。其三，需考虑外部环境、环保安全等条件，比如根据罐区实际情况为其改建、扩建预留一定面积，确保罐区内建筑物之间有一定间距，满足消防要求，且要求罐区地址与生产区、供热区以及工艺处理区保持合理的距离，满足安全防火规定。

（2）存储规模和储罐类型确定。对于化工企业而言，罐区工艺设计中需要确定存储的规模、储罐的容量，在满足工艺要求的基础上，尽可能地节约用地，实现成本的控制。通常依据化工厂生产、原料和产品运输情况来确定罐区存储规模，需全面考虑化学品储存天数、稳定性等要求，尽可能地使用大容量的储罐，使储罐的个数减少，便于日常管理。一般情况下根据化学品进出罐、加热要求以及储罐清理要求等来确定储罐的数量。同时，由于不同化学原料、产品的性质和特点具有差异性，为了确保储运的安全性，化学原料和产品性质不发生变化，在罐区工艺设计中，应充分考虑物料特性（挥发性、毒性、腐蚀性等）、存储温度等因素，比如在储存易挥发的化学品时，应选用罐内气体空间小的内浮顶罐，并根据介质特征采取相应的防晒对策；在储存甲类液体介质时，为了防止储罐顶部温度过高所引发的损耗，需在储罐外部涂刷合适的防晒产品，减少储运介质的损耗和对环境的污染，一定程度可以降低储罐发生火灾的几率；针对酯类、甲醛等易氧化、易聚合的特殊液体介质，应使用固定顶储罐，且加入适量的氮气进行密封存储；对于沸点比较低的化学品时，应选用固定顶储罐，且采取降温的方式进行存储。此外，为了保证储存介质的质量，减少损耗，应对储存温度进行合理控制，比如针对易固化、粘度高的化学品，应采取加热的方式对其进行储运；对于特殊的液体存储介质，应根据介质的特性合理控制存储温度。

（3）合理布置储罐。其一，储罐布置的要求。油罐基础布置情况会直接影响其上面油罐是否能够正常生产，如果油罐地基所出现的不均匀沉降情况比较严重，浮顶油罐容易会呈现出椭圆形，对浮顶升降产生负面影响，间接性威胁到油罐的安全性。因此，在建设油罐基础时，要求其基础高于设计地坪，通常控制在0.5m，确保沉降后罐底高度高于设计高度，便于罐底污油排空，且不会影响管道的连接，为了防止不均匀下沉情况的出现，要求基础地质保持均匀，在计算油罐地基最低承载力时，应全面考虑油罐自重及其他重量。其二，为了保证化工储罐之间、罐区建筑物以及化工厂设施的安全性，应按照厂区整体布局、工艺要求等合理布置储罐区。在罐区设计中需考虑原罐区与加工装置、成品罐区与装车台以及性质类似的物料罐区等之间的间距，通常对原料罐、成品罐进行成组布置，即同一罐组内的化学品性质大体相同，比如将危险系数高的甲乙类液体设置于同一罐组，将易腐蚀的化学品设置于同一罐组，便于对其进行防腐处理。同时，储罐布置环节，还应从占地面积方面入手，尝试将尺寸、形状等相近的储罐布置在同一罐组内；对于数量和罐组总容积较小的储罐，应将不同性质的化学品划分为一组，以隔堤的方式对物理、化学性质差异较大的化学品进行分割处理，在满足节约用地要求的同时，便于集中管理各个罐组。

（4）罐区内管线工艺。罐区内管线工艺主要包括单管、双（多）管及独立管道系统这几种布置形式。单管系统指的是同一油罐组2个及以上油罐共用1根管道，如图1所示。这种布置形式所需的管道较少，建设投资费用相对较少，但这种工艺流程也具有一定缺陷，比如多个油罐共用1根管道，意味着油罐、罐组之间无法进行相互输转，若二者之间需要输转，需设置临时管线，在对多个油品进行输送之前，需将管道清理干净，防止混油现象发生，并且这种工艺流程无法实现收发油作业的同时进行。该工艺通常应用于单一油品输送、收发业务量少，且无需进行输转操作的油罐区。双管系统指的是1个及以上油罐共用2根管道，多管系统指的是2个及以上油罐共用2根以上的管道，即针对大宗散装油品中的单一油品分别设置2根主干道，用于收发油作业，并且各油罐设置2根进出油管，用于进、出油作业，且对进出油管道、阀门作出不同颜色的标记，确保操作的安全性。如图2所示。其优势在于同组油罐之间能够实现相互输转，收发油作业可以同时进行，双管系统在进行输转作业时，由于2根管道已被占用，无法开展收发油作业，对于作业量较大的油库，通常使用3管系统，在满足罐区油品输转的同时，可以进行收发油作业。独立管道系统指的是任意罐区每个油罐设置独立的1根管道，如图3所示。这种工艺形式专管专用、布置清晰等方面具有明显的优势，且使用完后无需进行排空，其检修过程中也不会影响其他油罐的作业。但其建设消耗的材料较多，泵房管组也会增多。该工艺系统主要应用于油库对润滑油进行输送，由于其品种、数量较多，业务量相对较少，能够达到防止混油的目的。

（5）管线的布置、安装。其一，在对罐区的管线进行布置、安装时，需遵循相关要求，尤其是联合站罐区的管道，其运转情况、工况组合对罐区管道事故、合理调度等产生直接影响，在对其布置、安装的过程中，首先在总平面图上对其分区布置，在满足热力、水力等要求的基础上，尽量缩短供排水管线、油气、电路等长度，确保线路布置更加美观、整齐。针对场地内地上和地下线路、供电和通讯线路应将其集中布设于场内道路两侧，防止地上管线、电线等将工艺装置包围，尽量避免管线、电线在场区道路交叉。同时，对于主要的油管线，应统一使用伴热管线，通常根据场区地下水分布情况、土壤性质等来确定管线的敷设方式，比如带压的水、油、气管线通常使用地上架空敷设方式，将管底到地面的距离控制在2m左右，如果泵、换热器等设备安装于架空管线下，需根据实际情况调整管底距地面的距离，便于对相关设备安装、检修；对于罐区到泵房的管线，通常采取管墩地面敷设，将管道水平间距控制在0.2m以上，并对埋地钢管采取一定的防腐措施。此外，如果管线敷设越过道路，需对管底高度进行合理控制，通常将其距主道、人行道距离分别控制在4.5m、2.2m。其二，通常在储罐下方安装进出管道，特殊工艺要求下，在储罐上方设置进料管道，比如在储运易燃液体物料时，应在储罐上面设置内插管，将其插至储罐底部2cm处，防止易燃进料产生静电引发爆炸事件；进出管道通常以管墩形式进行敷设，将管道墩高控制在3cm-5cm之内，目的是节约管墩敷设的成本，便于开展配管作业，防止泵口管道发生气袋、液袋问题[2]。同时，关于罐组内管道的敷设，为了增强隔堤、防火堤的密封性能，防止管道运行中出现变形、振动等问题，应在隔堤、防火堤周围敷设罐组内管道，当管道需穿过防火堤时，需预埋套管，且使用阻燃性材料对套管和管道之间进行密封处理；如果罐组内主管道布设比较集中，为了满足人员通行的需求，应在主管道上方设置刚构式跨桥。此外，在布设储罐进出口管道时，为了防止储罐沉降情况的发生，应灵活地对管道布置进行调整，比如在管道进出口位置增加小段金属软管，增强进出口管道的柔性，满足多种化学品储运需求。

（6）输油泵站安装及设计要点。其一，在罐区内安装泵时，应尽量与吸油液位处靠近，如果所安装的泵拥有卸油，应尽量靠近码头、栈桥，充分发挥其吸入的性能；如果所安装的泵拥有中转、付油，需对压头进行合理计算，来确定其最佳安装位置。在选择泵的进口管道时，根据排除管直径来确定，使吸入管阻力损失减少，为了防止管道上壁气体积存，进口管道中心线的高度应高于泵入口中心的高度，并对泵的吸、排管增加支撑，使管道重量、应力得以分散，为了避免杂质进入泵叶轮，应将过滤器安装于管道泵进口管线上，在保证液流正常通过的同时，适当增加有效过滤面积。此外，泵在具体使用中，其操作程序可以按照普通的离心泵进行操作，如果处于输送热油运转状态下，需提前对泵进行预热，将其温度控制在50℃/h，确保其各部位受热均匀，将入口压力控制在2000kPa之内。关于泵的密封维护，若其使用填料进行密封，完全可以按照离心泵的维护方法开展维护工作；若其以机械的方式进行密封，在新安装的管线上，通常先按照填料密封使用2-3个月，等管道被冲洗干净后，然后使用机械密封进行运转；若罐区管线上的泵入口压力低于800kPa，可使用不平衡型机械密封，若泵入口压力处于800-4000kPa内，应使用平衡型机械密封，将其断面的弹簧压力控制在50-150kPa。其二，罐区在运行过程中会输送多类型的介质，需要机泵设备辅助其生产工作开展，所以，在泵区设计中应考虑选址、配管等问题。一般情况下应建设露天泵站，要求泵的基础高度超过0.1m，泵房、泵棚以及泵站内地面高度应超过周围地平0.2m。如果输送的介质为液化烃、酸以及碱性液体物料时，应设置泵房、泵棚；对于甲乙类可燃性液体泵房的设计，应避开地面地沟、地坑等位置，在侧墙下设置相应的通风装置，为了保证泵房的安全性，需设置多个疏散门，且要求各个泵房门向外开启[3]。泵站管线的布设，通常露天泵站、泵棚以及泵房应布设地上管线，通过计算的方式来确定泵吸入管、排出管的直径，将排气阀、过滤器分别设置于泵进口阀与泵管线最高点处、泵进口位置，比如对液氨、石油液化气等介质进行输送时，应在泵进出口管线处设置排气阀，将其延伸至放空系统；对易凝结的介质进行输送时，应设置固定的过滤器，通常在泵入口接口管与切断阀之间安装过滤器。此外，还需要对泵进出口管线进行支撑处理，确保施加于泵入口接口管的力在规定范围内。

（7）储罐自控设计要点。化工企业罐区所存储的化学品数量比较大，且部分化学品具有一定的危险性，对储罐自控设计提出更高的要求。储罐上的压力、液位作为重要自控信号，在设计环节应考虑信号传送到控制室的显示情况；对于有加热、冷却需求的储罐，在设计中应检测储罐内温度，防止储罐温度超过限定温度，或者采取相应的温控举措，比如利用蒸汽内盘管进行加热的储罐，应在管壁安装温度检测元件，通过蒸汽调节阀与检测元件的联合控制，当储罐内介质比较低时，通过调节阀将更多蒸汽输入储罐内，提高储罐内温度；反之，当储罐内温度比较高时，应关小或关闭调节阀门，对罐内介质温度进行合理控制。尤其在储罐温度要求高，且储罐内物料与水相溶的情况下，通过对其温度控制，防止罐内水沸腾引发安全事故。此外，通过设置自控仪表，便于对罐区控制变量、工艺进行检测、记录以及调节，并且通过设置阀门、机泵等对重要参数进行自动控制，促使罐区安全性提高，实现管理的自动化。

（8）其他设计要点。罐区工艺设计中还需要考虑其他要素，比如在罐组内设置排水沟、集水坑，确保罐组内泄漏的物料、雨水等顺利排出；如果罐组内的介质具有腐蚀性、毒性，应按照安全喷淋洗眼器，对其服务的半径进行合理设置，通常将服务的半径控制在15m之内[4]；为了避免储罐内物料遭受太阳照射发生质变，应采取一些遮阳措施，比如搭建遮阳棚，将隔热胶涂刷于储罐外部，或者对储罐外部进行喷淋操作。此外，如果储罐内存储的物料具有一定的可燃性，应安装液位报警器或自动切断、联锁进料的设备，以满足这类物料安全储运的要求。

3.结束语

化工厂区罐区设计作为一项复杂的工作，对罐区设计的安全性、可靠性等要求比较高。在罐区设计中，应全面分析存储物料的特性、厂区建设要求等，确定罐区建设的位置，对其进行合理布置。对于设计人员而言，应全面掌握化工罐区设计标准、技术等，对罐区设计要点进行重点把控，确保化工罐区稳定、安全运行。

作者：贾朝策 单位：广东政和工程有限公司河北分公司