2.1储罐设计

2.1.1储罐选型

根据《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2014第4.2.3条:“液化烃等甲A类液体常温储存应选用压力储罐。”[1]正丁烷储罐选用全压力式球罐进行存储。

 

2.1.2储罐选材

正丁烷储罐,操作压力为0.2~0.4MPa,安全阀定压为0.76MPa,设计压力为0.76MPa,储存温度为-26.3~40℃,储罐的设计温度为50/-26.3℃。由于设备内介质受环境温度影响,设备选材考虑环境低温-26.3℃,因此壳体材料选用16MnDR,与主体相连接的接管和法兰等锻件材料应与主体材料相同或相近,球壳排板采用混合排板结构形式;球罐支腿选用Q345R钢板卷制,支柱采用分段式结构,上支柱采用xianjin的改型U形柱结构。拉杆采用可调试拉杆结构。球罐内壁防腐采用xianjin有效的防止含H2S球罐应力腐蚀开裂(SS-CC)的腐蚀技术,即喷涂ZARE稀土合金丝涂层和特殊的封闭处理,阻止和抑制球罐的硫化氢应力腐蚀开裂。

 

2.2储罐工艺流程设计

2.2.1储罐补压设施为了保证压缩机及泵能正常运行,正丁烷储罐的正常操作压力需要维持在0.2MPa,冬季环境气温较低,为了储罐内的压力维持在0.2MPa,本次设计采取了两套保压设施:一是通过在球罐顶补充氮气维压,氮气补充及排放管线上设置有压力调节阀组,当球罐压力低于0.2MPa时自动向球罐内补充压力,当球罐压力高于0.4MPa时自动向火炬排放氮气及正丁烷气体。二是通过汽化器把正丁烷液体加热气化后返回储罐内,使罐内压力维持0.2MPa。可以根据不同的工况要求进行选择自动补压系统。

 

2.2.2储罐脱水及采样

储罐设置自动脱水器,脱水器示意流程如下,脱水口设置在下极板人孔盖上,实现zui低点脱水。

 

示意流程一:脱水器顶部气相线与储罐气相平衡线相连,当脱水时脱水器的气体自动返回储罐内,不会出现气阻现象,脱水效果好,脱水器气相与储罐气相空间相连,两者属于同一压力源,脱水器不用单独设置安全阀。

示意流程二:脱水器脱水时,气相需要通过液相入口管线返回储罐内,这就要求脱水器液相入口管线由储罐坡向脱水器,管道的施工效果直接影响脱水效果,脱水器需要单独设置安全阀。

本次设计采用的是示意流程一,脱水器及其入口管线和脱水管线均采用热水伴热,防止冬季出现冻堵现象。储罐设置自动采样器,采样器管口内伸至罐内1米,避免采出样品带水和杂质。

 

2.2.3储罐紧急切断阀及安全阀设置

球罐底部正丁烷出入口管线均设置紧急切断阀,入口紧急切断阀与储罐液位计联锁,采取三取二高高液位联锁切断入口阀门,防止磁浮子液位计故障出现误报情况。

 

储罐顶设置两个安全阀,安全阀的型式为全启波纹管式安全阀。备用安全阀为在线备用,安全阀前后手阀设置为铅封开LO。

 

2.2.4球罐注水措施

 

液化烃易燃易爆,火灾危险性为甲A类,一旦发生泄漏极易发生火灾或爆炸等事故,常温液化烃储罐应采取防止液化烃泄漏的注水措施。当球罐液相进出口第一道阀门破裂发生液化烃泄漏事故,可以通过注水管道向储罐内注入水,液化烃的密度比水小,使从破裂的阀门泄漏处流出的是水而不是液化烃,以便抢修。

 

正丁烷球罐zui高操作压力为0.4MPa,环罐组四周的高压消防水系统压力为0.7~1.2MPa,球罐注水采用稳高压水固定式注水系统,注水示意流程如下

注水线接在正丁烷口管线气动阀和止回阀之间,注水线在靠近正丁烷入口线处设置止回阀和气动阀,在稳高压管线引出点附近设置两切断阀,切断阀之间设置止回阀和检查阀及压力表,止回阀可以有效防止液化烃管线窜入稳高压水系统中。

 

2.2.5储罐仪表选用

储罐采用磁浮子液位计、远传液位计采用伺服液位计、雷达液位计和音叉开关。罐顶设置压力表及压力变送器,罐底设置远传热电偶温度计及现场双金属温度计。储罐液位及压力均设置高低限报警。

 

2.2.6输送泵选用

在液化烃罐区,有效汽蚀余量要求较低的液化烃输送泵一般选用立式筒袋泵,由于筒袋泵的首级叶轮在筒袋里,筒袋部分位于地下,因此筒袋泵的需要的有效气蚀余量要小于普通的卧式离心泵。泵体密封形式选择干气密封形式。

 

立式筒袋泵的筒袋在地下,只有电机和泵进出口在地上,占地面积小于卧式离心泵,泵房宽度一般7.5m即可满足配管要求,配管空间大,但是筒袋泵的起吊空间高,筒袋泵的泵房高度要高于离心泵的泵房高度。

 

卧式离心泵输送液化烃需要的有效气蚀余量较大,对于大流量及高扬程的泵,需要控制储罐的zui低液位来满足泵的必须气蚀余量要求,液位低时泵易出现气蚀现象。卧式离心泵的占地面积大,泵房的宽度根据泵的外形及配管空间确定,配管空间小,但是泵房高度要小于筒袋泵的泵房高度。

 

本项目应业主要求选用的是离心泵,正丁烷输泵2台,一开一备,流量为210m3/h,扬程为590m,泵型号为BB5顶进顶出型式,泵底板长5200m,宽1700m,泵头重3.913t,电机重2.845t。泵房设计宽度为10m,高度为6m,泵头和电机端分别设置检维修吊装设备电动葫芦。

 

3设计注意事项

3.1压力表口设置

根据《液化烃球形储罐安全设计规范》SH3136-2003第5.2条规定:“压力就地指示仪表和压力远传不得共用一个开口,并单独设压力高限报警。压力表与球形储罐之间不得连接其它用途的任何配件或接管。”[2]

 

设计项目中易出现压力表和压力报警变送器共用一个开口的情况。为了减少球罐开口,压力表口可以与安全阀共用一个管口。

 

3.2现场液位计选型及检维修平台

 

根据《液化烃球形储罐安全设计规范》SH3136-2003第5.3.1条规定:“液位计不宜选用玻璃板液位计。

 

设计项目中易出现现场磁浮子液位计没有设计检修平台情况，磁浮子液位计无法检维修。球罐现场磁浮子液位计连通管可沿联合平台的梯子间敷设,梯子间两侧设置磁浮子液位计的检修平台,磁浮子液位计每节的长度根据检修平台位置调整。

 

3.3安全阀配管及支架设置

 

根据《石油化工金属管道布置设计规范》SH3012-2011第10.2.10条规定:“安全阀进出口管道切断阀为闸阀时,阀杆应水平安装。”[3]安全阀泄放时排放反力大,安全阀出口管线设置刚性支架。设计项目中易出现管道安全阀出口切断闸阀阀杆垂直放置情况,安全阀出口没有设置支架。

 

3.4罐顶联合平台

根据《联石合油平化台工金属管道布置设计规范》SH3012-2011第6.1.3条规定:“相邻液化烃球罐罐顶之间宜设联合平台。联合平台应设不少于2个通往地面的梯子,2个梯子之间的距离不应大于50m。”[3]设计项目中易出现储罐顶联合平台只有一个通向地面的梯子。本项目2个正丁烷储罐顶设置了联合平台,在两罐之间设置了梯子间通往联合平台,并在两个球罐本体上还分别设置了螺旋盘梯。

 

3.5脱水器排污口

脱水器排污口厂家配带球阀和一片盲法兰,配管是往往会忽略排污口,配管时要把排污口出口与脱水口一同引至地漏,便于脱水器检维修排空内部残余物质

 

4结束语。

 

正丁烷作为液化烃类物质,火灾危险性为甲A类,常温、常压下极易在空气中形成爆炸性气体,液化烃类要用压力储罐进行存储,输送泵优选筒袋泵。对液化烃球罐设计要严格按照相应的规范进行设计,球罐工艺设计及设计注意事项供球罐设计项目参考,设计过程中避免出现类似问题。