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    浅谈全冷冻式乙烯储存及布置.pdf

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    浅谈全冷冻式乙烯储存及布置.pdf

    陶 清 浅谈全冷冻式乙烯储存及布置 l7 置等。 浅谈全冷冻式乙烯储存及布置 陶清 中石化宁波工程公司 宁波315103 摘要 简述全冷冻式乙烯的储存方式、储罐型式及在布置中应注意的问题、安全防火间距、围堰的设 关键词 低温乙烯全冷冻储存布置 乙烯是石油化学工业中重要的基础原料。随 着世界各国对能源储备要求的日益增长,以及炼 油和化工一体化已经成为大型石化企业发展的模 式,大型综合化工装置对原料乙烯的需求逐步增 大;低温乙烯储存系统以其储存容量大、较低的操 作维护成本、储存压力低、安全性能较高等特点, 近年来得到了迅速的发展。本文浅谈低温乙烯罐 区的布置设计。 1 工艺流程 乙烯低温储存系统的工艺流程见图1。 laⅣR厂] 去火炬 来rJ乙烯装置 码头. 装卸臂 H X -U乙烯T冷CW却SBOGNNK 器乙 等 乙烯冷却器 烯 ; 图1 乙烯低温储存系统工艺流程 低温罐区接收自码头船来低温乙烯,在低温 罐中进行储存,当下游装置有需要时,经罐外泵 加压、汽化器气化后送往下游用户。该过程中因 热量的侵入而产生的乙烯蒸发气体BOG通过 BOG压缩机加压,冷冻机组冷凝后返回低温储罐 中循环利用。低温罐区包括低温乙烯储罐储存 系统、BOG压缩及再液化系统、蒸发与过热系统、 加压输送系统。 2储存型式 2.1储存方式 乙烯属于液化烃,火灾危险性分类为甲A类。 乙烯的储存方式全压力式、半冷冻式和全冷 冻式。 2.1.1全压力式 在常温和较高压力下储存液化烃或其他类似 可燃液体的方式,相应的储罐为全压力式储罐。 2.1.2半冷冻式 在较低温度和较低压力下储存液化烃或其他 类似可燃液体,相应的储罐为半冷冻式储罐。 2.1.3全冷冻式 在低温和常压下储存液化烃或其他类似可燃 液体的方式,相应的储罐为全冷冻式储罐。 全压力式和半冷冻式储存一般采用球罐,球 罐的承压能力强,受力均匀,没有集中应力,直 径与壁厚相同的球罐和立式罐相比,球罐的承受 能力是立式罐的两倍,全冷冻式储罐一般为立式 低温储罐。 2.2全冷冻式储罐 从目前国内外大型低温储罐的结构型式来看, 一般按照对于低温介质的拦截程度可分为单防罐、 双防罐和全防罐。 2.2.1单防罐 单防罐是由带隔热层的单壁储罐或由内罐和 外罐组成的储罐。出于安全和绝热考虑,近年来 单壁单防罐已很少使用。双金属壁单防罐其内罐 能适应储存低温冷冻液体的要求,内罐材料根据 陶清工程师。1985年毕业于兰州化工学校有机化工专业。从事化工工艺设计及配管设计工作。联系电话0574879770, EmailtaWsnccsinopee.eom。 18 CHE ⅡCAL ENGINEER玎 G DESIGN 其储存低温乙烯的要求采用低温钢,外罐主要是 支撑和保护隔热层,一般采用普通碳钢制成,并 能承受气体吹扫的压力,但不能储存内罐泄漏出 的低温乙烯液体。内、外罐间的环行空间采用弹 性毡和膨胀珍珠岩等材料进行保冷。单防罐的安 全性较低,需要设置围堰以容纳储罐中泄漏出的 液体。根据BS EN14620的标准,对储罐类型应进 行风险评估,在人口或设施均有限的“偏远’’地 区,可选择单防罐。单防罐投资相对较低,但其 消防及后期操作维护费用高。典型的双金属壁单 防结构详见图2。 图2双金属壁单防储罐结构 2.2.2双防罐 双防罐由内罐和外罐组成的储罐。其内罐和 外罐都能适应储存低温冷冻液体,在正常操作条 件下,内罐储存低温冷冻液体,外罐能够储存内 罐泄漏出来的冷冻液体,但不能限制内罐泄漏的 冷冻液体所产生的气体排放,BOG气体将在外罐 顶部逸出。 双防罐内罐采用低温钢,外罐由低温钢或混 凝土组成。内罐发生泄漏时,气体会泄漏至大气, 但液体可以储存在外罐中,相应的外界产生危险 时其外罐对内罐有一定的保护作用,其安全性较 单防罐高。根据石油化工企业设计防火规范 GB 501602008以下简称“规范“要求,双 防罐不需设置围堰。双防罐投资略高于单防罐, 约为单防罐投资的110%一120%,施工周期也较 单防罐略长。双防储罐又可分为双金属壁双防罐 和内罐为金属、外壁为混凝土双防罐等,其典型 的结构见图3和图4。 2.2.3全防罐 全防罐由内罐和外罐组成的储罐。其内罐和 外罐都能适应储存低温冷冻液体,内外罐之间的 距离为l一2m,罐顶由外罐支撑,在正常操作条件 下内罐储存低温冷冻液体,外罐既能储存冷冻液 图3双金属壁双防储罐结构 图4 内罐为金属,外罐为混凝土的双防储罐结构 体,又能限制内罐泄漏液体所产生的气体排放。 全防罐内罐采用低温钢,外罐由低温钢或混 凝土组成。全防罐考虑了同时收集液体和气体泄 漏物的情况,与双防储罐不同,内罐和外罐并非 独立存在,而是完整一体的结构。内罐用于储存 低温液体,BOG气体在内、外罐之间的空间或穹 顶空间,外罐既可以收集液体泄漏物,也能收集 气体泄漏物。由于全防罐的外罐可以承受内罐泄 漏的低温液体及气体,不会使其向外界泄漏,其 安全性较高。一旦泄漏事故发生,对装置的控制 和物料的输送仍然可以继续。当采用金属顶盖时, 其最高设计压力与单防罐和双防罐的设计相同; 当采用混凝土外壁时,安全性能增高,但投资相 应增加。全防罐的投资较单防罐高,但和双防罐 相差并不是很多。消防及后期的操作维护费用较 单防罐大大降低。混凝土结构的全容罐较双金属 壁的全容罐的投资约高20%。全防储罐常见以下 三种类型内外罐均为金属的钢罐、内罐为钢外 罐为混凝土的钢顶罐以及内罐为钢外罐为混凝土 的混凝土顶罐。三种结构见图5、图6和图7。 上述各种结构的罐体型式在国内外都有成功的 建造和运行的业绩,国内已建造的双钢罐最大为 80000 m。、最大的混凝土罐是宁波120000 m 的丙 烷罐。 选择何种型式的储罐需要从投资、运行操作、 维护、占地面积、环境以及外界条件对储罐安全 的影响等多种因素综合考虑。全防罐建造成本高于 陶 清 浅谈全冷冻式乙烯储存及布置 l9 图5 内外罐均为金属的钢顶全容罐 图6内罐为金属、外罐为混凝土的钢顶罐全容罐 图7内罐为金属、外罐为混凝土的混凝土顶全容罐 单防罐,单防罐后期操作维护费用高于全防罐,全 容罐的安全性能高于单容罐和双防罐。根据目前国 内外同类装置的低温储罐使用和低温液体存储技 术发展情况,近年来对于30000 m 以上的大型低 温储罐设计已很少采用单防罐,全容罐越来越得 到普遍的使用。 3设备布置 根据“规范”,全冷冻式储罐应单独成组布 置,储罐的个数不宜多于2个,总容积不应大于 200000 m。。 3.1全冷冻式单防罐布置 全冷冻式单防罐一般布置在远离人口密集区、 不容易遭受灾害性破坏例如火灾、爆炸和外来 飞行物的撞击的地区使用,由于它的结构特点, 要求有较大的安全距离及占地面积。 根据“规范”,全冷冻式液化烃单防罐,因其 安全陛较低,应设防火堤,以容纳储罐中泄漏出 的液体,单防罐应每一个罐一隔,隔堤应低于防 火堤0.2m。并应符合“规范”中6.3.6的规定。 以30000m 某低温乙烯储罐为例,乙烯内罐 直径43.5m,储罐最高液位21.5m。储罐基础高 2.258m。防火堤内的有效容积不应小于一个最大 储罐的容积,按30000m 计算。 在“规范”中,对全冷冻式液化烃储罐防火 堤内的有效容积做了规定不应小于一个最大储 罐的容积,但对防火堤高度的上、下限未做规定。 如果按照立式可燃液体储罐防火堤高度的要求, 不应低于1.Om,但不宜高于2.2m。对30000m 储 罐,如果防火堤高度按2.Om考虑,防火堤的大小 至少需要123m123m。 由于装置场地的限制,防火堤不可能有123 123m的占地。但是,若考虑节约用地,势必造成 围堤很高,这既不利于管理,也不利于消防,对操 作、检修以及消防十分不利。后经与当地消防部 门反复沟通,采用了圆形围堰,设置了从围堰外 可以直接通向罐顶的梯子,防火堤计算高度按 6.3m,实际防火堤高度为计算值加0.2m,高度取 6.5m,储罐至防火堤内顶角线的距离为19.25m, 大于储罐最高液位与防火堤高度差,21.56.5 15.5mm,防火堤直径为82m。发达国家由于其技 术装备、管理以及消防设施等水平较高,为了节 省占地,对大型储罐普遍采用高围堰。 根据规范要求,在防火堤的不同方位上设置 了两部人行梯; 防火堤及隔堤应为不燃烧实体防护结构,能 承受所容纳液体的静压及温度变化的影响,且不 渗漏。 全冷冻双防或全防罐式液化烃储罐,一旦储 存液化烃内罐发生泄漏,泄漏出的液化烃能100% 被外罐所容纳,不会发生液化烃蔓延而造成事态 扩大,外罐已具备防火堤作用,不需另设防火堤。 某装置中30000m 低温乙烯单防罐罐区布置 见图8。 设备布置首先考虑满足工艺及流程的要求, 工艺流程顺序和同类设备适当集中相结合的方式 进行布置,从西向东依次为增压区、输送区、压 缩及液化区。另外还应考虑地形、主导风向等因 素,以免影响工艺的要求。 满足环境保护、防火及其它安全生产的要求, CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2013,233 警 一{ 一 j* Ii J } J 蒂 葶 孓 j 一 一 乙烯增 p 乙烯燕发j 4_ 一一 { 冀 1 ‘ , 。 幸 ---一一一一 黔 量 图8低温乙烯单防罐罐区布置 设备、建筑物、构筑物等防火间距应符合先行防 火规范的要求。要注意环境保护、防止污染及噪 音,还应根据危险程度的划分来考虑布置设备。 设备布置在统筹规划的同时,要考虑施工、 操作及维修等方面的需要,同时也要考虑节省占 地、减少能耗等方面的因素。 由工艺主管廊将乙烯罐区分割成南北两部分, 乙烯储罐布置在工艺主管廊的北侧,南侧布置工 艺装置区,根据同类设备集中布置的原则,按照流 程的顺序从东至西依次为乙烯压缩、丙烯制冷 区、乙烯增压区、乙烯蒸发区;乙烯、丙烯压缩 机、制冷机组布置在半敞开式的厂房内。 3.2防火间距 全冷冻式液化烃储罐防火间距 1石油化工企业与相邻工厂或设施的防火 间距。 2石油化工企业与同类企业及油库的防火 间距。 3全冷冻式液化烃罐组内储罐的防火间距。 4石油化工厂总平面布置全冷冻式液化烃 储罐的防火间距。 以上各防火间距均在“规范”中有详细规定, 设计时严格按“规范”执行。 4结语 随着我国对能源储备要求的日益增长,低温 储罐大型化,但目前国内全冷冻式乙烯储存的设 计水平还处于发展阶段,缺乏低温储罐设计的相 关规范,缺乏针对低温罐区的与国内实际情况相 适合的消防、布置等方面的规范和规定,因此, 对于自主设计和建造的低温储罐,往往型式单一、 容量较小。发达国家自上世纪5O一60年代,开始 广泛采用的低温存储工艺,发展至今其技术已经 日趋成熟,目前作为国内工程建设的主要技术来 源,广泛应用于工程建设中。 修改回稿20130410 上接第44页 现场签证也是工程建设过程中一项经常性的 工作,不仅做到“随到随签”,还应做到签证达到 量化要求,工程签证单的内容要反复审核,有时 一字之差,可能造成费用相差数倍。 3结语 EPC总承包费用控制是一个动态、复杂的过 程.贯穿于项目实施的全过程。总承包商应充分 发挥技术和管理优势,针对工程建设各阶段费用 控制的特点,采取相应的措施,规避隐含的费用 控制风险,为业主提供满意的工程服务,从而实 现项目建设的各项目标。 参考文献 1韩哗,张淑桃.化工建设市场EPC总承包项目总承包商 费用控制与利润[J].化学工业,第6卷,第11期. 2王永宁.火电厂EPC总承包工程费用控制探析[J].Va1. ue Engineering,2012,o6. 3吴小欢.工程总承包EPC项目的费用控制[J].中国 新技术新产品,2009,10. 4王京燕,刘丹.海外EPC总承包项目风险管理分析和对 策[J].电站系统工程,2012,281. 5党平华.EPC总承包模式下的项目事前费用控制方法 [j].建筑经济与管理,20ll,NO6第lO卷. 收稿时间20130301

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