乙醇罐区的工艺优化设计

董 俊，孔剑梅，沈 琰

（云南化工设计院有限公司，云南 昆明 650041）

乙醇（C2H5OH，俗称酒精），在常温常压下，是一种易燃、易挥发的无色透明液体，有酒香和刺激性辛辣味，易溶于水，闪点为13℃，沸点为78.3℃，爆炸极限（体积分数）为3.3%～19.0%。乙醇的用途很广，可以作为有机溶剂、有机合成原料，还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等等。

根据2018年版GB50016-2014《建筑设计防火规范》 （以下简称《建规》） 3.1.3条规定[1]，乙醇的火灾危险性分类为甲类，这类液体火灾危险性较大。已发生的储罐火灾事故中，绝大多数是这类液体储罐。因此，加强其安全可靠性是必要的。

企业乙醇的安全生产使用，需要科学可靠、安全、经济适用的设计方案来保障。本文结合工程实例，对小型乙醇罐（区）的结构形式、工艺布置及流程进行规范化的优化设计。

该工程实例为某制药厂，厂区占地面积14233.3m2，主要包含了综合楼、生产车间、仓库、给水站、乙醇罐（区） 等子项。乙醇罐（区） 面积45m2，乙醇罐（区） 为单罐、总存储量20m3。

1 小型乙醇罐结构型式的选择

按照GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》 （以下简称《石化规》）中的3.0.2条规定[2]，乙醇属于甲B类可燃液体。

储存甲B、乙A可燃类液体的设备结构型式对防火、防爆有明显的影响。防火安全性大小与储存设备内蒸发空间的大小紧密相关。蒸发空间越大，越易形成大量易爆炸混合气体，也即越不安全。

因此，《石化规》对可燃液体的地上储罐要求是应采用钢罐。第6.2.2条提出，储存甲B、乙A类的液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。对于容积小于或等于200m3的储罐，在采取相应安全措施后可选用其他型式的储罐。

《石油库设计规范》 (GB50074-2014，以下简称《石库规》)，对可燃液体的地上储罐要求仍然是应采用钢罐[3]。《石库规》6.1.4提出，储存甲B、乙A类原油和成品油，应采用外浮顶储罐、内浮顶储罐和卧式储罐；当采用卧式储罐储存甲B、乙A类油品时，储存甲B类油品卧式储罐的单罐容量不应大于100m3。

《石库规》特别对覆土卧式油罐提出相应要求。如，参照国家现行行业标准《钢制常压储罐第一部分：储存对水有污染的易燃和不易燃液体的埋地卧式圆筒形单层和双层储罐》AQ 3020制订的第6.3.1条，对采用钢制覆土卧式油罐的罐壁钢板公称厚度做出了规定。此外，第6.3.2条规定，储存对水和土壤有污染的液体的覆土卧式油罐，要求采取防渗漏措施，并应具备检漏功能。同时，第6.3.3条提出对有防渗漏要求的覆土卧式油罐，应采用双层油罐或单层钢油罐设置防渗罐池的方式。

此外，《石库规》允许单罐容量大于50m3的覆土卧式油罐采用单层钢储罐设置防渗罐池方式，单罐容量大于100m3的和既有单层覆土卧式油罐的防渗采用储罐内衬防渗层的方式。

而《建规》没有对甲类可燃液体储存设备采用何种结构型式做出特别要求。

综上所述，经过对相关规范的比对分析，在满足有关环境保护法令、法规和安全的前提下，我们认为，对于小型乙醇罐（区）的设计，可以参照《石库规》相关条款进行。

因此，本工程实例20m3的单罐乙醇罐结构型式为：钢制常压埋地卧式圆筒形单层储罐（φ2200×5700 mm），并设置防渗罐池（内设配置检查立管的检查井）。

2 乙醇罐（区）防渗罐池的设计施工

乙醇罐（区）防渗罐池的设计和施工，依据《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012[4]和《地下工程防水技术规范》GB50108进行。

2.1 防渗罐池的土建工程

防渗罐池 （5100mm×7500mm×3200mm），采用防渗钢筋混凝土整体浇筑，池子底部和内壁衬玻璃钢防渗层。防渗池底设计不小于0.5%的坡度，坡向检查井。

2.2 防渗罐池的排水措施

在检查井 （700 mm×700 mm ×400mm） 内，设置一根DN300 mm的碳钢管，作为检查立管。立管下端置于井的最低处，顶部高出防渗池池壁200mm。在检查立管上，不均匀地开φ6 mm的小孔。检查立管周围回填粒径为10～30mm的砾石，若立管内有水时，可放入小型潜水泵将水抽出。

2.3 乙醇罐（区）的安装

防渗罐池底板上，设高为200mm的混凝土条形基础，预留地脚螺栓孔。乙醇储罐吊入池内，平放在基础上，将设备支腿螺栓孔与基础预留螺栓孔对齐，进行二次浇灌。为防止雨季或洪水时期罐体浮起，在罐体上加两条防漂浮抱带与基础固定[5]。

乙醇储罐安装就位，且与储罐相关的管道连接完毕后，其周围及上方回填中性沙至与防渗池池壁顶面平齐。

3 乙醇罐（区）的工艺管道流程设计

3.1 工艺流程设计

3.1.1 工艺流程简介

汽车槽车送来的乙醇，取样后，送质检中心，经检验合格后，将槽车出液口管道与乙醇罐（区）的快装接头对接好，经检查无误后，通过乙醇泵卸车。

设置两台乙醇泵，一用一备。通过优化管路设计，根据阀门的转换开闭，实现乙醇从汽车槽车到乙醇储罐的卸车和由乙醇储罐储到生产车间使用两个目的。

3.1.2 设备参数

1） 乙醇储罐。 卧式，V=20m3，φ2200×5700，材质为S30408，1台。

2） 乙醇（酒精） 泵。磁力驱动离心泵，Q=15m3/h，扬程25m，汽蚀余量4m，电机N=5.5Kw（防爆），材质为组合件，2台（一用一备）。

3.1.3 工艺管道流程图

工艺流程图见图1。

图1 工艺管道流程图

3.2 管道设计安装

3.2.1 严格执行压力管道设计及检验的标准规范

根据国家质量检验检疫总局2014年10月30日关于修订《特种设备目录》的公告 (2014年第114号)提出，压力管道是指：利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，且公称直径大于或者等于50mm的管道。

本工艺设计的输送乙醇介质的管道管径为DN65，压力为0.25MPa，属于压力管道。按照压力管道的分类分级，乙醇管道划分为工业管道的GC2级。

3.2.2 工艺管道安装

1） 乙醇储罐 （区） 工艺管道材质采用S30408材质。

2）乙醇储罐的进出口管道采用柔性连接。

3）乙醇储罐的进料管从上部接入，延伸至距罐底200mm处。

4）乙醇储罐的通气管管径不小于DN50mm。通气管管口安装高度为高出地面4m，高出建筑物的顶面1.5m以上；通气管设阻火器，安装在呼吸阀之下，用以防止火星或火焰进入储罐。

5）乙醇储罐安装带有高液位报警功能的液位计。

6）乙醇储罐（区） 设室外消火栓系统及配置半固定式泡沫灭火系统。

4 乙醇罐（区）的布置设计

4.1 一般布置原则

按照《建规》，乙醇属于甲类液体，乙醇罐（区）一般布置在区域的边缘；或者相对独立的安全地带，全年最小频率风向的上风侧；或者布置在地势较低的地带；与装卸区、辅助生产区及办公区分开布置。

4.2 工程实例布置

工程实例为某制药厂，乙醇作为有机溶剂使用，量不大，单罐为20m3，乙醇储罐采用钢制常压埋地卧式圆筒形单层储罐，并设置防渗罐池。乙醇由汽车槽车送来，通过乙醇罐（区）的乙醇泵卸车和提供生产车间使用。

由于受场地使用的限制，且乙醇罐（区）与生产装置联系密切，需满足安全间距的要求以及生产工艺布置的需要。乙醇罐（区）西面为厂区综合楼，其间距为11.78m，南面为生产车间，间距为16.36m；北面为给水站，间距为19.08m。

根据《建规》中第4.2.1条、表4.2.1注6规定，直埋地下的甲、乙、丙类液体卧式罐，当单罐容量不大于50 m3，总容量不大于200 m3时，与建筑物的防火间距可按规定减少50%。也就是说，埋地乙醇罐（区）与西面综合楼的间距大于6m即可满足规范要求；若乙醇储罐为地上储罐，则不能满足规范要求。

总平面布置图详见图2。

图2 总平面布置图

4.3 本工程实例布置的优点

1）乙醇在常温常压下储存，有较强的挥发性。采用埋地卧式圆筒形单层储罐，并设置防渗罐池方式，能够抑制乙醇挥发，对保证安全非常有利。

2）避免地上可燃液体储罐一旦破裂所引发的蔓流事故。设置防渗池的形式，隔离了乙醇与土壤和地下水的接触，有效避免了泄漏带来的环境污染问题。

3） 根据《建规》中第4.2.1条、表4.2.1注6规定，以及《石化规》 （表4.2.12石油化工厂总平面布置的防火间距）注第5条规定，埋地储罐与其他设施的防火间距可按表规定减少50%。与地上储罐相比，埋地乙醇罐（区）可以减少占地面积，有效提高土地利用率。

5 结语

小型乙醇储罐（区）采用钢制常压埋地卧式圆筒形单层储罐，并设置防渗罐池方式的设计，具有节省占地，土地利用率高，安全环保的特点。该方案科学可行，经济适用，对小型乙醇罐（区）的设计有一定的指导意义。

除此之外，在实际生产中，生产企业必须严格按照相应的规范要求严格执行操作规程和安全管理制度，确保乙醇的安全生产使用。