危废罐区工艺设计思路及关键点分析

朱建伟（旭阳工程有限公司，河北 石家庄 050000）

河北省石家庄某工业园区建设秉持产品项目、物流传输、公用辅助、环境保护和管理服务“五个一体化”理念，以石炼化千万吨炼油和40万吨己内酰胺项目为产业龙头，全力打造以石油化工为主、石化工与煤化工有机结合、氯碱化工作为有益补充，具有“三化合一”产业特色的现代化石化新区。

据统计，2014年该化工园区危险废物年产量超过26万吨，主要危废类别包括HW02 医药废物、HW04 农药废物、HW06 有机溶剂废物、HW08废矿物油、HW11精（蒸）馏残渣、HW13有机树脂类废物、HW34废酸、HW35废碱、HW42废有机溶剂、HW49其他废物等，园区危废产生量巨大。除部分用于综合利用外，剩余部分委外具有危废经营资质的企业安全处置，这部分危废的处置费用较高。其中有个别企业产生高浓度废液无有效处置手段，只能被产废企业稀释后排入废水处理厂，既不符合危险废物处置法律规定，同时也给生产企业和污水处理企业都带来较重负担。随着近年来国家对环保的要求越来越高，法规越来越严，如何合理的处置这些危废成为一个迫在眉睫的问题。

在此背景下建设危废处理厂十分必要，危废处理厂的工艺系统安全方面，危废罐区起着重要作用。危废处理厂的很多安全风险和运营问题与罐区的工艺系统设计有关。本研究将依据危废特点和运行需要，对危废罐区的工艺系统等进行设计探讨。

1 储存规模及储罐选型

危废罐区涉及的危险介质为甲醇、酸性废液（PH 值1～4，粘 度10～100mPa.s）、碱 性 废液（PH 值11～14，粘 度10～100mPa.s）、中性废液（PH值3～11，粘度10～100mPa.s）、高热值有机废液（PH 值3～11，粘度10～100mPa.s）、中等热值有机废液（PH 值3～11，粘度10～100mPa.s）、低等热值有机废液（PH值3～11，粘度10～100mPa.s）。罐区设置2座30m3的立式酸性废 液 储罐、1 座30m3和1 座100m3的 立式中 性废液 储罐、1 座30m3和1 座100m3的立式碱性废液储罐、2 座100m3的立式低等热值有机废液储罐、4座100m3的立式中等热值有机废液储罐、1座100m3的立式高等热值有机废液储罐、1座100m3的立式事故放空储罐、2座30m3的卧式式甲醇储罐，合计罐容1180 m3。

根据项目业主方提供的各种废液的物性参数，废液呈酸性或碱性，存在较强或一定的腐蚀性，废液粘度较大（粘度10～100mPa.s）且里面含一定的固体颗粒（粒径不大于2mm），因此选用储罐其材质必须耐腐蚀且具有一定的耐磨性，通过查阅《腐蚀数据与选材手册》及咨询各储罐生产厂家，再通过对比各储罐厂家的报价，综合考虑储罐的使用安全及经济性，危废废液储罐的材质采用Q235B 内衬PE，废液储罐顶部设置搅拌器（向车间输送前进行搅拌，防止废液中颗粒物沉淀，无法正常操作）。为防止冬季温度较低时、废液粘度增大，影响泵的输送能力，各废液储罐底部设置加热盘管，利用85℃～95℃的热水给储罐内废液加热。

2 卸车鹤管与泵的选型

目前国内汽车槽车卸车一般采用软管和鹤管两种方式，由于酸性废液、碱性废液的火灾危险性为丙类，中性废液、高热值有机废液、中热值有机废液、低热值有机废液的火灾危险性为乙类，甲醇的火灾危险性为甲类，根据《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008（2018年版）的要求“甲B、乙、丙A类液体的装卸车应采用液下装卸车鹤管”，考虑汽车槽车的卸车口在槽车的底部，因此各废液卸车采用底部卸车鹤管。考虑各种废液的腐蚀性、经济性，鹤管材质选用20#内衬PTFE。

泵根据其工作原理和结构，主要分为：叶片式泵、容积式泵和其他类型泵。叶片式泵分为：离心泵、旋涡泵、混流泵、轴流泵；容积式泵分为：往复泵和转子泵，其中往复泵又包括柱塞泵、隔膜泵、计量泵；其他类型泵分为：喷射泵、空气升液泵和电磁泵。泵的选型应根据装置的工艺参数、输送介质的物理和化学性质、操作周期和泵的结构特性等因素合理选择。将泵的运行参数（流量15m3/h、扬程30m、常温操作）及输送介质物性（介质具强酸强碱性、粘度为10～100mPa.s）发给各家泵生产厂家，通过与泵厂家沟通交流及公司内部评审，各种废液的卸车泵、输送泵可选型式主要有：转子泵、电动隔膜泵、气动隔膜泵；根据泵厂家的报价，考虑经济性（转子泵的价格高出隔膜泵很多）及厂区现场的条件（气源不充足、现场有地方设置泵房），各种废液的卸车、输送泵选用电动隔膜泵，泵的材质选用氟塑料（PP/PTFE）。

3 管道、阀门的材质选择

管道、阀门和管件的材质的选择，主要考虑的因素包括输送介质的温度、压力、腐蚀、货源和价格等。根据以往的设计工作经验及查阅手册数据资料，适用于本项目输送各种废液的输送的管道材质可选范围为316L不锈钢、双相不锈钢及钢衬塑管道，结合以上管道的价格及耐腐蚀性等因素，最终确定管道材质选用20号钢衬PP管道，阀门材质选用碳钢衬氟阀门，阀杆材质为碳钢衬氟、阀门密封面及填料材质为聚四氟乙烯。

4 运行安全方面的设计

本项目危废罐区储存的介质火灾危险性为甲类、乙类与丙类，根据《国家安全监管总局关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》安监总管三〔2014〕68 号文的要求，罐组内储罐按照单罐单堤进行设计；由于储存的介质具有腐蚀性，因此防火堤及防火堤内地面、泵房内地面与卸车站台处地面做防腐防渗处理；根据规范要求设置储罐高低液位报警，采用超高液位自动联锁关闭储罐进料阀门和超低液位自动联锁停止物料输送措施，罐顶设置远传压力表，监测储罐内压力变化，当管内压力出现负值达到低低值时，关停向车间输送废液的输送泵；各废液储罐上设置远传温度计，实时监测储罐内废液的温度，并根据储罐内废液温度调节热水的流量。由于危废罐区、泵房及卸车站内都有甲醇的存在，甲醇的火灾危险性属于甲B 类，属于易燃易爆危险化学品，因此在罐区、泵房及卸车站台处设置消除人体静电的设施，并设置监控设施实时监控罐区运行情况。

另外，危废罐区产生的尾气是收集起来后送往尾气处理工段进行处理，在每座储罐上都设有带接管的呼吸阀，呼吸阀通过储罐内外压差的作用进行呼气和吸气，由于罐区距离尾气处理工段距离较远，储罐呼出的尾气（呼出压力为+1.765kPa）在管道阻力的作用下很难到达尾气处理工段，即便到达尾气处理工段也满足不了尾气处理装置压降的要求，因此在尾气处理工段设有不间断的运行的引风机，在此情况下若将尾气管道直接与呼吸阀的出口管相连，当呼吸阀打开向外呼气时，可能因为引风机吸力的存在，而无法闭合，存在储罐被抽瘪的风险。为避免储罐被抽瘪，在每座储罐的呼吸阀出口管处，设置吸风罩（喇叭口型式），避免尾气管与储罐直接相连，有效避免了储罐被抽瘪的风险。

鉴于各种废液中主要组分是水，冬季废液在管道中存在冻堵管道的情况，因此需要给管道进行伴热。由于各种废液的管道材质为钢衬PP，其适用温度范围为-15～110℃，为保证管线的使用安全，综合考虑各种伴热方式，最终选择采用低温伴热带的电伴热给管道内介质加热，维持管道内介质温度在15℃左右，且伴热带的温度不高于60℃。

5 结语

危废罐区危废处理厂重要的组成部分，其设计及运行的好坏对危废处理厂的运行、安全、环保具有重要意义。本文简要提出了危废罐区的设计思路和设计时需要注意的关键点。危险罐区工艺系统的设计可参考石油化工行业的标准，然而危废厂有其自身特点，例如更高的环保和控制要求。因此，在设计过程中，对各类标准应当筛选；并结合危废本身的特点进行相关设备的选型、材质的确定；采用不同的设计手段以规避运行中的风险，保障危险罐区的运行安全。