酸碱罐区设备布置及管道布置设计要点

武汉江汉化工设计有限公司 武汉 430223

周建振 中国五环工程有限公司 武汉 430223

随着石油化工行业的不断发展，越来越多的腐蚀性工艺介质被广泛应用于化工生产，常见的酸碱有盐酸、硫酸、硝酸，氢氟酸、氢氧化钠等。为便于工厂管理，通常设置一个酸碱罐区用于存放这些呈酸性或碱性液体介质，酸碱罐区作为工厂的一个重要组成部分，长周期的安全稳定运行也成为现代化工厂的一个重要关注点。

本文结合某石油化工项目中的酸碱罐区的管道设计和布置设计，分析罐区储罐、管道及机泵等方面的设计要点，从设备、管道布置设计方面统筹考虑，做到在满足相关标准规范的前提下，使酸碱罐区布置合理、操作简单，安全运行以及投资合理。

1 罐区的划分

在石油化工装置中，罐区起着承上启下的作用。按用途划分，通常可将罐区分为原料罐区、中间原料罐区、成品罐区。原料罐区用于连续稳定地供给主装置正常生产所需的各种原辅材料；中间原料罐区用于储存半成品，能在上下游装置之间起到缓冲作用，当上、下游装置出现紧急停车或者短期停车时，可利用中间原料罐区内贮存的中间原料、中间成品来维持工厂的连续生产，避免短期的停车带来不必要的浪费；成品罐区用于承接主装置输出的产品，当产品价格出现波动或者整个市场低迷，暂时无法销售时，可以暂存起来。由此可见，罐区对于整个化工装置的长周期稳定运行至关重要。

2 酸碱罐区的重要性

在现代大型的石油化工企业中，酸碱通常作为原辅料来供给工艺主装置，如用于调整脱盐水、锅炉水及部分工艺装置的PH值等，降低工厂内部工艺及公用工程管道、设备的腐蚀速率。因此腐蚀性液体罐区对于整个化工装置的长周期的稳定运行、达标排放等至关重要。为便于工厂统一管理，通常根据工厂对于相关酸碱的需求设置统一的酸碱罐区。储罐的数量及容量根据每日消耗及相应的运输方式进行设计；酸碱罐区的布置既要考虑原料运输的便利性，同时又要靠近用户装置降低工厂内部输送的动力消耗，节约管道材料等。因此在全厂总图布置过程中，应充分考虑罐区的合适位置。

3 酸碱罐区布置分析

3.1 酸碱罐区布置实例

(1)案例一。4台500m3含硫酸15g/L的酸性废水罐罐区，见图1。

图1 酸性液体罐区设备布置

4台酸性废水罐呈排沿一条中心线布置在防护堤内，将4台酸性废水罐对应的输送泵布置在储罐的一侧，为便于输送泵的检修，通过隔堤将输送泵与储罐分开。隔堤内均设有地沟和集水井用于收集地面冲洗水和雨水。

(2)案例二。 1台25m398%(wt)的硫酸罐，1台25m375%(wt)的硫酸罐，4台50m3TMAH(四甲基氢氧化铵)储罐和1台30m3TMAH再生储罐，1台22m3氢氧化钠溶液储罐。

此罐区同时储存有酸、碱性液体的罐区，见图2。

图2 酸、碱性液体罐区设备布置

结合该罐区在总图中的位置及占地，所有储罐呈2排沿两条中心线布置在防护堤内，根据工艺流程及工艺介质的腐蚀性不同，需明确防腐分区，故在布置上将罐区从西到东依次分为酸性贮罐区和碱性贮罐区，且以隔堤分开。其中酸性贮罐区含1台98%(wt)硫酸贮罐、1台75%(wt)硫酸贮罐，对应的硫酸输送泵布置在硫酸贮罐的南侧，且设有隔堤与硫酸贮罐分开；碱性贮罐区包括4台25%TMAH成品贮罐、4台碱区预留设备、1台25%TMAH再生液贮罐、1台40%NaOH贮罐，其配套泵均布置在贮罐南侧，且泵组与贮罐间均设有隔堤。由于本罐区储存的介质为腐蚀、有毒介质，隔堤内均设有管沟，根据工艺要求用于密闭收集储罐及管线的低点排液。同时隔堤内均设有地沟和集水井用于收集地面冲洗水和雨水。

3.2 酸碱罐区储罐布置要点

基于上述两个案例，总结酸碱罐区的布置要点：

(1)在全厂总图布置时，酸碱储罐宜集中布置，充分考虑物料进出方便，同时对于后期有改扩建要求的罐区，应在罐区布置设计过程中一并考虑。且对于酸碱罐区，不宜布置在人流较多的道路或主要生产设施附近。

(2)储罐区的地面防腐应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008，考虑储存介质对建筑物材料的腐蚀等级，合理选择耐腐材料。当同时存在强弱酸或强弱碱，如案例二中的氢氧化钠和TMAH，碱性罐区的防腐区面积又不大，且工艺上允许其废液集中收集，则强弱酸或强弱碱之间可不考虑设隔堤，便于后期采购和施工，防腐材料可统一按高等级考虑。对于防腐区面积较大工程，为了节省防腐材料的投资或工艺上不允许废液集中收集，在考虑界区内强弱酸或强弱碱罐区的具体布置时，应针对储罐储存介质性质的不同，将储罐分开布置，并以隔堤隔开。

(3)罐区应根据《石油化工工厂布置设计规范》GB50984-2014设防护堤，用于防止储罐破裂时造成储罐内介质的流出扩散，减少影响范围。防护堤内的有效容积不应小于罐组内单个最大储罐的容积，立式储罐至防护堤内脚线的距离不应小于罐壁高度的一半。如案例一中四个500 m3酸性废水罐布置在48m×18m的防护堤内，根据一个最大储罐破裂时泄漏的液体计算出防护堤的高度为0.8m，但是在部分工程设计中，如遇罐区所在土地资源比较紧张，导致计算出的防护堤高度过高，影响正常的生产过程中巡检人员清楚观察防护堤内生产情况，则应综合权衡两者利弊，选择合适的方案。

(4)对于设置输送泵的储罐，考虑泵的检修方便，防止检修泵时储罐泄漏对检修人员及泵造成危害，应对输送泵设置独立的隔堤，并将泵布置在储罐的防护堤之外。当泵布置在防护堤外距离储罐较远时，应该提醒工艺和机泵专业核实泵的汽蚀余量。

(5)为了处理罐区内的地面冲洗水、消防水及实现雨水的清污分流，需设置地沟和集水井。罐区内的初期雨水及地面冲洗水等腐蚀有毒污水应经阀门等控制装置，以达到清污分流的目的；对于储存腐蚀、有毒介质的罐区，如设备或管道上设有低点排尽，应设置相应的管沟进行密闭回收。如案例二中考虑碱性的四甲基氢氧化铵为极毒物质，罐区设备布置时考虑设置密闭收集的管沟，集水井中设置密闭收集桶，最后集中送出界区。

(6)应根据防护堤和隔堤的高度，在罐区四周需设置跨防护堤的砖砌踏步，且每一罐组的不同方位均设置人行踏步，相邻踏步之间距离不大于60m，便于操作人员翻越往来操作、巡检及紧急情况下的逃生。

(7)由于酸碱罐区储存的介质都是对人体有灼伤(俗称腐蚀)，对人体皮肤(包括眼睛和粘膜)有刺激、渗透、容易被皮肤组织吸收而损害内部器官组织(俗称有毒)的化学品，相应的罐区15m半径范围内均设置洗眼器，保证当操作人员不慎接触到腐蚀性介质时可在最短时间内冲洗，以减小对人的伤害。

(8)同一罐区内，同时存在酸碱储罐时，应以隔堤分别设在两个罐组。

3.3 酸碱罐区管道布置要点

(1)罐区管道的布置设计主要有埋地、管沟、沿地及架空敷设四种方式。其中沿地敷设是罐区目前常用方式，主要考虑到相对经济、便于检修、不影响消防，且适用范围较广。但也有其局限性：占地大，且易与人行通道发生冲突，因此在罐区中随处可见跨梯。

(2)架空敷设的优点是布置占地小，不影响人行通道，布管走向自由度比较大，空间上的利用率高，可同时应用于比较紧凑的安全物料管道；缺点是架空敷设往往受到罐区布置的限制，且容易影响罐区消防。

(3)储罐的配管需具备足够的柔性，以满足储罐基础和泵基础及防护堤之间不同沉降量和抗震要求。当储罐容积或重量较大时，根据罐区地质情况，储罐出口可考虑采用柔性软管连接。

(4)对于大型罐区，为满足消防要求，罐区配管不应影响消防车从两侧到达罐区防护堤外。

(5)防火堤、防护堤和隔堤不宜作为管道支撑点。

(6)管道穿防护堤和隔堤处应设钢制套管，套管长度不应小于防护堤和隔堤的厚度，且套管两端应做防渗漏的密封处理。

3.4 酸碱储罐安装高度的设计要求

(1)对于酸碱罐区，尤其是储存强酸、强碱以及极度危害介质的储罐，若罐底采取块体基础，在生产过程中，设备底板出现漏酸，将无法发现并及时处理，故此类储罐的基础一般优先采用条形基础，基础高度应能够保证操作工可进入检修查看。

(2)酸碱储罐安装高度还应考虑输送泵入口管道上过滤器抽芯以及导淋阀的操作空间要求。

4 结语

酸碱罐区作为石油化工厂的重要组成部分，其安全稳定运行对于整个工厂的安、稳、长、满、优运行至关重要，因此在储罐的设备布置及管道布置设计中，应综合考虑安全、经济、美观及方便操作与检修。