浓硫酸储罐区设计分析

刘 红

（1.湖南邦普循环科技有限公司，湖南宁乡 410600；2.广东省电池循环利用企业重点实验室，广东佛山 528137）

浓硫酸是一种重要的化工原料，广泛用于石油化工、油脂精炼、塑料、制造染料、炸药、硝化纤维以及药物等行业。常用的浓硫酸质量分数为98.3%，其密度为1.84g/cm3，浓度为18.4mol/L。浓硫酸不燃，具有吸水性、脱水性（俗称炭化，即腐蚀性）和强氧化性等特殊性质[1]。根据《危险货物分类和品名编号》GB 6944—2012，硫酸为第8.1 类酸性腐蚀品。因此对浓硫酸储罐区的设计应依据国家法律、法规、规范及项目的要求进行。

1 储罐区设计涉及标准

浓硫酸虽不具有可燃性，但因其泄漏及爆炸而导致的事故常有发生。在《建筑设计防火规范》GB 50016—2014（2018版）附录中明确发烟硫酸的火灾危险性为乙类[2]，在《纺织工程设计防火规范》GB 50565—2010附录B中明确浓硫酸储罐火灾危险性为乙类[3]。因此，设计院设计时通常将浓硫酸储罐区按照乙类液体储罐设计。

浓硫酸储罐区设计常用的标准有《建筑设计防火规范》GB 50016—2014（2018版）（后称《建规》）、《石油化工企业设计防火规范》GB 50160—2008（后称《石化规》）、《储罐区防火堤设计规范》GB 50351—2014[4]、《化工装置设备布置设计规定》HG/T 20546—2009[5]、《石油化工工厂布置设计规范》GB 50984—2014[6]，其适用范围，如表1所示。

表1 各标准适用范围

项目设计中，参考最多的是《建规》与《石化规》。对于很多非石油天然气原料的化工厂来说，建议《建规》与《石化规》综合考虑，《建规》没有规定不等于不做限制，必要时还是参考《石化规》。

2 储罐区布置

2.1 储罐区防火间距

浓硫酸储罐由于不存在较大的蒸汽压力，无需采用内浮盘，通常采用地上式固定顶立式储罐。在《建规》与《石化规》中对于乙类液体储罐的防火间距规定是相同的，如表2所示。组内储罐的布置不应超过两排。但对其最小间距两个标准中有所不同，《建规》第4.2.3条中规定“甲、乙类液体立式储罐之间的防火间距不应小于2m，卧式储罐之间防火间距不应小于0.8m”；《石化规》第6.2.10条规定 “两排立式储罐的间距应符合表6.2.8的规定，且不应小于5m；两排直径小于5m的立式储罐及卧式储罐的间距不应小于3m”。设计时应根据项目适用的规范进行设计，当两者都采用时，应按照严格的条款来设计。

表2 乙类储罐之间的防火间距（m）

《化工装置设备布置设计规定》《石油化工工厂布置设计规范》对罐区防火间距的要求为应符合《建规》与《石化规》；《储罐区防火堤设计规范》中未对防火间距进行规定。

2.2 储罐区防火堤

《建规》与《石化规》中对乙类液体储罐防火堤的有效容积、防火堤至储罐外壁的水平距离、设计高度的规定相同。具体为防火堤的有效容量不应小于其中最大储罐的容量。对于浮顶罐，防火堤的有效容量可为其中最大储罐容量的一半。防火堤内侧基脚线至立式储罐外壁的水平距离不应小于罐壁高度的一半。防火堤内侧基脚线至卧式储罐的水平距离不应小于3m。防火堤的设计高度应比计算高度高出0.2m，且应为1.0～2.2m，在防火堤的适当位置应设置便于灭火救援人员进出防火堤的踏板。

在《石油化工工厂布置设计规范》第4.4.8节中特别提出了对于腐蚀性液体储罐组的布置需要满足“罐组应设防护堤，堤内的有效容积不应小于罐组内1个最大储罐的容积；立式储罐至防护堤内堤脚线的距离不应小于壁厚高度的一半”的要求。这与《建规》《石化规》一致。《化工装置设备布置设计规定》中对防火堤的要求均按照《石化规》执行。

防火堤有效容积计算在《储罐区防火提设计规范》第3.2.7节进行了规定，应按下式计算：

式中，V为防火堤有效容积（m3）；A为由防火堤中心线围成的水平投影面积（m2）；Hj为设计液面高度（m）；V1为防火堤内设计液面高度内的一个最大油罐的基础露出地面的体积（m3）；V2为防火堤内除一个最大油罐以外的其他油罐在防火堤设计液面高度内的体积和油罐基础露出地面的体积之和（m3）；V3为防火堤中心线以内设计液面高度内的防火提体积和内培土体积之和（m3）；V4为防火堤内设计液面高度内的隔堤、配管、设备及其他构筑物体积之和（m3）。

另《石化规》在5.2章节装置区内布置中第5.2.28条中规定“凡在开停工、检修过程中，可能有可燃液体泄漏、漫流的设备区周围应设置不低于150mm的围堰和导液设施”。这个规范表明，只有在液体泄漏的设备区才需要设置围堰。围堰仅防液体外流功能，设置在装置区；防火堤具有防止液体外流和火灾蔓延的功能，设置在储罐区。在《化工装置设备布置设计规定》该标准第2部分其5.5.4条规定，“如需要收集溢出的物料时，所做的围堰厚度至少150mm，其容积足以容纳最大的常压贮槽的容量，围堰最小高度不小于450mm。”因此，不难发现在某些项目中对围堰的最低高度要求为450mm。设计时，应特别注意防火堤和围堰的区别。

2.3 储罐区泵的设置

《石化规》第5.3.2条至5.3.6条为泵的相关规定布置，硫酸储罐区的泵宜露天或半露天布置，应布置在防火堤外。当除甲A类以外的可燃液体储罐的专用泵单独布置时，与可燃液体储罐的防火间距不限。此条表示当泵组中包含甲A类可燃液体储罐的专用泵时，泵不仅要布置在防火提外，还需要满足与储罐的防火间距要求，具体见第5.3.5条。

《化工装置设备布置设计规定》要求与《石化规》中相同，但在第5部分设计技术规定中第2.2.3条中要求“罐区泵房一般设置在防火堤外，距防火提外侧的距离不应小于5m。”

当罐区泵采用泵房布置时，《建规》第4.2.7条规定甲、乙、丙类液体储罐与其泵房的防火间距不应小于表4.2.7的规定，与上述两标准中距离有所不同。具体数据见各标准中。

2.4 地面防腐

《建规》与《石化规》中对地面防腐没有提出要求，但在其他三个标准中均提到对于储存酸、碱等腐蚀性介质的储罐组内地面、设备基础、防火堤堤身内侧及集水坑应做防腐蚀处理。浓硫酸储罐可用耐酸花岗岩或者耐酸瓷板进行防腐，环氧胶泥铺底、勾缝[7]。

3 结束语

就浓硫酸储罐设计中关于防火间距、防火堤的设置、泵的设置及地面防腐四个关键点就不同标准中的要求进行分析总结，但某些细节未曾论述，例如储罐距离厂内道路，泵距离厂内道路，个体防护装置如洗眼器、喷淋头的设置等，这要求设计人员根据实际经验和项目实际情况进行设计，使罐区设计更加经济化与合理化，从而保证整个生产系统安全平稳的运行。