柴油储罐改造为汽油储罐设计要点探讨

刘琼，王伟

（1.广东中化石油化工设计有限公司，广东 广州 510700；2.深圳市城市公共安全技术研究院有限公司，广东 深圳 518000）

储罐是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分，储运罐区中涉及的化学品多为易燃易爆、有毒有害介质，不仅储存数量大而且种类多，一旦发生泄漏、火灾或爆炸事故，将给人民生命和财产安全造成严重危害。随着石油石化储运罐区的整治升级，现有储罐的利旧改造的安全设计极其重要。本文以固定顶柴油储罐改造为内浮顶汽油储罐为例，从罐体改造设计、储罐附件设计和储罐工艺安全设计等方面进行阐述。

1 罐体改造设计

本储罐原本为固定顶储罐，储罐容量为10000m3，原储存介质为柴油（丙A类液体），现由于罐区升级改造，储存介质由柴油变为汽油（甲B 类液体），柴油储罐需改造为汽油储罐。10000m3储罐主要设计条件见表1。

表1 10000m3 储罐主要设计条件

1.1 储罐选型

由于改造后储存介质汽油为甲B 类液体，根据《石油化工企业设计防火标准(2018 年版)》标准要求，储存甲B、乙A 类液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐。当单罐容积大于5000m3时，内浮顶储罐应采用钢制单盘或双盘式浮顶。因此，本储罐将改造为钢制浮盘内浮顶储罐。

1.2 罐体核算

储罐利旧的首要条件是需满足《油罐的检验、修理、改建及翻建》标准要求，利旧储罐的罐壁及罐底板经检测合格后，方可进行后续利旧设计。当储罐检测合格后，应依据《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》要求，对储罐顶板、壁板及底板进行核算，顶板、壁板及底板厚度满足强度计算后方可利旧。经核算，本储罐的顶板、壁板及底板厚度满足强度要求。同时，应对储罐抗风稳定进行计算，为确保储罐不发生倾倒，应满足

1.3 开口设计

改造后，储罐新增呼吸阀、紧急放空人孔和氮封系统等开口。由于增加钢制浮盘，储罐设计液位的降低，高高液位报警开口需适当下降，罐壁需重新开设高高液位报警口。高高液位报警口的标高需保证开口接管的焊缝及补强圈的焊缝与原罐壁纵向、环向焊缝满足最小间距的要求。为了方便操作人员从浮盘上部进入罐内检修，在浮盘以上合适位置处开设了带芯人孔。同时，为了满足成品油出厂油品要求，在储罐罐壁增加调和管线开口，在储罐中心线附近安装调和喷嘴，使汽油调和均匀。

2 储罐附件设计

由于汽油为甲B 类液体，固定顶储罐改为内浮顶储罐时，将增加钢制浮盘，设置氮气密封保护系统。改造后，储罐量油孔、透光孔、入孔、排污孔（或清扫孔）等附件利旧，新增呼吸阀、紧急放空人孔和氮封阀等附件。

2.1 钢制浮盘

根据《石油炼制工业污染物排放标准》要求，当储存挥发性有机液体的真实蒸气压P 符合27.6kPa ≤P ＜76.6kPa，且储罐设计容积≥75m3时，内浮顶储罐的浮盘与罐壁之间应采用液体镶嵌式、机械式鞋形、双封式等高效密封方式。浮盘密封包带材质一般选用氟橡胶或丁腈橡胶。

2.2 呼吸阀

呼吸阀是一种防止罐内超压的储罐保护设备，通常在罐顶中央的顶板范围内设置带阻火功能的呼吸阀。呼吸阀的数量和规格应根据所需呼吸阀的通气量和呼吸阀的通气量曲线来确定。呼吸阀的呼出量不得小于储罐介质的最大进料量和因大气最大升温导致储罐内气体膨胀所需要排出的气体量两者之和；呼吸阀的吸入量不得小于储罐介质的最大出料量和因大气最大降温导致储罐内气体收缩时所需要吸入的空气量两者之和。

在缺乏呼吸阀的通气量曲线的情况下，呼吸阀的数量和规格可参照《石油化工储运系统罐区设计规范》，根据储罐的容量和进（出）储罐的最大介质流量来确定的。如本文改造的10000m3储罐应设置2 个直径为300mm 的呼吸阀，同时，应确保进出储罐的最大介质流量不大于2600m/h3。

2.3 紧急放空人孔

紧急放空人孔也称泄压人孔，直径不宜小于500mm，直接通向大气，通常在罐顶范围内设置。在氮气密封保护系统或呼吸阀出现故障的情况下，当储罐内部压力急剧上升，罐内超压严重，仅仅依靠呼吸阀无法满足介质泄放要求时，泄压人孔将开启，进行紧急泄放，以保护罐体不被超压破坏。

2.4 氮封阀

氮封阀是用来控制储罐内氮气密封压力的一种自力式调节阀门，主要用于隔离储罐介质与外界空气的接触，降低储罐内气相空间形成混合性爆炸气体的可能，维持罐内微正压，避免出现罐体承受外压的情况，保护储罐安全。

3 储罐工艺安全设计

通过设计手段保障储罐本质安全是储罐安全设计的最终目标和追求，本小节从储罐的液位联锁、氮封及安全泄放系统压力设计方面介绍了储罐的工艺安全设计。

3.1 液位联锁设计

固定顶储罐改造为内浮顶储罐后，由于改造后新增浮盘，改造后内浮顶储罐的设计储存液位，要根据浮盘的设计最大高度重新进行调整，其设计储存的高液位按照下列公式进行计算：

其中，h1为浮盘设计的最大高度（浮盘底面），如果采用钢制浮盘，其取值宜为罐壁顶以下0.9 ～1.0m；h2为考虑响应时间而按照储罐最大进液量所折算成的高度，一般取10 ～15min 储罐最大进液量；h3为液位高度设计安全裕量，根据储存介质的膨胀高度和保护浮盘所需要的裕量来确定，一般取值为0.3m。改造后内浮顶储罐设计的高高液位报警时应联锁关闭储罐进口阀门，其设计储存的高高液位按照下列公式进行计算：

由于浮盘一旦落底，就会在液面和浮盘之间存在气相空间，为有效抑制油气的挥发，消除气相空间，要保持浮盘始终漂浮在液面上。改造后内浮顶储罐设计储存的低低液位报警时应联锁关闭储罐出料泵，一般低低液位设计应考虑浮盘支腿的高度、浮仓的高度及安全裕量（一般可取0.2m）。低液位设计宜高出浮盘落底高度，同时，还应满足从低液位报警开始10 ～15min 时间内，出料泵不会发生气蚀现象。

3.2 氮封及泄放系统压力设计

氮封及泄放系统压力设定，是储罐安全保护设计的重点。设计时，应综合考虑储罐设计压力、氮气压力和泄放系统各设备的联动关系。本储罐设计正压为1.96kPa，设计负压为-0.49kPa，储罐氮气管道进气压力为0.5kPa。呼吸阀的进气压力应高于储罐的设计负压力，呼吸阀的排气压力应大于氮气压力并小于泄压人孔的开启压力；泄压人孔的开启压力应高于呼吸阀的排气压力，并且不应大于储罐的设计正压力。氮封及泄放系统压力设计如图1 所示。

图1 氮封及泄放系统压力设计

4 结语

柴油储罐改造为汽油储罐设计时，需注意以下几点，以保证储罐改造后的安全使用。

（1）储存介质改变及介质密度发生变化后，需根据改造后的介质性质重新进行储罐强度校核及稳定性校核；（2）储罐安全附件、液位控制等需重新考虑。