6×900 m3异丙醇储罐的安全设计与安全评价文献综述

 2021-11-01 09:11

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文 献 综 述

异丙醇是正丙醇的同分异构体,别名二甲基甲醇,危险性类别是第 3.2 类中闪点液体,无色液体,有酒香,溶于水、醇、醚、苯、氯仿等多数有机溶剂,相对密度(水 = 1):0.79,相对密度(空气 = 1):2.07,闪点 12 ℃,爆炸极限:2%~12.7%,异丙醇可用于香料、制药、涂料等[1]。近年来,我国石油化工产业得到迅猛发展与之而来的就是装置罐区设备型式越来越多、设备容积越来越大,从而对管道布置、罐区消防等均提出了更高的要求。可燃液体罐区一般为易燃、易爆、有毒,一旦出现火灾等事故,将会造成巨大的经济损失,并对罐区周围人员的生命形成威胁。异丙醇的风险识别通常为:储罐、阀门和泵等泄漏或破裂导致有毒物挥发;管道、阀门破损发生泄漏引起火灾;风险类型依据有毒有害物质扩散的缘由,主要有:火灾、爆炸和泄漏。因此,在进行可燃液体罐区设计时,安全这根弦要时刻绷紧,既要选择合适的储罐型式,满足标准规范的要求,又要充分满足管道、消防等设施的设计要求,做到工艺合理、布置合规、安全第一、避险通畅[2]

一、异丙醇的储存现状

按照国家规范[3]来定义,异丙醇为甲B类液体;据规范[4]来选择,其储罐型式应为浮顶罐或内浮顶罐。甲类和乙类液体通常使用内浮顶储罐来储存,国内目前就内浮顶而言有两种结构:一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶,另一种是拼装成型的铝合金浮顶。内浮顶罐兼具了拱顶储罐和外浮储罐的优点,可有效抑制液体挥发。但是它独特的结构也带来了新的问题,那就是,其浮顶储罐浮盘上的气体不会像拱顶罐那样可以在短时间内越过爆炸浓度范围达到饱和,也不会像外浮顶罐那样气体马上散到大气中。据有关文献报道,通过对国内外83起典型储罐火灾案例的统计分析,内浮顶储罐火灾事故占比为37%[5]。据统计,世界范围内242起油罐火灾事故中,因雷击造成的占总数的33%[6]。例如国内的1989年8月12日发生在青岛黄岛油库的特大火灾,以及2001年6月7日美国Orion Norco炼油厂的储油罐火灾。

二、储罐及罐区的考虑

1.储罐

据以上现状考虑,储罐在设计时需特别考虑的便是防雷的效果,非金属罐导电性差,雷击时容易产生电火花,且在火灾时难以扑灭。上述的黄岛油库事故便是非金属罐雷击事故,自此,规范[4]要求储存罐存容积大于200m3的甲B、乙A类液体使用金属浮舱式或内浮顶罐。

苏波尼等人[6]建立闪电和浮顶罐的模型,并计算闪电击中不同尺寸油罐的概率,其作为为数不多的针对雷电击中储罐的研究,给出了具有参考意义研究结果:当钢板厚度大于6.5mm时,无论油罐容积大小,钢板(罐体)被雷电烧穿的概率都是微乎其微的。对于材料的选定,钢材事故承受力较强且相对于铝合金材料一次造价相对便宜,缺点在于需要做特殊的防腐处理以及每三年需要做一次防腐处理,维修费较高;铝合金材料优点在于无需做防腐处理耐腐蚀性强且质量相对较轻,再者铝合金对辐射热的反射性强,做顶盖时能有效减少介质挥发损失。但是从安全角度出发,铝合金熔点比钢板低,抗雷击效果较差。

内浮顶罐的填充系数为0.85,储罐罐壁高度应根据容积要求,进行各种液位推算、抗震计算,选出合理的罐壁高度[7],从而合理设计储罐。

针对浮顶或内浮顶储罐一般有以下安全设施:泡沫发生器、通气孔、静电导出装置、防转钢绳、扩散管、透光孔和量油孔、排污孔、梯子和栏杆、人孔、防雷和防静电接地等,在储罐使用过程中,这些安全设施要求保持完好的状态。

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