液化烃球罐区注水设计方法研究

刘雪娇

摘要：为解决液化烃球罐区注水环节存在的注水口位置设置不一、注水设计粗糙随意的问题，规避注水设计不当造成的风险因素，保障装置的平稳、顺畅运行。文章简要阐述案例项目背景，探讨液化烃球罐区注水操作的正确方法，归纳可行的设计举措，从注水口位置确定、注水阀防漏操作、注水泵流量、压力设计等方面进行深入探讨，希望能为相关从业者提供借鉴。

关键词：液化烃；球罐区；注水方法

前言：液化烃是我国石油化工企业中极为重要的原料类型，可以用于裂解制乙烯、丙烯，也可以当做燃料提供生产动力，其自身具有较为鲜明的易燃易爆性质，危险性评定为甲A类，气相密度大于空气，若存储不当发生泄漏，是非常容易出现火灾、爆炸事故的。为解决该种问题，很多企业会选择注水方式进行阻隔防护，如何优化注水设计细节，减少注水操作风险，是注水过程中必须关注的焦点问题。

1案例项目概况

为直观说明液化烃球罐区注水设计方法，本文引入某石化公司实际运行案例辅助阐述，案例企业共设置79台液化烃储罐，注水口位置设计不一，主要球罐区情况分述如下：

（1）石油二厂球罐注水点位于紧急切断阀与罐体之间，配备远程控制阀、手动切断阀、止回阀等，采用固定式连接方式。

（2）石油三厂配备单独注水泵，注水口位置与石油二厂一致，同样设置有止回阀、手动切断阀，但没有远程控制功能。

（3）乙烯化工厂注水线直接引自消防水总管，注水点位于紧急切断阀之前，配备止回阀、手动切断阀，但没有远程控制功能。

（4）烯烃厂，存储温度在0℃以下，注水口位于紧急切断阀前，设有止回阀、手动切断阀，同样没有远程控制功能。
2液化烃球罐区注水流程分析

2.1储罐注水口设置

储罐注水口位置设计环节，主要参考了中石化建[2011]518号《液化烃球罐区注水系统设计规定》、中石油企业标准Q/SY1719-2014《液化烃储罐应急技术规范》所述内容。结果发现二者在注水口设计上存在较大差异，前者倾向于将注水口设置在紧急切断阀之前，这与案例项目乙烯化工厂、烯烃厂的做法是一致的；后者则倾向于将注水口放置在紧急切断阀、罐体之间[1]，以确保紧急切断阀关闭状态下，注水操作仍旧能够正常进行，这与案例项目石油二厂、石油三厂的做法是相同的，后期要跟踪关注SH 3136-2003《液化烃球形储罐安全设计规范》修订情况，及时根据统一标准改进注水口设置方法。

2.2注水阀防泄漏措施

中石油、中石化有关液化烃储罐设计规范文件中，还对注水阀设计细节进行了阐述，二者的共同点较为明确，要求注水阀使用远程控制方法，且管路上配备单向阀，避免液化烃和水互相倒串。据此对案例企业石油三厂、乙烯化工厂、烯烃厂提出整改建议。注水环节还需要采取一定的措施防止泄漏，配备球阀作为紧急切断阀，阀门构件必须符合ANSI/API 607防火标准，即使在火灾情况下也能进行手动操作。阀门的其他配件，如轴承、键销等，均要采用钢制构件，法兰接口部位泄漏风险较高，应当使用金属缠绕垫片进行密封，严禁使用石棉材料。若当地气温较低，正式注水操作环节还需要采取保温举措，避免水体冻结带来不便。

3液化烃球罐区注水泵流量及压力设计

3.1设计原则

注水泵流量及压力同样是液化烃球罐区注水设计的要点问题，实施环节要确保注入水量与泄漏量持平，或稍大于泄漏量，以此形成阻隔效应避免液化烃出漏，跟踪观察球罐液位情况，当其液位稳定，且漏出液体完全为水后即可停止，据此确定最小水量指标，防止泄漏病害加重。此外，注水环节还必须保持一定压力，具体压力值视情况而定，通常情况下要大于沿程阻力、局部阻力，以及破损压力、升高位能等的总和。如果球罐内部包含多个液化烃品种，那么还需要考虑最恶劣条件下的状态，选取压力最高值作为设计标准。

3.2注水量及流速设计

考虑到液化烃球罐运行过程中，进出管线法兰、阀门部位是最容易发生泄漏病害的，因此可以对密封破损部位进行转换，将其看作容器壁开口进行分析，泄漏量按照下式计算：

其中为泄漏量；为流量系数；为泄漏部位面积；、分别代表气相饱和蒸气压和大气压；为泄漏介质密度；为高差，计算时用球罐最高液位减去泄漏部位标高即可；为重力加速度。同时关注注水流速问题，通过合理设计减少静电积蓄风险，本文中使用1.5～2.5m/s。

3.3注水压力设计

由于球罐中存储的液体介质性质较为特殊，因此注水环节需要特别关注压力设计问题，可以直接接入稳高压消防水管，管网系统压力值通常维持在0.8MPa左右，完全能够支持操作压力在0.4MPa以下的球罐注水操作[2]。部分储罐如丙烯、丙烷储罐中，需要的注水压力较大，操作时可以使用物料泵辅助增压，确保设计方案可行性和适配性。

结论：综上所述，注水操作是提升液化烃球罐防漏性能的常用举措，能够较好地解决液化烃外漏问题，保证石油化工生产工序的顺利推进。实践中务必要正视其功能价值，结合国家、行业标准，科学设置储罐注水口位置，做好注水阀防漏管理，合理设计注水泵流量及压力， 同时考虑各种风险因素，制定系统化的应急预案，确保液化烃球罐的平稳运转。

参考文献：

[1]沈艳霞.正丁烷罐区设计及注意事项[J].内蒙古石油化工,2021,47(08):28-30.

[2]葛友汇.液化烃球罐自动脱水技术的分析与应用[J].化工管理,2020(31):144-146.

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作者简介：刘雪娇（1990.09）女、汉族，籍贯：辽宁抚顺，学历：本科，中国昆仑工程有限公司沈阳分公司 工程师，研究方向：油气储运工程 。