0236-2010 液化石油气球形储罐及附属设施设计规定.doc

Q/SY中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ 02362010液化石油气球形储罐及附属设施设计规定Design Specification of Liquefied Petroleum Gas Spherical Tanks and Auxiliary Facilities2010 - 07 - 01发布2010 - 08 - 01实施中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司 发布Q/SY TZ 02362010目次前言III引言IV1范围12规范性引用文件13术语和定义14球罐的设计24.1基本规定24.2球壳及其受压元件的材料24.3球罐的结构24.4球罐的开口34.5球罐的制造与组焊35安全附件45.1总体要求45.2安全阀45.3压力检测仪表45.4液位检测仪表45.5温度计45.6梯子平台56阀门及工艺管线56.1设计原则56.2进口工艺管线56.3出口工艺管线56.4切水工艺管线56.5注水工艺管线56.6气相平衡工艺管线56.7放空工艺管线66.8取样口66.9其它67控制系统68厂区布置及消防系统68.1设计依据68.2厂区布置68.3球罐区布置78.4防护墙78.5消防系统88.6检测系统和静电释放89装卸栈台的要求8附录A（资料性附录）液化石油气球罐及附件流程图9前言本标准依据GB/T 1.1-2009规定的起草规则编制。本标准由塔里木油田公司标准化技术委员会提出。本标准由质量安全环保处归口。本标准起草单位：中国石油塔里木油田公司、兰州石油机械研究所。本标准主要起草人：李循迹、陈东风、邹应勇、雷霆、任天树、寇国、宣培传、赵现如、刘福录、朱保国、王万磊。引言为规范中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司液化石油气球罐及附属设施的设计，提高液化石油气球罐及附属设施的使用安全性，避免或减少事故的发生，特制定本标准。本标准主要内容包括液化石油气球罐的设计条件、材料选择、结构设计及设计对制造、安装的技术要求以及与球罐相连的安全附件、阀门、仪表、管线、消防等相关附属设施的设计。10液化石油气球形储罐及附属设施设计规定1 范围本标准在GB 12337的基础上规定了液化石油气钢制球形储罐（以下简称球罐）设计的特殊要求。本标准适用于中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司油气储运及炼化设施中液化石油气球罐及附属设施的设计。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 150 钢制压力容器GB 713 锅炉和压力容器用钢板GB 6479 高压化肥设备用无缝钢管GB 9948 石油裂化用无缝钢管GB 12337 钢制球形储罐GB 50094 球形储罐施工及验收规范GB 50116 火灾自动报警系统设计规范GB 50160 石油化工企业设计防火规范GB 50183 石油天然气工程设计防火规范GB 50219 水喷雾灭火系统设计规范GB/T 985.1 气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口GB/T 985.2 埋弧焊的推荐坡口GB/T 8163 输送流体用无缝钢管GB/T 17261 钢制球形储罐型式与基本参数JB 4726 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB 4727 低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件SY 5985 液化石油气安全管理规程TSG R0004 固定式压力容器安全技术监察规程3 术语和定义GB 12337界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1液化石油气一种低碳数的烃类混合物，其组成主要有丙烷、丙烯、丁烷等。在常温常压下为气体，只有在加压和降温条件下，才转化为液体。3.2装量系数液化石油气球罐规定的设计储存量与球罐几何容积的比值。液化石油气球罐的装量系数不得大于0.9。4 球罐的设计4.1 基本规定4.1.1 设计压力的确定球罐的设计压力，取工作压力的1.051.15倍。球罐的工作压力，按照不低于50时混合液化石油气组分的实际饱和蒸气压来确定，设计单位在设计图样上注明限定的组分和对应的压力；若无实际组分数据或者不做组分分析，其规定温度下的工作压力不得低于表1的规定。表1 常温储存混合液化石油气球罐规定温度下的工作压力混合液化石油气50饱和蒸气压力规定温度下的工作压力无保冷设施有保冷设施小于或者等于异丁烷50饱和蒸气压力0.68MPa可能达到的最高工作温度下异丁烷饱和蒸气压力大于异丁烷50饱和蒸气压力，小于或者等于丙烷50饱和蒸气压力1.70MPa可能达到的最高工作温度下丙烷饱和蒸气压力大于丙烷50饱和蒸气压力2.04MPa可能达到的最高工作温度下丙烯饱和蒸气压力4.1.2 设计温度的确定球罐的设计温度必须考虑环境温度对球壳金属温度的影响，设计温度不应低于球壳在工作状态下可能达到的最高温度。对于0以下的金属温度，设计温度不应高于球壳可能达到的最低温度。4.2 球壳及其受压元件的材料4.2.1 球壳及其受压元件用材料的选择应考虑球罐的使用条件（如设计温度、设计压力、介质特性等)、材料的焊接性能、球罐的制造工艺和组焊要求以及经济合理性。4.2.2 液化石油气球罐应考虑H2S应力腐蚀的影响。介质中H2S含量不得超过80mg/m3，超过时，应选用抗H2S应力腐蚀的钢材。4.2.3 球壳用钢板Q245R、Q345R和Q370R应符合GB 713的相关规定，且应在正火状态下使用。4.2.4 球罐用锻件应符合JB 4726或JB 4727的相关规定。人孔锻件为级，大于或等于DN200的接管和法兰锻件应不低于级，其余接管和法兰锻件应不低于级。球罐的接管及法兰宜采用低温钢锻件。4.2.5 球罐用无缝钢管（10、20、Q345）应符合GB 6479、GB/T 8163和GB 9948的相关规定。4.2.6 球罐受压元件材料除应符合相应的材料标准外，还应符合GB 150、GB 12337和TSG R0004的规定，当有其它特殊要求时，应在设计文件中注明。4.3 球罐的结构4.3.1 球罐的结构及尺寸应参照GB/T 17261确定。4.3.2 球壳由各带及上、下极组成。球壳板最小宽度应不小于500mm。4.3.3 球壳板坡口形式可参照GB 12337附录C或按GB/T985.1、GB/T985.2要求确定。4.3.4 球罐应设置隔热层。4.3.5 支柱与球壳的连接为赤道正切式或相割式。支柱与球壳连接处应优先采用U形托板结构型式。如图1所示。图1 U形托板结构型式4.3.6 每个支柱均应设置通气孔，通气孔端部开口应垂直向下。4.3.7 支柱需设置防火层，其耐火极限应不低于3h。4.3.8 支柱上接地装置数量应不少于支柱数量的一半。接地电阻应不大于10。4.4 球罐的开口4.4.1 在满足工艺要求的情况下，尽可能减少球罐底部的开口数量。4.4.2 球罐第一道密封面应采用法兰连接，不得采用螺纹连接。4.4.3 球罐应设有安全阀、液位计、压力表及温度计等安全附件。 4.4.4 人孔应分别布置于上、下两极，气体放空接管应设置在罐顶。4.4.5 球壳与接管的焊缝应采用全焊透结构。4.4.6 球罐用法兰应采用带颈对焊凹凸面法兰，压力等级不应低于2.5MPa。4.4.7 球罐用垫片应采用带加强环的金属缠绕式垫片，不得使用石棉橡胶垫片。4.4.8 螺柱、螺母应选用专用级高强度组合。4.5 球罐的制造与组焊4.5.1 球罐的制造与组焊应符合GB 150、GB 12337、GB 50094、TSG R0004和设计文件的要求。4.5.2 球壳的焊接接头以及直接与球壳焊接的焊接接头，应选用低氢型焊条。5 安全附件5.1 总体要求球罐应根据工艺的要求，采用技术先进、性能可靠的计量、数据采集、安全泄放、监控、报警等安全附件对球罐进行监控及管理。所选安全附件应适用于球罐的设计压力及设计温度，并能满足液化石油气的使用要求。当安全附件必须安装在罐顶时，应布置在罐顶操作平台内。5.2 安全阀5.2.1 球罐应设置两个或两个以上的安全阀。任意一个安全阀的排放能力，应大于或等于球罐的安全泄放量。排放能力和安全泄放量按照GB 150的有关规定进行计算。5.2.2 安全阀应选用弹簧封闭全启式安全阀。5.2.3 两个或两个以上的安全阀装设在球罐的一个连接口时，该连接口的截面积，应不小于安全阀的进口截面积之和。5.2.4 如果设置两个或两个以上的安全阀时，安全阀的整定压力宜有梯度，但不得大于球罐的设计压力。5.2.5 安全阀与球罐之间应安装全通径球阀。球阀必须全开，并应铅封或锁定。5.2.6 安全阀排放口应接至火炬系统。同时，应考虑排放时对火炬系统的冲击。5.3 压力检测仪表5.3.1 罐顶应设置就地压力表和压力变送器，并设压力高限报警。5.3.2 球罐压力表的安装位置，应保证在最高液位时能测量气相的压力，并便于观测和维护。压力变送器应与压力表共用一个接口。5.3.3 压力表与球罐之间应安装针形阀，不得连接其它用途的任何配件或接管。5.3.4 压力表的准确度等级不低于1.6级。5.3.5 压力表盘刻度极限值应为设计压力的1.53.0倍，表盘直径不得小于150mm。5.4 液位检测仪表5.4.1 球罐应设置就地和远传两套独立的液位计。5.4.2 就地液位计应采用磁翻板液位计，不得采用玻璃板式液位计。磁翻板液位计根阀宜采用双截断阀（简称DBB阀）。5.4.3 远传液位计宜采用伺服液位计，应具有高、低液位报警功能，并设置罐底显示器。5.4.4 就地液位计应安装在便于观察的位置，宜安装在球罐内置式联合梯子侧。5.4.5 液位计上最高和最低安全液位，应作出明显的标志。5.4.6 液位计应选用夹套型或保温型结构的液位计。5.5 温度计5.5.1 球罐应设置就地和远传温度计。5.5.2 温度计应安装在球罐底部，应保证在最低液位时仍能测量液相的温度且便于观测和维护。5.6 梯子平台5.6.1 梯子平台宜采用楼梯内置式联合梯子结构。5.6.2 踏步应采用斜格栅板，均匀布置，高度为200mm，宽度不小于700mm。梯子升角宜为45。5.6.3 联合梯子顶部需设置吊臂，便于安全阀等的吊装。6 阀门及工艺管线6.1 设计原则球罐阀门及管线设计应根据工艺的要求，设置进口工艺管线、出口工艺管线、切水工艺管线、气相平衡管线、紧急放空管线以及与上述相配套的注水工艺管线、液相回流管线、取样管线等，参见附录A。球罐阀门与管件的压力等级不应低于2.5MPa，严禁选用铸铁阀门。6.2 进口工艺管线6.2.1 球罐的进口工艺管线宜从罐底接入。若必须从罐顶接入时，应将接管延伸至距罐底200mm处且不小于管口直径。6.2.2 进口工艺管线的根部阀应安装紧急切断阀。6.2.3 进口工艺管线在紧急切断阀前，应安装止回阀。6.2.4 进口工艺管线的控制阀门宜为全通径耐低温球阀，宜设置在防火堤外部。6.2.5 进口工艺管线的罐内管口处应采用防冲挡板结构。6.3 出口工艺管线6.3.1 出口工艺管线的根部阀应安装紧急切断阀。6.3.2 出口工艺管线在紧急切断阀后，应安装过流量切断阀。6.3.3 出口工艺管线的控制阀宜为全通径耐低温球阀，宜设置在防火堤外部。6.4 切水工艺管线6.4.1 切水管线根部阀应安装紧急切断阀。6.4.2 切水系统应采取分级排放二次脱水系统，即先将球罐内的污水排放至切水罐，再从切水罐排放至残液罐或污水池。6.5 注水工艺管线6.5.1 注水管线宜设置在切水管线上。6.5.2 注水管线应单独设置注水泵，扬程和流量应满足事故状态下的需求。6.5.3 注水管线应设置止回阀。6.6 气相平衡工艺管线6.6.1 球罐的气相平衡管线应从罐顶接出。6.6.2 气相平衡管线的根部阀应安装自动控制阀门（常开）。6.6.3 气相平衡管线宜架空铺设，避免低处积液。6.7 放空工艺管线6.7.1 球罐的放空工艺管线应从罐顶接出。6.7.2 球罐放空管线应安装自动控制阀门（常闭）。6.7.3 自动控制阀门与球罐之间应安装全通径耐低温球阀。阀门应全开，并应铅封或锁定。6.7.4 放空管线排放口应接至火炬系统。放空排放时应考虑对火炬系统的冲击。6.7.5 放空管线应采用10或Q345D钢管。6.8 取样口6.8.1 取样口应设置在出口工艺管线紧急切断阀后的垂直管段。6.8.2 取样管线设置双阀。 6.8.3 取样口放空管线应引至罐顶放散。6.8.4 取样口不应布置在磁翻板液位计的正下方。6.8.5 取样口不得引入化验室。6.9 其它6.9.1 封闭且容积大于2升的工艺管道优先考虑设置管道安全阀，管道安全阀下设置根部球阀。6.9.2 管线支撑宜采用导向或管卡支撑，禁止管线和支撑件直接焊接。6.9.3 管线、阀门、仪表伴热方式取决于现场实际情况，推荐采用水伴热或防爆电伴热加保温。7 控制系统7.1 ESD系统和DCS控制系统宜互相独立，根据现场情况全厂设置多个紧急停车按钮。7.2 罐底进口、出口、切水、罐顶气相平衡管线的紧急切断阀均为事故关，罐顶紧急放空阀为事故开，参与安全联锁控制，以上五个气动紧急切断阀受ESD和DCS系统控制，ESD信号优先。7.3 仅有一个可燃气体探测器检测到可燃气体浓度达到爆炸下限的20%时，ESD系统只报警，不联锁控制。当两个或两个以上可燃气体探测器检测到可燃气体浓度达到爆炸下限40%时，报警并立即启动安全联锁停车。7.4 当罐内液化石油气充装量达到80%时，应高液位报警；当充装量达到85%时，进口紧急切断阀自动关闭。7.5 当罐内液化石油气充装量降至10%时，应低液位报警；当充装量降至5%时，出口紧急切断阀自动关闭。7.6 高低液位报警及联锁应考虑上下游工艺生产流程的要求。8 厂区布置及消防系统8.1 设计依据液化石油气球罐区(以下简称球罐区)布置及消防系统设计应按照GB 50183、GB 50160、GB 50116、GB 50219和SY 5985的相关规定进行。8.2 厂区布置8.2.1 液化石油气站场应布置在人员集中场所及明火或散发火花地点的常年最小频率风的上风侧。8.2.2 球罐区不应紧靠排洪沟布置。8.2.3 球罐区的管道应架空或沿地敷设，不应用管沟敷设。8.2.4 球罐与其他工艺装置的最小防火间距，应符合表2的规定。8.2.5 仪表控制间应设置防爆仪表及电气设备，且仪表控制间室内地坪应比室外地坪高0.6m。表2 球罐与其他工艺装置的最小防火间距工 艺 装 置液化石油气球罐（m）甲、乙类厂房和密闭工艺装置（设备）60有明火的密闭工艺设备及加热炉85有明火或散发火花地点（含锅炉房）100敞口容器和除油池（m3）30443055全厂性重要设施85火车装卸鹤管45汽车装卸鹤管40辅助生产厂房及辅助生产设施6010kV及以下户外变压器65可能携带可燃液体的高架火炬90注1：全厂性重要设施时指集中控制室、马达控制中心、消防泵房和消防器材、35kV及以上的变电所、自备电站、化验室、总机房和厂部办公室，空压站和空分装置。注2：辅助生产厂房及辅助生产设施时指维修间、车间办公室、工具间、换热站、供注水泵房、深井泵房、排涝泵房、仪表控制间、应急发电设施、循环水泵房。8.3 球罐区布置8.3.1 液化石油气球罐区应布置在站场常年最小频率风的上风侧，并应避开不良通风或窝风地段。8.3.2 成组布置的球罐区，相邻组与组之间的防火距离（罐壁至罐壁）不应小于20m。8.3.3 球罐成组布置时，不应超过两排。组内的球罐个数不应超过12个，总容积不得超过20000m3。8.3.4 液化石油气球罐组内的球罐总容积大于6000m3时，球罐组内应设隔墙，单罐容积大于或等于5000m3时，应每罐一隔。8.3.5 液化石油气球罐组内球罐之间的防火距离应不小于相邻较大罐的直径。8.3.6 罐组周围应设置环形消防车道，道路宽度不应小于6m，路面上的净空高度不应低于5m。8.4 防护墙8.4.1 防护墙必须采用非可燃材料建造，且必须密实、闭合。8.4.2 每个球罐组的防护墙应设置不少于两处的人行踏步或台阶，并设置在不同方位。8.4.3 球罐中心到防护墙的距离应不小于球罐直径。8.4.4 进出球罐组的管线、电缆应从防护墙顶部跨越穿过。当必须穿过防护墙时，应设置套管并应采取有效封堵措施。8.4.5 罐区的防护墙高度不应低于0.6m，隔墙高度不应低于0.3m。8.4.6 防护墙内地面应设置自球罐基础外沿向防护墙方向不小于1%的排水坡度。排水井应设置水封。8.4.7 罐区地面面层应采取不发火花材料。8.4.8 砖、石、钢筋混凝土等材料防护墙内侧应涂刷防火涂料，耐火时间不低于4小时。8.4.9 液化石油气球罐防护墙内严禁绿化。8.5 消防系统 8.5.1 罐区应设置水喷雾固定式消防冷却水系统和辅助水枪，并应配置移动式干粉灭火设施。8.5.2 罐区的消防用水量应按球罐水喷雾固定式消防冷却用水量与移动式水枪用水量之和计算。8.5.3 水喷雾固定式消防冷却水系统的用水量计算，应符合下列规定：a) 着火罐冷却水供给强度不应小于0.15L/sm2，保护面积按其表面积计算；b) 距着火罐直径1.5倍范围内的邻近罐冷却水供给强度不应小于0.15L/sm2，保护面积按其表面积的一半计算。8.5.4 液化石油气球罐区的连续供水时间不小于6h。8.5.5 液化石油气球罐的水喷雾固定式消防冷却水系统用喷头应按球罐的全表面积布置，喷头应采用雾化