涂 瑞，杜 龍，胥 永，王召啟

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330031）

據(jù)中國硫酸工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，我國工業(yè)硫酸裝置總產(chǎn)能已達(dá)1.28 億t/a，其中硫黃制酸裝置總產(chǎn)能為5 611 萬t/a，冶煉制酸裝置總產(chǎn)能為4 609 萬t/a，硫鐵礦制酸裝置總產(chǎn)能為2 324萬t/a。硫酸是重要的基本化工原料之一，硫酸儲罐區(qū)是硫酸生產(chǎn)裝置的重要配套設(shè)施，因不同規(guī)范的要求不同，導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位和執(zhí)法部門對儲罐的容積、間距及其配套設(shè)施存在若干爭議。筆者對硫酸儲罐區(qū)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和探討，并對設(shè)計(jì)規(guī)范提出了修訂建議。

1 硫酸和發(fā)煙硫酸的性質(zhì)

不同的規(guī)范中，硫酸和發(fā)煙硫酸的技術(shù)要求和性質(zhì)歸類存在一定差異。GB/T 534—2014《工業(yè)硫酸》中對濃硫酸的技術(shù)要求為w(H2SO4)92.5%，98.0%，發(fā)煙硫酸的技術(shù)要求為游離SO3(w)20.0%，25.0%和65.0%[1]。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄（2015 版）實(shí)施指南（試行）》的附件《危險(xiǎn)化學(xué)品分類信息表》[2]，硫酸和發(fā)煙硫酸性質(zhì)見表1。根據(jù)GB 12268—2012《危險(xiǎn)貨物品名表》[3]，硫酸和發(fā)煙硫酸屬于第8類腐蝕性物質(zhì)，其中硫酸的包裝類別為Ⅱ類，發(fā)煙硫酸的包裝類別為Ⅰ類。

表1 硫酸和發(fā)煙硫酸性質(zhì)一覽表

2 火災(zāi)危險(xiǎn)性類別判定存在的問題

2.1 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類參照規(guī)范

在硫酸儲罐區(qū)的工程設(shè)計(jì)中執(zhí)行或參考執(zhí)行的規(guī)范有GB 50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[4]、GB 50630—2010《有色金屬工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[5]、GB 50160—2008（2018年版）《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[6]、GB 50880—2013《冶煉煙氣制酸工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]、GB 50565—2010《紡織工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[8]。由于各規(guī)范的編制背景和應(yīng)用行業(yè)不同，對硫酸生產(chǎn)和儲存裝置的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類存在不同的定義，硫酸儲罐區(qū)工程設(shè)計(jì)過程中遇到的儲罐容積、間距等問題皆因此產(chǎn)生。

2.2 火災(zāi)危險(xiǎn)性類別的判定

在不同的規(guī)范中，發(fā)煙硫酸的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別判定不存在爭議，均歸為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性類別物質(zhì)。

硫酸的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別在不同規(guī)范中的判定有所不同，存在較多爭議。GB 50565—2010 中將稀硫酸定為丁類，將濃硫酸定為乙類，而GB 50630—2010 則將硫酸定為丙類。需要強(qiáng)調(diào)的是，上述硫酸火災(zāi)危險(xiǎn)性類別的來源均為相應(yīng)規(guī)范的條文說明，不屬于規(guī)范中的正文，亦不屬于規(guī)范中的強(qiáng)制性條文，條文說明不具備與規(guī)范正文同等的效力。

GB 50016—2014（2018年版）為火災(zāi)危險(xiǎn)性類別判定的依據(jù)來源，其對丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性類別物質(zhì)的特征描述為：閃點(diǎn)不小于60 ℃的液體、可燃固體。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書 通用卷（第三版）》[9]和表1，硫酸屬于不燃性物質(zhì)，此外，硫酸無閃點(diǎn)，因此硫酸不屬于GB 50016—2014（2018年版）中的丙類物質(zhì)。在GB 50630—2010發(fā)布之前，國內(nèi)硫酸生產(chǎn)和儲存裝置的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別基本都按照丁、戊類執(zhí)行，我國硫黃制酸行業(yè)配套的硫酸儲罐火災(zāi)危險(xiǎn)性類別亦按丁、戊類執(zhí)行。

2.3 儲罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB 50880—2013 中籠統(tǒng)地要求硫酸儲罐區(qū)各種間距設(shè)置、儲罐容積及數(shù)量、儲罐排數(shù)、圍堰高度等必須符合GB 50630—2010、GB 50016—2014（2018年版）和GB 50160—2008（2018年版）中的有關(guān)規(guī)定，但上述3 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)性類別的不同，對儲罐數(shù)量和間距要求是不同的。

在GB 50630—2010 的條文說明中，將“硫酸的生產(chǎn)、使用、存貯區(qū)域”的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類定為丙類。按照此分類，GB 50016—2014（2018年版）對儲罐區(qū)總?cè)莘e（不得超過25 000 m3）、儲罐成組布置時單罐最大容量（500 m3）、滅火系統(tǒng)（單罐容量大于1 000 m3的固定頂罐應(yīng)設(shè)置固定式泡沫滅火系統(tǒng)）的要求顯然不適用于大中型硫酸裝置。筆者認(rèn)為，GB 50016—2014（2018年版）中甲、乙、丙類液體儲罐設(shè)計(jì)規(guī)范主要適用于可燃液體儲罐，對因介質(zhì)具有氧化性而將其歸類為乙類或丙類液體的儲罐設(shè)計(jì)適用性較差，如發(fā)煙硫酸（乙類）儲罐顯然也不能按GB 50016—2014（2018年版）要求設(shè)置固定式泡沫滅火系統(tǒng)。

根據(jù)GB 50880—2013 的要求，成品酸庫的儲酸量應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸方式、運(yùn)輸能力、銷售半徑等因素確定，儲存周期宜取15～30 天。我國冶煉煙氣制酸裝置的產(chǎn)能最大超過160 萬t/a，硫酸庫的儲存規(guī)模普遍超過8 萬t，如按丙類設(shè)計(jì)，則勢必出現(xiàn)儲罐數(shù)量多、占地面積大、造價(jià)高、管理復(fù)雜等問題，GB 50016—2014（2018年版）作為最基礎(chǔ)的防火規(guī)范，無法滿足硫酸工業(yè)裝置大型化發(fā)展的需求。

3 硫酸儲罐區(qū)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

硫酸不屬于易燃易爆物質(zhì)，主要危險(xiǎn)性是其具有腐蝕性。對硫酸儲罐而言，儲存溫度為常溫時，會在碳鋼容器表面形成致密的鈍化膜，因此大中型硫酸儲罐均采用碳鋼材質(zhì)，使用壽命均在20年以上，管道材質(zhì)可以選擇鑄鐵管、厚壁鋼管或316 不銹鋼鋼管，均具有良好的耐腐蝕性。

盡管某企業(yè)在硫酸儲罐檢維修過程中出現(xiàn)了爆燃事故，但是事故本身屬于違規(guī)操作，將濃硫酸用水稀釋為稀硫酸，對碳鋼造成腐蝕生成了具有易燃性的氫氣，同時檢維修過程中也沒有執(zhí)行《工貿(mào)企業(yè)有限空間作業(yè)安全管理與監(jiān)督暫行規(guī)定》和《有限空間作業(yè)安全指導(dǎo)手冊》，即在有限空間內(nèi)作業(yè)應(yīng)執(zhí)行“先通風(fēng)、再檢測、后作業(yè)”的安全要求。此類維護(hù)失誤、管理不力的違章操作具有較大的偶然性，筆者認(rèn)為這不是將硫酸生產(chǎn)、使用和貯存場所的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別劃分為丙類的充分依據(jù)。

從硫酸性質(zhì)出發(fā)，筆者認(rèn)為w(H2SO4)92.5%，98%硫酸儲罐的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別也不宜參照GB 50630—2010 的條文說明劃分為丙類，宜按丁類、戊類火災(zāi)危險(xiǎn)性類別設(shè)計(jì)。硫酸儲罐區(qū)的容積不應(yīng)參考GB 50016—2014（2018年版）設(shè)計(jì)，因?yàn)?5 000 m3的庫區(qū)容積不能滿足硫酸裝置大型化的需求。

鑒于GB 50880—2013 提及可參照GB 50160—2008（2018年版），同時GB 50160—2008（2018年版）給出的較硫酸更為危險(xiǎn)的可燃液體儲罐，允許庫區(qū)容積大于等于50 000 m3，因此硫酸儲罐區(qū)的容積可參考該規(guī)范設(shè)計(jì)。

以年產(chǎn)硫酸146 萬t，平均日產(chǎn)硫酸4 270 t 的某硫酸廠為例，其硫酸儲罐區(qū)設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 典型硫酸儲罐區(qū)配置示意

該硫酸儲罐區(qū)設(shè)計(jì)如下：

1）設(shè)置10 個同規(guī)格的10 000 t 硫酸儲罐，規(guī)格為直徑D=20 m，罐高H=18.8 m，總?cè)莘e55 000 m3，儲存周期約23 天，儲罐數(shù)量符合GB 50160—2008（2018年版）規(guī)定的“當(dāng)含有單罐容積大于或等于1 000 m3且小于10 000 m3的儲罐時，儲罐的個數(shù)不應(yīng)多于16 個”的要求，總?cè)莘e符合GB 50160—2008（2018年版）規(guī)定的“固定頂罐組的總?cè)莘e不應(yīng)大于120 000 m3”的要求。

2）設(shè)置圍堰（采用不燃材料），圍堰規(guī)格為141 m×64.5 m×2.0 m，罐壁到圍堰的間距為9.5 m，大于0.5H，均符合GB 50160—2008（2018年版）的要求。

3）儲罐間距參照GB 50016—2014（2018年版）中4.2.2 條附注6，按5.5 m 進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4）圍堰內(nèi)設(shè)計(jì)排水溝，設(shè)污水收集池（兼事故中和池）和排污泵。

5）儲罐區(qū)設(shè)8 組踏步。

6）儲罐區(qū)內(nèi)設(shè)置洗眼器、淋洗器。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

根據(jù)中國硫酸工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2021年我國硫酸生產(chǎn)開工企業(yè)總計(jì)304 家，其中產(chǎn)量100 萬t 以上的生產(chǎn)企業(yè)33 家，企業(yè)數(shù)量同比增加6 家，總產(chǎn)量5 054 萬t，占比46.2%；產(chǎn)量30 萬t 以上的大中型企業(yè)108 家，占比78.8%。硫酸生產(chǎn)大型化趨勢明顯，相應(yīng)酸庫儲量隨之增大。2021年我國硫酸企業(yè)規(guī)模統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 2021年我國硫酸企業(yè)規(guī)模統(tǒng)計(jì)

據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)大型煙氣制酸企業(yè)硫酸罐區(qū)情況見表3。

表3 大型煙氣制酸企業(yè)硫酸罐區(qū)基本信息

按照GB 50880—2013 設(shè)計(jì)的大型冶煉煙氣制酸企業(yè)單個酸庫儲量基本大于25 000 m3。根據(jù)上述生產(chǎn)實(shí)踐情況，筆者認(rèn)為儲罐總?cè)莘e大于25 000 m3，單罐容積大于500 m3，硫酸（非發(fā)煙硫酸）儲罐區(qū)未設(shè)置固定式泡沫滅火系統(tǒng)是可行的。

5 結(jié)語及建議

火災(zāi)危險(xiǎn)性類別、單罐容積和儲罐總?cè)莘e是影響硫酸儲罐區(qū)設(shè)計(jì)的重要因素，特別是火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，宜根據(jù)硫酸本身的性質(zhì)調(diào)整現(xiàn)有規(guī)范的不適宜處，亟需對上述規(guī)范進(jìn)行修訂并協(xié)調(diào)統(tǒng)一，或?qū)ｉT編制適用于硫酸儲罐的設(shè)計(jì)規(guī)范。

隨著硫酸裝置的大型化，現(xiàn)有的硫酸儲罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范存在不適宜現(xiàn)象，按原有規(guī)范生搬硬套進(jìn)行設(shè)計(jì)和安全檢查是不合理的。設(shè)計(jì)規(guī)范是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，現(xiàn)階段我國大中型硫酸儲罐區(qū)設(shè)計(jì)宜綜合 GB 50880—2013、GB 50016—2014（2018年版）和GB 50160—2008（2018年版）進(jìn)行設(shè)計(jì)。