Проектирование резервуаров для хранения химикатов начинается с жидкости и ее надежных условий эксплуатации, а не с фотографии в каталоге или номинальной производительности. Полезное техническое задание определяет состав и примеси, диапазон концентраций, температуру, плотность, поведение паров, скорость передачи, ожидаемый срок службы, метод очистки, опасности на объекте и применимые нормативные требования. На основе этих исходных данных инженерная команда может выбрать материал и геометрию сосуда, определить пределы давления и вакуума, рассчитать нормативные и аварийные сбросные устройства, спланировать герметичность и указать требования к контролю. Ни одна марка нержавеющей стали или тип резервуара не являются безопасными для каждого химического вещества. Это руководство представляет собой основу для покупателя, помогающую задавать правильные вопросы; оно не является сводом правил проектирования, подтверждением совместимости или строительной спецификацией.
Сначала напишите химический и рабочий диапазон
Назовите точное вещество или смесь, паспорт безопасности поставщика, диапазон концентраций, содержание воды, примеси, ожидаемые продукты реакции и любые химические вещества для очистки или промывки. Совместимость может меняться в зависимости от температуры, аэрации, концентрации и следовых примесей. Укажите минимальную и максимальную рабочие температуры, возможный обогрев (греющий кабель), воздействие окружающей среды, циклы заполнения и опорожнения, максимальную производительность насоса, случаи гидроударов, а также то, будет ли сосуд находиться в помещении или на открытом воздухе. Определите нормальный запас, максимальный разрешенный уровень, полезный остаток, требуемый резерв и будущее расширение. Корпус номинальным объемом 40 000 л не равен 40 000 л полезного рабочего запаса с учетом свободного пространства над уровнем жидкости, штуцеров и эксплуатационных ограничений.
Для летучих, воспламеняющихся, токсичных, реакционноспособных или чувствительных к кислороду жидкостей специалисты предприятия по промышленной безопасности и охране окружающей среды должны определить обоснование опасности до приобретения резервуара. Отвод паров, контроль источников воспламенения, обнаружение утечек, аварийное реагирование и защита работников не могут рассматриваться как второстепенные вопросы. Требования безопасного хранения конкретного химического вещества должны определяться материалом изготовления, трубопроводами, контрольно-измерительными приборами, размещением и порядком эксплуатации. Стандартный каталог продукции не может служить основанием для установления этих пределов.
Выберите систему материалов, а не просто материал оболочки
Сравните материалы корпуса и смачиваемых частей с полным спектром воздействующих жидкостей, опираясь на обоснованные данные о химической совместимости, а в случаях, когда существует неопределенность, — на мнение квалифицированного специалиста по коррозии или материалам. Углеродистая сталь, нержавеющие стали, сталь с флизелиновым покрытием, стеклопластик и полиэтилен могут быть пригодны для одних условий эксплуатации и непригодны для других. “Нержавейка” не является универсальным решением для кислот, хлоридов, щелочей или горячих растворов. Если предлагается использование футеровки, определите порядок подготовки основания, метод нанесения, проверку на наличие дефектов, доступ для осмотра, способ ремонта, а также меры на случай выхода футеровки из строя. Если предлагается резервуар из полимера, учитывайте температуру, воздействие ультрафиолета, ползучесть, проникновение и совместимость соединительных элементов.
Укажите смачиваемые детали как систему: корпус, крышку, присадочный материал швов, штуцеры, клапаны, уплотнения насосов, указатели уровня, прокладки, шланги и крепеж при условии его воздействия. Разнородные материалы могут создать проблему коррозии или герметизации, даже если основной корпус совместим. Канадский центр гигиены и безопасности труда рекомендует использовать емкости для хранения, совместимые с материалом, и разделять несовместимые вещества; его руководство по хранению опасных материалов Это полезный принцип, хотя конкретные требования зависят от вида продукции и законодательства конкретной страны. Следует запрашивать сертификаты на материалы и четкие ограничения по условиям поставки, а не довольствоваться одной лишь пометкой, например “химостойкий”.”
Определяйте геометрию, вместимость, опоры и доступ в комплексе
Горизонтальный резервуар может быть целесообразен при ограничениях по высоте или в случае особой планировки технологического процесса; вертикальный резервуар, в свою очередь, позволяет сэкономить площадь пола. Ни одна из этих ориентаций не является по своей сути более безопасной или более подходящей для конкретного химического вещества. Необходимо оценить занимаемую площадь, фундамент и крепление, реакции опор в заполненном и пустом состоянии, тепловые деформации, доступ для осмотра, очистку, возможность слива, ограничения по транспортировке и маршрут замены. Если резервуар находится на открытом воздухе, учитывайте ветровые, сейсмические и погодные нагрузки, характерные для данного участка. Если резервуар окружен защитной насыпью или ограждением, убедитесь, что персонал по-прежнему имеет возможность осматривать клапаны, швы дна, опоры и приборы контроля уровня.
На фотографии Продукт для резервуара объемом 40 000 л, наполненного смолой на рисунке представлена горизонтальная конструкция из сборного стального профиля, а не утвержденный проект для неуказанного химического вещества. Заказчик должен подтвердить совместимость продукта, герметичность корпуса, систему вентиляции, меры локализации утечек, конструкцию опор, а также соответствие места установки заказанной конфигурации. Более широкий выбор вариантов см. в диапазон емкости резервуаров. На фотографии товара нельзя показать полностью установленную систему защиты.
Расчет размеров вентиляционных отверстий на основе достоверных эксплуатационных данных
Перед выбором любого вентиляционного клапана, регулятора защитного газа, соединения для рекуперации паров или аварийного сбросного устройства необходимо определить утвержденные пределы внутреннего и внешнего давления в резервуаре. Заполнение вытесняет пары, слив может создать вакуум, а нагрев или охлаждение изменяют объем свободного пространства над жидкостью. Образование паров, заблокированный выпускной канал, отказ системы подачи газа в режиме «открыто», воздействие огня или неконтролируемая реакция могут привести к возникновению дополнительных ситуаций. Ответственный инженер должен рассчитать нормативные и аварийные требования в соответствии с применимыми проектными условиями и направить сброс в подходящее место. Небольшое сопло или декоративный вентиляционный клапан не являются доказательством адекватной вентиляции.
Не увеличивайте уставку срабатывания клапана сброса для снижения выбросов без проверки фактической вместимости резервуара. Техническое обсуждение резервуаров для хранения Агентства по охране окружающей среды (EPA) предупреждает, что многие резервуары не выдерживают значительного внутреннего давления или вакуума и что параметры вентиляционных систем необходимо оценивать с учетом конструкции резервуара. Система контроля паров также должна быть оценена на предмет перепада давления, засорения, образования конденсата и возможности изоляции для технического обслуживания. Проектирование вентиляционных систем для работы с горючими или токсичными средами должно быть частью оценки опасностей на предприятии; покупатель не должен делать выводы о безопасности конструкции на основании чертежей другого объекта.
Следует спроектировать систему вторичной герметизации и водоотвода в рамках общей системы объекта
Система локализации должна перехватывать вероятные утечки из резервуара, патрубков, клапанов и соединительных трубопроводов, одновременно предотвращая смешивание несовместимых жидкостей и обеспечивая операторам безопасные условия для проведения осмотра и принятия мер реагирования. Определите применимые экологические нормы для конкретного химического вещества и места его нахождения. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) Руководство SPCC по вторичной защите Данное правило относится к хранению нефтепродуктов, подпадающих под регулирование, и не распространяется автоматически на все резервуары для химических веществ. В тех случаях, когда это правило применимо, в нём описываются требования к защитной оболочке для самого крупного резервуара для наливных грузов и к достаточному запасу высоты над уровнем осадка; к другим химическим веществам и объектам могут предъявляться иные требования. Не следует копировать расчёты, выполненные в соответствии с правилами для нефтепродуктов, в проекты, связанные с кислотами или смолами, без предварительной проверки их юридической применимости.
Уточните, кто проектирует плиту, дамбу, облицовку, отстойник, дренажную изоляцию, доступ для обнаружения утечек и систему отвода атмосферной воды. Проверьте химическую стойкость не только самого резервуара, но и поверхности удерживающей конструкции и стыков. Если предлагается использование двойной стенки, всё равно необходим четко определённый план мониторинга и осмотра межстенного пространства. Поверхностные воды или стоки от пожаротушения могут изменить сценарий удержания. Установите нормально работающие клапаны в местах, где утечку можно увидеть и безопасно изолировать. Отдельный Руководство по защитным ограждениям дозирующих резервуаров предназначена для меньших технологических масштабов; для установки для хранения сыпучих материалов требуется отдельный расчет и планировка с учетом конкретных условий площадки.
Перед оформлением заказа определитесь с режимом регулирования уровня и реакцией на переполнение
Определите нормальный рабочий уровень, верхний предел сигнализации, независимую защиту от переполнения (если это оправдано результатами оценки рисков), максимальную скорость наполнения, последовательность отключения при перекачке, а также меры реагирования на отказ измерительного прибора. Один только датчик уровня не является полноценной защитой от переполнения. Необходимо учесть, может ли измерительный прибор загрязниться продуктом, влияют ли пена или пары на его показания, а также как его можно будет проверить без излишнего вскрытия резервуара. Заполняющая линия, обратная линия, линия рециркуляции и соединительная арматура для разгрузки автоцистерн должны быть четко разграничены и обозначены.
В случае горизонтального цилиндра высота жидкости не пропорциональна объему линейно. При отображении уровня или составлении таблицы запасов необходимо учитывать фактическую геометрию, мертвый объем, внутренние особенности и данные установленной калибровки. Если точность учета запасов имеет значение, необходимо запросить документально подтвержденную зависимость «уровень — объем». Если вместо этого используется измерение по весу, на точность влияют нагрузки на фундамент и трубопроводы. Согласуйте доступ для калибровки и испытаний на этапе проектирования; обнаружение после монтажа того, что прибор невозможно безопасно демонтировать, является дорогостоящей ошибкой.
Разделение проектирования систем хранения от проектирования зон повышенной опасности и технологических систем
Танковая оболочка может быть изготовлена в соответствии со всеми требованиями, но при этом оставаться непригодной для конкретных условий эксплуатации с горючими или токсичными веществами. Классификация зон по электробезопасности, соединение и заземление, вентиляция, рекуперация паров, противопожарная защита, аварийная изоляция и процедуры безопасной перекачки — все это решения, принимаемые на системном уровне. Не следует полагать, что резервуар из нержавеющей стали или азотный патрубок делают установку взрывозащищенной. Существующие рекомендации по хранению растворителей и рекомендации по хранению метанола рассмотреть более узкие вопросы, связанные с конкретными видами жидкостей. В данной статье основное внимание уделяется общим проектным параметрам и интерфейсам, характерным для проектов по хранению химических веществ.
Техническое обслуживание влечет за собой определенные требования к конструкции: запорные клапаны, точки слива и промывки, доступ к приборам и вентиляционным отверстиям, высота подъема, устройства для внутреннего осмотра, а также стратегия безопасного опорожнения и дезактивации резервуара. Резервуар должен быть сконструирован таким образом, чтобы при проведении плановых проверок работникам не приходилось импровизировать с доступом или входить в опасную среду. Владелец должен разработать процедуры и разрешения, соответствующие условиям конкретного объекта. Грамотное проектирование делает выполнение этих задач возможным, не создавая при этом иллюзии их безрисковости.
Краткая таблица проектных решений для запроса цен (RFQ)
| Необходимые данные | Решение, на которое это влияет | Доказательства для запроса |
|---|---|---|
| Состав жидкости, примеси, температура | Материалы, контактирующие с жидкостью, уплотнения, футеровка, очистка | Основа совместимости и перечень материалов |
| Используемые запасы и коэффициенты пополнения/опустошения | Объём, форсунки, стратегия регулирования уровня, стандартная вентиляция | Чертеж емкости и проверка раздаточной коробки |
| Случаи давления, вакуума, паров и аварийных режимов | Конструкция корпуса и организация сброса давления | Утвержденная проектная база и график интерфейсов |
| Расположение объекта и экологические обязанности | Фундамент, доступ, сдерживание и дренаж | Матрица ответственности и генплан участка |
| Стратегия осмотра и технического обслуживания | Лазы, изоляция, контрольные точки, заменяемость | План инспекции и пусконаладочных работ |
Укажите, кто поставляет и проверяет каждый интерфейс. Если в коммерческом предложении не учтены линия сброса давления, защитная оболочка, приборы или строительные конструкции, это должно быть отражено в сравнении. За кажущейся низкой ценой резервуара могут скрываться крупные строительные работы.
Заводские испытания и передача в эксплуатацию
Перед отгрузкой проверьте исполнительную чертежную документацию, прослеживаемость материалов, протоколы сварки и нанесения покрытий или футеровки (где это предусмотрено), габаритные размеры, ориентацию штуцеров, утвержденные протоколы испытаний, данные заводской таблички и перечень незакрытых отклонений. Испытайте границы и условия, фактически входящие в заказ; не подвергайте атмосферный резервуар гидравлическим испытаниям под произвольным давлением. После монтажа проверьте опорные конструкции, анкеры, нагрузки от трубопроводов, места вывода линий вентиляции и сброса давления, уровнемеры и устройства защиты от перелива, обваловку, средства управления перекачкой и процедуры в составе законченной системы. Заводские испытания не могут подтвердить правильность окончательного монтажа по месту установки.
Представленное ниже видео представляет собой демонстрацию контролируемого сжатия автоцистерны под действием вакуума, используемую NEBOSH при обучении промышленной безопасности. Оно иллюстрирует, почему необходимо учитывать опорожнение и блокировку вентиляции, но не является методом расчета или испытанием изображенной на фото цистерны YIYI.
Посмотрите контролируемую демонстрацию на YouTube.
Часто задаваемые вопросы
Подходит ли нержавеющая сталь для любого резервуара для хранения химикатов?
Нет. Пригодность зависит от фактического химического состава, концентрации, температуры, загрязнений, моющих жидкостей и всех смачиваемых компонентов. Получите оценку совместимости для конкретного проекта.
Должен ли вентиляционный клапан резервуара обеспечивать как наполнение, так и опорожнение?
Конструкция должна учитывать как выдох при наполнении, так и вдох при опорожнении, а также тепловые режимы и возможные аварийные ситуации. Требуемая схема зависит от предельных значений давления и вакуума в сосуде, а также от технологических опасностей.
Распространяется ли система вторичной защиты EPA SPCC на каждое химическое вещество?
Нет. SPCC — это правило США по предотвращению загрязнения нефтью для объектов, подпадающих под его действие. Другие химические вещества могут регулироваться другими федеральными, государственными, местными или международными требованиями; применимость необходимо проверять для конкретного объекта и вещества.
