海上硫磺堆放区安全防护及布置方案研究.pdf

.146-2023年第2 6 卷密封安全石油和化工设备海上硫磺堆放区安全防护及布置方案研究陈巍，王振伍，张瑞峰，毛伟志，王志祥（海洋石油工程股份有限公司，天津30 0 451)摘要本项目天然气中含有硫化氢，需对天然气中的硫化氢进行脱除，脱除后的硫化氢转化成单质硫，即为硫磺，产生的硫磺存储在15个不锈钢罐中，定期转运。本文针对海上硫磺堆放区安全防护以及布置方案进行了研究，硫磺属于危险品，应布置在危险区，应考虑喷雾型消防软管站保护并设置公用站等消防措施。硫磺储罐吊装频繁，应在吊机覆盖范围内，考虑操作便利性硫磺堆放区宜靠近脱硫模块布置，应无遮挡，易于气体扩散。经过方案研究，推荐硫磺堆放区布置在天然气脱硫模块顶层甲板方案。【关键词硫化氢；硫磺；堆放区；安全防护；布置1前言硫磺是一种黄色固体，分结晶型和无定形两种。熔点112.8 119.3，沸点444.6，不溶于水，稍溶于酒精和醇类。该品属于二级易燃物，自燃点2 0 5，其粉尘或蒸汽能与空气形成爆炸性混合物，属易燃固体危险品。虽然硫磺自燃点205，但是大量硫磺堆积在一起热量会积聚而发生自燃，因此需要考虑进行消防保护。本项目中的天然气含有硫化氢，根据环保要求，天然气脱硫化氢指标达到2 0 ppm（摩尔分数）以下，采用络合铁脱硫工艺将天然气中的硫化氢脱除，脱除硫化氢后的天然气可以作为燃料气。硫化氢转化成单质硫，即为硫磺，并储存在平台上，定期转运。硫磺含水量为35%，自持时间为10天，经核算一个自持时间内湿硫磺产量为19.2 m；产生的硫磺存储在不锈钢罐中，不锈钢罐尺寸为1.3mx1.3mxlm，经核算在FPSO上需布置15个储罐，并在陆地和支持船上分别布置相同数量的储罐，待达到自持时间后由支持船拉回陆地处理。考虑到天然气中的硫化氢含量较高，产生的硫磺堆放区面积较大，同时需要经常操作，针对硫磺堆放区域布置进行了研究。2方案研究2.1标准规范研究硫磺为含有35%水分的块状固体，根据国际海运固体散货规则，硫膏为酸性气体加工或炼油作业提取的一种副产品，无嗅，可作为普通货物运输。根据GB/T2449.1-2014工业硫磺，块状、颗粒硫磺可存储于露天或仓库内；粉状、片状硫磺储存于有顶盖的场所或仓库内2 。根据SH/T3175-2013固体工业硫磺储存输送设计规范，火灾危险性属于乙类。根据表3.1水分含量对硫磺最小点火能量和最低着火温度的影响可以得出，本文所研究的含有35%水的分块状固体硫膏，点火能量大于6 8 毫焦（mJ），着火温度大于2653综上，本项目产生的硫磺可以储存在不锈钢储罐中，布置在危险区，为了安全起见应远离火源，保证通风。硫磺堆放区设计研究主要针对FPSO上硫磺储罐存放区的设计开展研究。表3.1水分含量对硫磺最小点火能量和最低着火温度的影响硫磺水分含量最小点火能量（毫最低着火温度（%）焦/mJ)()0.74.82103.28.22205.4252308.56125014.6682652.2矿硫磺堆放区防护措施现场调研南海某设施上硫磺堆放区与化学药剂堆放作者简介：陈巍（19 8 0-），女，吉林白山人，硕士，高级总体工程师。现工作于海洋石油工程股份有限公司设计院。147第10 期陈巍等海上硫磺堆放区全防护及布置方案研究区、脱硫模块相邻，且布置在船，无其他固定构筑物遮挡，通风良好。硫磺堆放区与化学药剂堆放区互为备用，且都处于吊机操作覆盖区，便于硫磺的运输，如图3.1及3.2 所示。硫磺堆放区紧邻脱硫模块，整个流程装置未进行消防水喷淋保护，硫磺堆积区也没有考虑消防保护，在此区域设置有专用探头，人员在此操作时须戴口罩。区区区区区区区区区区区区区区STORUCE区区区&区区区区区区碗碱堆被区图3.1现场硫磺堆放区位置图3.2 现场硫磺堆放区情况2.3硫磺堆放区防护方案及满足条件硫磺属于危险品，应布置在危险区，硫磺堆放区采用消防软管站保护，软管站消防喷枪采用喷雾形式，防止直流形式压力过大而造成粉尘发生爆炸；防止硫磺在储存过程中失水产生硫磺粉末，因此设置能够覆盖硫磺堆放区的公用站，定期向硫磺储罐内补水保持硫膏的含水率；在硫磺堆放区内设置专用探头及洗眼站。硫磺储罐吊装频繁，应在吊机覆盖范围内，同时考虑操作便利性硫磺堆放区宜靠近脱硫模块布置。避免粉尘积聚，宜无遮挡易于气体扩散。3硫磺堆放区设计方案比选根据FPSO总体布置情况，按照硫磺堆放区必须满足的条件，拟定4套硫磺堆放区布置设计方案，具体方案如下：a)、布置在工艺甲板方案；b)、布置在天然气脱硫模块顶层甲板方案；c)、布置在工艺模块II二层甲板方案；d)、布置在航空煤油模块甲板方案。3.1硫磺堆放区布置在工艺甲板方案硫磺堆放区布置在工艺甲板上，在脱硫模块的南侧，并且靠近脱硫模块，硫磺堆放区与脱硫模块之间留有操作通道，在硫磺堆放区的南侧为主逃生通道，将15个硫磺储存罐分为两组布置，保证每个硫磺储罐至少有一个面朝向操维通道，满足操维空间。1800PAINTROOM4800 x2500 x4000A60FPS0-X-2601SULPHURAREALOFFLOADING(+）4T500图3.3硫磺堆放区布置在工艺甲板3.2硫磺堆放区布置在天然气脱硫模块顶层甲板方案硫磺堆放区布置天然气脱硫模块顶层甲板上，将15个硫磺储存罐分为两组布置，北侧的5个硫磺储存罐靠近甲板边缘，与南侧的10 个硫磺储存罐共用一条操作通道，硫磺堆放区东侧与西侧各留有操作通道，保证每个硫磺储罐至少有一个面朝向操维通道。1482023年第2 6 卷密封安全石油和化工设备LAYDOWN-AREHATCHSULPHURAREAA608to40mFPS0-X-2601NMOOA图3.4硫磺堆放区布置在天然气脱硫模块顶层甲板方案3.3硫磺堆放区布置在工艺模块II二层甲板方案硫磺堆放区布置在工艺模块II二层甲板南侧边缘，靠近脱硫模块，将15个硫磺储存罐分为两组布置，西侧的5个硫磺储存罐共用设备燃气电加热器的抽芯空间，节约甲板使用面积，并且与东侧的10 个硫磺储存罐共用一条操作通道，保证每个硫磺储罐至少有一个面朝向操维通道。一XX-0AYDOWN-ARE3000 x6000003b00608to40mFPSO-X-2601AREA图3.5矿硫磺堆放区布置在工艺模块II二层甲板方案3.4硫磺堆放区布置在航空煤油模块甲板方案由于航空煤油模块所在甲板面积较小，为满足硫磺堆放区面积及操作维修需求，因此外扩约70平米的航空煤油模块甲板，将硫磺堆放区布置在航空煤油模块甲板东南方向，将15个硫磺储存罐分为两组布置，西南侧的4个硫磺储存罐靠近甲板边缘处留有操作维修通道，并且与旁边的11个硫磺储存罐共用一条操作通道，保证每个硫磺储罐至少有一个面朝向操维通道。460060006250UP4000A60FPS0-X-26018te4mBAVNMOGAYDN0081OTE11800OFFLOADING图3.6 硫磺堆放区布置在航空煤油模块甲板方案4推荐海上硫磺堆放区安全设置和布置方案4.1海上硫磺堆放区安全设置和布置原则(1)硫磺属于危险品，应布置在危险区，并采用喷雾形式消防软管站保护；(2)设置公用站，定期向硫磺储罐内补水保持硫膏的含水率；(3)在硫磺堆放区内设置专用探头及洗眼站。(4)硫磺储罐吊装频繁，应在吊机覆盖范围内；(5)考虑操作便利性硫磺堆放区宜靠近脱硫模块布置；(6)避免粉尘积聚，宜无遮挡易于气体扩散。4.2海上硫磺堆放区布置方案经过方案研究，考虑布置区域、使用面积、吊机覆盖情况、通风效果、脱硫模块距离、甲板面积情况等影响因素，具体比选情况见表4.1：由于硫磺堆放区布置在工艺甲板设计方案通风不畅，硫磺堆放区布置在航空煤油模块甲板设计方案增加钢材使用及存在干涉风险，布置再工艺模块II二层甲板方案，占用已有甲板面积，浪费甲板空间，因此，优先推荐硫磺堆放区布置在天然气脱硫模块顶层甲板方案。如果受到天然气脱硫设备布置及设备尺寸无法实现此方案，则备选(上接15 2 页）149第10 期陈巍等海上硫磺堆放区全防护及布置方案研究表4.1不同因素对硫磺堆放区的影响评定条件序号方案安全区域需求面积吊机覆盖通风效果距脱硫模块距离甲板面积1工艺甲板方案满足要求满足要求满足要求通风不畅满足要求无新增天然气脱硫模块顶层甲板2满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求无新增方案3工艺模块II上层甲板方案满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求无新增4航空煤油模块甲板方案满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求新增甲板方案采用硫磺堆放区布置在工艺模块I二层甲板的设计方案。参考文献1第MSC.268（8 5）号决议-2 0 0 8，国际海运固体散货规则 S.2GB/T2449.1-2014，工业硫磺 S.3SH/T3175-2013，固体工业硫磺储存输送设计规范 S.收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 2 修回日期：2 0 2 3-0 9-0 9置，可在一定程度上解决泄放管内冷凝水的排放问题，且不需要人为干预。（2）通过仿真可知，在装置右端采用滑动支撑可以减少装置的应力和变形，延长装置的使用寿命。参考文献1张佳炎.安全阀安全使用存在部分问题探讨 ,现代职业安全,2 0 2 2（12）：8 1-8 3.2马萧.蒸汽管道安全阀出口管道布置，工程建设与设计,.2022(16):24-26.3石巍,徐建军.压力容器安全阀应用中存在的问题和建议,建设标准化,2 0 2 2(18):6 4-6 6.4黄小光,孙烽.基于ANSYS/LS-DYNA的海底管道抛锚撞击动力学仿真 J,中国海洋平台，2 0 14,3 0(1):1-5基金项目：广东省特种设备检测研究院科技项目（项目编号：2 0 2 2 CY-2-05)收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 9修回日期：2 0 2 3-0 9-0 9