石油化工常压及低压储罐的氮封系统设计

摘 要：轻质油储罐在运行过程中存在两大隐患，一是储罐的呼吸损耗，不仅造成了油品挥发浪费，同时还在储罐内形成油气爆炸空间;二是如果油品中硫化氢浓度较高，在储存过程中硫化氢与储罐易形成硫化亚铁，在有氧环境下有“自燃”风险。对联合罐区的8台5000m3重整原料和轻烃裂解料进行氮封改造，重点是对储罐的通气窗等进行封堵，增加氮气管线、氮气调节阀、呼吸阀、紧急泄压阀等设施，使储罐的油气空间保持正压的氮气封存状态，一般情况下气相空间的压力维持在300～500Pa左右。改造后，8台储罐基本消除了罐内的有氧环境，氧含量维持在0.1%～1.0%之间，杜绝了储罐自燃的风险。经过两年的监测，储罐运行过程中的挥发损耗明显降低，月均损失率由原来的0.18%下降至0.1%。氮封储罐在运行过程中存在氮气泄漏、质量波动等问题，解决这些问题需要对储罐的密封设施进行有效处理，正确开展储罐正负压实验，以及在储罐联通线上增加单向阀。

关键词：重整原料;轻烃裂解料;氮封;硫化亚铁;自燃

1 前言

从目前国内轻质油品储存状况来看，轻质油储罐安全运行过程中存在两个较大隐患：

一是储罐的呼吸损耗较大，易形成爆炸性油气空间。轻质油储罐一般都储存在内浮顶储罐，内浮顶储罐与没有浮顶的拱顶罐相比，虽然减少了油气空间，但实际上并没有完全消除油气空间。一方面浮盘和油品表面还存有一定的空间;另一方面内浮顶储罐还仍然有通气孔、通风窗等与大气相通的设施，这给油品损耗提供了通道，使储罐内的浮盘和浮顶之间仍然是浓度很高的油气空间。

二是轻质油储罐存在硫化物自燃的风险。

2 石油化工常压及低压储罐的氮封系统设计

2.1 氮封技术的原理

氮封技术就是用氮气补充罐内气体空间。主要由氮封阀、呼吸阀、紧急泄放阀和平压线、压力监测点、阻火器、切断阀等组成，其中氮封阀为调节阀。整个系统中比较重要的是氮封阀、呼吸阀、紧急泄放阀。

2.1.1 氮封阀

氮封阀的工作原理：当储罐内压力低于设定值时，氮封阀打开，氮气进入罐内，使罐内压力逐渐回升到設定值;当达到设定值时，氮封阀上的信号阀关闭，氮封阀也相应关闭。根据炼油轻质油储存《中石化轻质油储罐安全运行指导意见》和生产的经验，联合罐区氮气调节阀的压力设定值为300Pa。

2.1.2 呼吸阀

呼吸阀工作原理：利用阀盘的重量，来控制罐内的呼吸压和吸入的真空度，具有泄放正压和负压进气两方面功能。当罐内压力超过1.6kPa时，通过带阻火器的呼吸阀外排;当罐内压力降低至295Pa时，通过带阻火器呼吸阀向罐内补充空气，确保罐内压力不低于储罐的设计低限。

2.1.3 紧急泄放阀

为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，应在储罐上设置紧急泄放阀。紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限，联合罐区储罐目前设计紧急泄放压力为1.8kPa。紧急泄放阀门应为自动复位阀，因为紧急泄放阀门安装在罐顶，一旦发生起跳，也应保证其不在罐顶上发生脱落。

2.2 氮封技术的实际应用

2.2.1 内浮顶储罐改造

①封堵储罐罐壁（顶）的通气口。罐顶的通气孔封堵后，要安装呼吸阀或者紧急泄放阀;

②为了保证储罐的安全运行，有必要安装呼吸阀和紧急泄放阀。它们的作用是防止氮封系统出现故障，防止储罐出现超压或负压，甚至出现抽瘪事故。

2.2.2 氮气系统流程改造

①在每台储罐上设置氮气调节阀组和限流孔板旁路，正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力在300～500Pa左右，当气相空间压力高于300Pa时，氮封阀关闭，停止氮气供应;当气相空间压力低于300Pa时，氮封阀开启，开始补充氮气;

②当氮封阀出现故障，不能进行有效关闭时，采用手动形式从旁路为储罐供气，当储罐的压力大于呼吸阀设定值时，呼吸阀向外呼出气体;如氮封阀出现故障，不能进行有效开启时，储罐能通过呼吸阀从外界大气吸入气体，避免储罐被抽瘪。呼吸阀的呼出压力设置为1.6kPa，吸入压力设置为-295Pa。

2.3 应用氮气密封技术的注意事项

根据氮封系统改造、运行的实际清况，氮封系统运行中应重点注意：

①从源头控制原料的稳定性。氮封系统能够抑制部分轻组分的挥发，但对于饱和蒸汽压大于76.0kPa的气体，建议用压力容器储存;

②储罐氮气密封的可靠性。实施氮气密封系统改造后，应对液位计密封、检尺孔密封、泡沫发生器密封等容易发生泄漏的部位进行有效处理。储罐氮气密封系统投用前，要经过正负压试验，确保储罐的密封性;

③尾气回收装置的联合应用。氮封系统的投入虽然降低了油品损耗，但在遇到高温等特殊情况下，还是会有VOC产生。所以，氮封系统要与尾气回收系统联合应用，方可最大幅度地降低油品的挥发损失和环境污染。

3 结语

氮气密封技术的实施，在降低油气损耗、消除安全隐患和改善环境方面具有重要作用，值得大力推广应用。

参考文献：

[1]许行.油库设计与管理[M].北京：中国石化出版社，2009.

[2]刘同华.石脑油罐硫铁化合物自燃原因分析[J].中国安全科学学报，2002，18（4）：34-35.

[3]孙志刚.氮封密封技术在石脑油储罐的应用[J].石化技术，2012，19（3）：37-38.

推荐访问： 低压 石油化工 储罐 设计 系统