輕質(zhì)油儲罐增設(shè)氮封提高本質(zhì)安全方案

1、輕質(zhì)油儲罐增設(shè)氮封提高本質(zhì)安全方案摘要：由于多種因素的作用，造成輕質(zhì)油儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸的概率變高，氮封系統(tǒng)能夠較好的解決這一問題。本文介紹了公司輕質(zhì)油儲罐運(yùn)行情況、氮封系統(tǒng)原理和作用，以及現(xiàn)有輕質(zhì)油儲罐氮封改造方案，分析了改造過程中出現(xiàn)的問題并提出解決方案。關(guān)鍵字：輕質(zhì)油儲罐 ，氮封 ， 改造方案前言2013年2018年期間，國內(nèi)煉油企業(yè)多次發(fā)生輕質(zhì)油儲罐火災(zāi)事故，使企業(yè)對輕質(zhì)油儲罐的安全性提出了質(zhì)疑。根據(jù)火災(zāi)事故情況分析，儲存介質(zhì)硫含量及揮發(fā)性組分含量高等因素是導(dǎo)致輕質(zhì)油儲罐發(fā)生火災(zāi)事故的主要原因。結(jié)合公司加工高硫原油的實際，依據(jù)關(guān)于開展煉油企業(yè)輕質(zhì)油儲罐安全運(yùn)行情況調(diào)查的通知要求，公司提出

2、了對現(xiàn)有11臺輕質(zhì)油儲罐進(jìn)行增設(shè)氮封改造的建議，目的是降低蒸發(fā)損耗，有利于油品儲運(yùn)的安全生產(chǎn)，提高儲罐使用的安全可靠性，保護(hù)環(huán)境。1 公司輕質(zhì)油儲罐運(yùn)行情況1.1輕質(zhì)油罐范圍輕質(zhì)油罐是指儲存終餾點(diǎn)不大于220輕質(zhì)油品的立式圓筒形鋼制焊接常壓儲罐。主要包括石腦油儲罐、焦化汽油儲罐（含焦化汽柴油混裝儲罐，下同）、催化汽油（未加氫、精制，下同）儲罐等中間原料輕質(zhì)油儲罐，以及含有輕質(zhì)油組分的輕污油儲罐、含硫污水儲罐等，大多為內(nèi)浮頂及拱頂結(jié)構(gòu)。1.2輕質(zhì)油罐運(yùn)行問題1.2.1油品的蒸發(fā)損耗大查閱有關(guān)資料得知1油品儲運(yùn)損耗約占加工量的35，其中儲罐蒸發(fā)損耗約占50 %60 %。蒸發(fā)損耗主要是自然通風(fēng)損耗、

3、大呼吸損耗、小呼吸損耗三種。為解決降低油品的蒸發(fā)損耗問題，目前雖已采用多種措施，諸如：噴淋水冷卻，采用淺色涂料、呼吸閥安裝擋板，提高儲罐的承壓能力等取得了一定的降耗效果，但并不理想，成本也較高，不僅蒸發(fā)損耗問題亟待解決，同時存在安全隱患問題。1.2.2儲罐壁腐蝕公司生產(chǎn)的石腦油中硫含量一般檢測為0.026%（v/v）；焦化柴油、催化柴油（柴油加氫原料），硫含量高達(dá)0.8%（v/v）；這些生產(chǎn)的柴油、石腦油等都含有以H2S和R-SH形成存在的大量酸性硫化物，對鐵具有很強(qiáng)的腐蝕性，因為硫化物首先分解成H2S，H2S與鐵反映生成FeS, FeS附在金屬表面可防止H2S與鐵進(jìn)一步接觸，但由于環(huán)烷酸能與

4、FeS反應(yīng)生成油溶性的環(huán)烷酸鐵,能使FeS保護(hù)膜遭到破壞暴露出新的金屬表面，使金屬腐蝕繼續(xù)進(jìn)行。同時H2S與水分子相互融合還能形成弱酸性H2S溶液，加速了碳鋼的化學(xué)和電化學(xué)腐蝕。公司在輕質(zhì)油罐檢修時發(fā)現(xiàn)，長期處于汽相空間的儲罐內(nèi)壁腐蝕特別嚴(yán)重，內(nèi)防腐涂層被硫化成一層較厚的，柔性很強(qiáng)的膠質(zhì)膜，積聚在罐底管壁四周。其中長期處在液相部位的內(nèi)防腐較好，無明顯的腐蝕痕跡，說明硫化氫對內(nèi)壁的腐蝕，汽相空間較液相空間嚴(yán)重。1.2.3火災(zāi)爆炸隱患由H2S腐蝕管壁生成的焦硫化鐵，主要是由FeS（硫化亞鐵），F(xiàn)eS2、Fe2S3等組分組成的混合物，在常溫下與空氣中的氧接觸，迅速氧化放熱，形成自燃，并引起其他易燃、

5、可燃物質(zhì)的燃燒，造成火災(zāi)，甚至爆炸。在焦硫化鐵中FeS所占的比例較大，也氧化熱值高，因此氧化放熱主要由FeS所致。另外，由于公司石腦油儲罐、催化柴油加氫裝置原料油罐分別為內(nèi)浮頂和拱頂儲罐，均存在通氣口似的“天窗”，直接與大氣相通，造成H2S氣體、油蒸汽外溢，罐頂可燃?xì)怏w含量高，如儲存介質(zhì)遇靜電、自燃物質(zhì)等就可能引起會火災(zāi)爆炸。 1.2.4影響油品質(zhì)量在拱頂及內(nèi)浮頂儲罐下部，愈靠近浮盤的汽相空間，氧含量愈低，部分FeS被不完全氧化，生產(chǎn)單晶硫。這種單晶硫呈黃色顆粒狀，其燃點(diǎn)較低，摻雜在塊狀，松散結(jié)構(gòu)的焦硫化鐵中，為其中的硫化亞鐵的自燃提供了充分的燃燒基礎(chǔ)，同時由于不溶于油品，會在儲罐付油狀態(tài)時被

6、攜帶出廠，另外油品長期與氧氣接觸，容易發(fā)生儲存介質(zhì)氧化聚合等反應(yīng)，生產(chǎn)其他化合物，影響產(chǎn)品質(zhì)量。1.2.5空氣污染高含硫量的原油未加氫精制處理，所生成的石腦油中含油硫化氫、有機(jī)硫等惡臭氣體，而且含量偏高。這些氣體可通過儲罐的通氣口外溢，造成空氣污染，影響職工身體健康。2 氮封系統(tǒng)結(jié)合集團(tuán)公司要求，針對公司輕質(zhì)油儲罐運(yùn)行問題，分公司提出了現(xiàn)有13#罐區(qū)G1301-G1307,6#罐區(qū)的G601-G604共11臺輕質(zhì)油儲罐增設(shè)氮封改造建議。2.1氮封系統(tǒng)原理氮封是采用氮?dú)獬涮钣诠潭斢凸薜挠蜌饪臻g，因氮?dú)鉃槎栊詺怏w，密度小于油氣而浮于油氣之上故而形成氮封。2.2氮封系統(tǒng)特點(diǎn)氮封可減少油品蒸發(fā)損失，

7、有效防止烴類氣體對周圍環(huán)境的污染，并防止油罐內(nèi)氣體爆炸，且減少儲存的油品與空氣接觸發(fā)生氧化聚合等反應(yīng)等，提高油品品質(zhì)，更重要的是氮封可防止硫鐵化合物自燃、雷擊、靜電或明火等引燃罐頂空間的可燃?xì)怏w。 2.3公司在用氮封系統(tǒng)應(yīng)用情況 目前，公司儲罐1309、1310、1509、1510、13#罐區(qū)（1301-1307）配備氮?dú)饷芊庠O(shè)施，但因氮?dú)赓Y源不足，13#罐區(qū)氮封設(shè)施多年未投用，設(shè)施基本報廢。3 常用增設(shè)氮封改造方案3.1 壓力控制設(shè)計方案3.1.1基本原理在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)，維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低

8、于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)猓ＷC儲罐在正常運(yùn)行過程中不吸進(jìn)空氣，防止形成爆炸性氣體。儲罐氮封系統(tǒng)使用的氮?dú)饧兌炔灰说陀?9.96%，氮?dú)鈮毫σ藶?.50.6MPa。3.1.2、工藝方案以4臺石腦油內(nèi)浮頂儲罐組成的罐組為例，設(shè)計方案如下：1.內(nèi)浮頂儲罐改造1）封堵儲罐罐壁（頂）的通氣口。2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設(shè)置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范SH/T 3007-2007確定。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應(yīng)考慮氮封閥不能關(guān)閉時的進(jìn)氣量等因素。3）在儲罐罐頂增加氮?dú)饨尤肟诤鸵龎嚎?。為確保壓力取值的準(zhǔn)確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。4）量

9、油孔應(yīng)加導(dǎo)向管，確保量油作業(yè)時不影響氮封壓力。5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。3.2 氧含量控制設(shè)計方案3.2.1、基本原理在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)，維持罐內(nèi)氣相空間氧氣濃度不大于5%，消除爆炸條件。3.2.2、工藝方案以4臺石腦油內(nèi)浮頂儲罐組成的罐組為例，設(shè)計方案如下：1.內(nèi)浮頂儲罐改造氣相平壓線氮?dú)釭603G601G604G6026#罐區(qū)氮封流程1）在儲罐罐頂透光孔法蘭蓋處增加開口，用于安裝氧氣濃度檢測器。2）封堵儲罐罐壁的通氣口，同時在罐頂增加呼吸閥接口。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照（SH/T 3007-2007）石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范確定。3）在儲罐罐頂增加氮?dú)饨尤肟凇?）在儲罐罐頂增加

10、氣相聯(lián)通管接口。4 公司改造方案綜合考慮生產(chǎn)實際，公司采用壓力控制設(shè)計方案。4.1工藝流程簡述氮?dú)釭1302、1304G1306G1301、1303G1305、130713#罐區(qū)氮封流程6#罐區(qū)氮封改造工藝流程圖6（1）在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相壓力在1.2KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)猓划?dāng)?shù)忾y組需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，壓力高?.5Pa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時間連續(xù)補(bǔ)充氮?dú)猓?。?）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能

11、及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1.5KPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3KPa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-0.5KPa）。（3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放，在儲罐上設(shè)置緊急泄放人孔，定壓為+1.8KPa。（4）當(dāng)需要使用限流孔板旁路補(bǔ)充氮?dú)鈺r，流量宜等于油品出罐流量，氮?dú)夤艿赖墓軓綖镈N50，氮?dú)獾牟僮鲏毫?.5MPa。（5）在6#罐區(qū)儲罐（G601、602、603、604）之間設(shè)置氣相聯(lián)通線，13罐區(qū)未設(shè)置氣相聯(lián)通閥，每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴(kuò)大； （6）阻火器

12、應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品，且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。4.2施工重點(diǎn)（1）封閉G601、602、603、604、13等4臺重整原料油內(nèi)浮頂儲罐罐壁透氣孔，罐頂開口設(shè)阻火呼吸閥2個/罐。（2）引氮?dú)饩€，采用自力式調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)罐氮?dú)鈮毫Α＃?）拆除13#罐區(qū)G1301、1302、1303、1304、1305、1306、1307等7臺儲罐報廢的氮封系統(tǒng)，重新配置。5 氮封系統(tǒng)應(yīng)用效果（1）氮封可減少油品蒸發(fā)損失98%左右；（2）氮封能有效防止烴類氣體對周圍環(huán)境的污染，污染程度下降95%一98%；（3）氮封明顯減少可燃?xì)狻2S等氣體外排量，防止了油品與氧氣接觸，減少了硫鐵化合物自燃、雷擊、靜電或明火等引起火災(zāi)事故的發(fā)生。6 增設(shè)氮封系統(tǒng)改造存在問題及解決建議（1）在試壓情況下，儲罐的泡沫發(fā)生器玻璃有被打碎的現(xiàn)象，建議重新檢測泡沫發(fā)生器玻璃承壓情況，確認(rèn)目前泡沫發(fā)生器是否滿足氮封系統(tǒng)要求。（2）6#罐區(qū)、13#罐區(qū)原來為常壓儲罐，配有檢尺口，氮封系統(tǒng)改造后，將造成氮?dú)馔庑?，建議進(jìn)行加盲板封堵或加導(dǎo)向管。（3）壓力高時，通過呼吸閥向外界排放泄壓，還會存在油氣溢出的問題，特別是有毒有害氣體，建議下一步應(yīng)增設(shè)油氣回收設(shè)施，實現(xiàn)氣體的