馬炯飚

摘 ?要：內(nèi)浮頂油罐使用時間越長，浮盤密封性能就越差，輕質(zhì)油品的揮發(fā)也就越嚴(yán)重，這對環(huán)保、安全都帶來巨大挑戰(zhàn)。如何確保輕質(zhì)油內(nèi)浮頂罐的環(huán)保、安全是一個值得探討的問題。本文主要介紹內(nèi)浮頂油罐增設(shè)氮封以隔絕空氣和油氣來保證儲罐安全的工藝設(shè)計。通過水力計算分析確定緩沖罐、氮氣管道規(guī)格，并對儲罐需要進(jìn)行的設(shè)備改造做了簡要介紹，同時對兩種典型的氮封流程展開對比研究。

關(guān)鍵詞：氮封;安全;內(nèi)浮頂;水力計算

1.引言

鎮(zhèn)海煉化重整原料罐G912～914為常壓內(nèi)浮頂罐，建造于2003年，罐容均為5000立方米，罐體不保溫，儲罐在罐壁設(shè)置了8只通氣孔，罐頂通氣孔1只，通氣孔與大氣直通，浮盤密封裝置采用囊式密封。在使用過程中發(fā)現(xiàn)油罐輕組分揮發(fā)嚴(yán)重，罐區(qū)內(nèi)即便在不操作時也有很重的油氣味，在夏季及物料進(jìn)罐時就更為明顯。大量輕組分的揮發(fā)降低了原料的品質(zhì)，增加了損耗，且由于罐頂呼吸閥排出氣中夾帶的油氣遇外界冷空氣降溫而形成細(xì)小油珠，會使罐頂局部污染[1-3]。同時油氣揮發(fā)到儲罐和大氣中，除了造成大氣污染之外，還將極大的增加儲罐和罐區(qū)火災(zāi)危險性[4-5]。

2.氮封設(shè)施

2.1氮封設(shè)施必要性研究

通過hysys軟件對物料進(jìn)行模擬（40℃，101.3kpa）可得到如下主要物性（表1），其中蒸汽密度及爆炸范圍取值于《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》。

從上表可以看出，重整料飽和蒸汽壓較高而爆炸下限很低，在常壓儲存條件下?lián)]發(fā)組份在罐浮盤氣相空間內(nèi)極易到達(dá)爆炸范圍。媒體多次報道大型外浮頂原油罐及輕質(zhì)油內(nèi)浮頂罐在雷暴天氣下爆炸著火的消息也印證了這一點。且從組份中可知油品中硫含量較高，儲罐硫腐蝕不可避免，硫化亞鐵自燃的危險性也時刻存在。為防止儲罐爆炸著火，確保儲罐安全，需在罐內(nèi)氣相空間充入氮氣，降低氧含量，避免爆炸空間的形成以及硫化亞鐵在有氧環(huán)境下的氧化、自燃。同時，儲罐氣相空間保持微弱正壓也可在一定程度上減少油品的蒸發(fā)損耗。

2.2氮封設(shè)施流程描述

氮氣自現(xiàn)有高壓氮氣管網(wǎng)接出，設(shè)置兩套并聯(lián)的減壓閥組減壓后接至氮氣緩沖罐。經(jīng)氮氣緩沖罐緩沖后流至罐頂?shù)忾y，當(dāng)設(shè)置于罐頂?shù)娜嚎诟袘?yīng)到儲罐壓力低于閥門設(shè)定壓力時，氮封閥開啟，氮氣流入儲罐，隨著罐內(nèi)壓力的升高并達(dá)到氮封閥的設(shè)定壓力時，氮封閥關(guān)閉，完成補(bǔ)氮過程。

當(dāng)3臺儲罐中既有儲罐收油，又有儲罐發(fā)油時，氮氣連通線便發(fā)揮作用，收油油罐中氮氣經(jīng)連通線流至壓力較低的發(fā)油油罐中，使3臺油罐的氣相壓力保持平衡，可有效減少氮氣的損耗，據(jù)相關(guān)資料，增設(shè)氮氣平衡線后氮氣損耗量為未加氮氣平衡線時的一半。

2.3氮氣量的確定

氮封氣的需用量由兩部分組成：一部分為泵抽出液體需補(bǔ)充的氮氣量，這個氣量在數(shù)值上等于泵的最大輸出流量，對于同一原料類型的儲罐，由于工藝上不可能出現(xiàn)各儲罐同時作業(yè)情況，該部分氣量按最大儲罐作業(yè)情況下而定。另一部分是由氣溫變化引起罐內(nèi)氣體冷凝所需補(bǔ)充的氣量。

2.4氮氣緩沖罐壓力的確定

因氮封閥前管網(wǎng)壓力與氮氣緩沖罐的壓力基本一致，可根據(jù)氮封閥的工作壓力要求來確定緩沖罐壓力?？紤]到氮封閥前管網(wǎng)壓力過大時，氮封閥需要2級減壓才能減至設(shè)定壓力，多一級減壓即意味著多一套減壓機(jī)構(gòu)，而壓力設(shè)低即意味著更大的緩沖罐罐容，綜合考慮后將氮氣緩沖罐壓力設(shè)定為0.6 MPa（G）。

2.5氮氣緩沖罐的罐容確定

氮氣緩沖罐容量并無相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做明確要求，本次改造從安全角度出發(fā)，考慮緩沖罐能儲存3套氮封設(shè)施1min內(nèi)最大氮氣需用量。儲罐由于溫降所需的氮氣用量大，而且要求3套氮封設(shè)施需同時供氮。故緩沖罐罐容按儲罐最大溫降加上單罐最大流量出油時所需的氮氣量設(shè)計。

3.設(shè)備改造

重整原料罐在罐壁設(shè)置了8只通氣孔，罐頂通氣孔1只，通氣孔與大氣直通，浮盤密封裝置采用囊式密封，雖然囊式密封裝置密封效果較好，但相對更容易破損。由于儲罐為裝置原料罐，儲罐進(jìn)、出油操作頻繁，密封裝置的密封效果下降再所難免。輕質(zhì)油氣隨著縫隙進(jìn)入浮盤上層，導(dǎo)致鋁浮盤上側(cè)空間的的易燃?xì)怏w濃度相對比較高，而浮盤上側(cè)空間與大氣直接連通，也進(jìn)一步加劇了油氣的揮發(fā)，這就是罐區(qū)內(nèi)油氣味很重的主要原因之一。

儲罐增加氮封設(shè)施后，原來直通大氣的常壓儲罐設(shè)計顯然不再適用，需對罐體進(jìn)行必要的改造，首先將罐壁及罐頂通氣孔封死，將儲罐改成“內(nèi)浮頂拱頂罐”。同時在罐頂增設(shè)幾個必需的管口以滿足氮封設(shè)施的要求。包括：氮氣入口、氮封取壓口、氮氣平衡口。

原儲罐設(shè)計壓力為常壓，增設(shè)氮封后儲罐成為微正壓儲罐，為確保儲罐超壓情況下的安全，根據(jù)《石油化工企業(yè)儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》中的呼吸量的要求并結(jié)合介質(zhì)組份輕，易揮發(fā)的特性，每臺罐選用全天候防火呼吸閥2臺，型號為QZF-250，正壓取壓為980.7Pa，負(fù)壓294.2 Pa。為防止呼吸閥高壓失效時對儲罐的破壞，每臺儲罐還需增設(shè)液壓安全閥1臺，型號為GYA-250，正壓取壓為呼吸閥取壓的1.1倍，即為1078.8Pa。液壓安全閥是呼吸閥的安全備用設(shè)備，它的吸氣和呼氣的動作壓力略高于呼吸閥，在呼吸閥一旦失靈或在冬季凍結(jié)時，液壓安全閥的液封即被破壞從而保護(hù)油罐免遭破壞。

4.結(jié)論

通過本文的研究，取得以下結(jié)論：

（1）安全是生產(chǎn)永恒的主題，輕質(zhì)油內(nèi)浮頂罐增設(shè)氮封能有效保證油罐安全，本文對諸如汽油、石腦油、凝析油等輕質(zhì)油儲罐的改造具有一定的借鑒意義。

（2）內(nèi)浮頂油罐增設(shè)氮封時，必然需要對儲罐進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備改造以適應(yīng)新的儲存工況。

參考文獻(xiàn)

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