輕質(zhì)油內(nèi)浮頂罐增設(shè)氮封的工藝及設(shè)備改造獲獎科研報(bào)告

輕質(zhì)油內(nèi)浮頂罐增設(shè)氮封的工藝及設(shè)備改造獲獎科研報(bào)告摘

要：內(nèi)浮頂油罐使用時(shí)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(jì)。通過水力計(jì)算分析確定緩沖罐、氮?dú)夤艿酪?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(shí)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(jì)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(shí)也有很重的油氣味，在夏季及物料進(jìn)罐時(shí)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(shí)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(xiǎn)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(bào)警設(shè)計(jì)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(bào)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(diǎn)。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(xiǎn)性也時(shí)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?dú)猓档脱鹾?，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(shí)，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?dú)庾袁F(xiàn)有高壓氮?dú)夤芫W(wǎng)接出，設(shè)置兩套并聯(lián)的減壓閥組減壓后接至氮?dú)饩彌_罐。經(jīng)氮?dú)饩彌_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(shí)，氮封閥開啟，氮?dú)饬魅雰蓿S著罐內(nèi)壓力的升高并達(dá)到氮封閥的設(shè)定壓力時(shí)，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(shí)，氮?dú)膺B通線便發(fā)揮作用，收油油罐中氮?dú)饨?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?dú)獾膿p耗，據(jù)相關(guān)資料，增設(shè)氮?dú)馄胶饩€后氮?dú)鈸p耗量為未加氮?dú)馄胶饩€時(shí)的一半。

2.3氮?dú)饬康拇_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?dú)饬?，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(shí)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?dú)饩彌_罐壓力的確定

因氮封閥前管網(wǎng)壓力與氮?dú)饩彌_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(shí)，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?dú)饩彌_罐壓力設(shè)定為0.6MPa（G）。

2.5氮?dú)饩彌_罐的罐容確定

氮?dú)饩彌_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?dú)庑栌昧?。儲罐由于溫降所需的氮?dú)庥昧看?，而且要?套氮封設(shè)施需同時(shí)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(shí)所需的氮?dú)饬吭O(shè)計(jì)。

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(jì)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(shí)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?dú)馊肟凇⒌馊嚎?、氮?dú)馄胶饪凇?/p>

原儲罐設(shè)計(jì)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(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)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294.2Pa。為防止呼吸閥高壓失效時(shí)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(shí)，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：

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