內浮頂加氮封技術在苯罐中的應用

楊東凱（中海煉化惠州煉化分公司 516086）

一、苯的性質

苯,無色透明液體,不溶于水,可與醇、醚、丙酮等多種有機溶劑混溶。熔點5.5℃，沸點80.1℃，閃電-11℃，引燃溫度為560℃，最小點火能0.2 mJ，爆炸極限為1.2%-8%（或39-270 g/m3）,易產生集聚靜電，有燃燒爆炸危險。

苯具有以下三個特性：1易燃性。苯屬于閃點在45℃下易燃氣體，所以在常溫下，遇明火能引起表面苯蒸汽閃燃。2易爆性。其點火能為0.2 mJ，相當于一枚大頭針有1 m高處垂直落到水泥地面上產生的能量。在爆炸濃度范圍內，極其容易引發爆炸危險。3劇毒性。苯為有毒的有機化合物,會對人的造血系統、神經系統、甚至生殖系統帶來很大危害。苯中毒對身體的危害歸結3種：致癌、致殘、致畸。

二、苯儲罐現狀

目前，我國對于苯產品的存儲多采用內浮頂罐。但在實際存儲中，大多數密封圈的材質用的是橡膠，年久容易老化，由于浮盤密封圈和罐壁的長時間摩擦會產生變形，導致密封效果變差。罐內的苯蒸汽會揮發到浮盤之上的氣相空間。在浮盤上部存在的苯蒸汽會會與進入罐內的空氣形成混合氣，遇明火有爆炸危險，苯蒸汽排放到空氣中造成環境污染，對罐區工作人員造成危害。隨著近年來，政府和群眾對環保提出了更高的要求。

三、內浮頂罐加氮封的基本原理和系統結構

1.基本原理

在內浮頂儲罐上設置氮封系統，就是用氮氣補充罐內氣相空間。根據儲罐的設計要求，確定儲罐空間壓力控制范圍。當儲罐內浮頂上部氣相空間壓力到達設計高點時，開閥放氣，排放至排放氣收集總管連通油氣回收系統。當氣相空間壓力低于設計低點時，氮氣閥開啟，開始補充氮氣。由于氮氣比油氣輕，所以氮氣浮在油氣上面。保證儲罐在呼氣時，呼出罐外的氮氣而不是油氣，保護環境，在吸氣時不吸入空氣，防止形成爆炸性氣體。

2.系統結構

苯罐內浮頂加氮封系統主要設備有自力式氮壓閥、泄放閥、呼吸閥、安全閥、壓力檢測儀表。氮封系統工藝流程如圖1。

為了確保儲罐安全和對氮封工況下運行壓力的監視，設置了壓力在線顯示和變送報警儀表。在自力式氮封減壓閥前安裝壓力表顯示氮氣源壓力，在氮封閥后和儲罐頂安裝微壓壓力表顯示儲罐運行壓力，微壓壓力表量程為-1KPa-2KPa。

在罐頂設置壓力變送器，將儲罐的壓力遠傳至中控室設置高低報警。

圖1 內浮頂儲罐氮封系統圖

三、氮封特點

1.內浮頂加氮封可減少液體苯蒸發損失98%以上。

2.氮封能有效的防止苯油氣對周圍環境的污染，污染程度下降95%-98%。

3.氮封使氣相空間混合氣濃度低于爆炸下限，防止油罐內氣體爆炸，且對儲存油品性質無任何影響。

四、氮封設備及參數

該罐儲存介質為易燃、易爆、易揮發、有毒的產品苯。根據S H/T 3007-2007《石油化工儲運系統罐區設計規范》“采用氮封的固定頂罐還應設事故泄壓設備”的規定，本罐采用自力式氮封閥進行儲罐密封，同時配以緊急泄壓閥。

呼吸閥在正常工況時不工作.當氮封閥發生故障,罐內氣相壓力達到呼吸閥開、關壓力時才動作。而緊急泄壓閥的在于儲罐發生事故或儲罐收付料流量過大呼吸閥都無法滿足需要時才能用到。

氮氣閥的開啟壓力和關閉壓力應根據儲罐的設計壓力和呼吸閥的定壓來確定。一般情況下，設有氮氣密封儲罐的呼吸閥定壓在1750pa/-395pa（國產），氮氣閥吸氣壓力應高于呼吸閥的吸氣壓力及油罐的設計負壓值。氮封閥的關閉壓力應低于呼吸閥的排氣壓力和儲罐的設計正壓。本設計儲罐的氮氣閥吸氣壓力定位0.8KPa，關閉壓力為1.4KPa，正常運行壓力1.2KPa。

緊急泄壓閥的的泄放定壓應高于呼吸閥的排氣壓力，并小于儲罐的設計正壓。據此，緊急泄壓閥泄放定壓為2.0KPa；緊急泄壓閥的的吸氣定壓應高于呼吸閥進氣壓力，并高于儲罐的設計負壓。據此，緊急泄壓閥的吸入定壓為-400pa。

五、氮氣用量分析

根據氮封的設計原理，氮封消耗主要分為三個部分。其中最大一個部分就是油罐在付料過程中，由于油罐氣相空間發生變化，此時需要補充大量氮氣來位置罐的壓力，理論上需要補充的氮氣量就就等于付料體積。二，靜止罐由于氣溫的變化導致油罐的氣相空間變化，氮氣量需要補入，理論上這部風的用氣量遠遠小與第一部分。三，由于呼吸閥故障和油罐密封性不好造成氮氣跑損。

結束語

苯罐工程設計階段在選擇儲罐時，通常是內浮頂罐，也有部分固定罐氮封。而本次儲罐氮封，是在內浮頂罐的基礎上加上氮封措施，對苯的安全及環保儲存是目前較為理想的解決方案。在設計過程中，應根據當地氣象條件，采取適合的保溫措施，減少供氣量，降低運行費用。

[1]鄭學志.油罐氮封系統的應用.石油商技,1999,17（3）.

[2]高紅鋼.本罐安全儲存技術措施.工業安全與環保.2006.32（10）.

[3]肖馳.輕質油儲罐應用氮封技術的重要意義.石油化工安全技術.2004.20（6）.

[4]李勇等.內浮頂凝析油罐氮氣系統工藝改造.石油與天然氣化工.2009.

[5]SH/T 3007-2007石油化工儲運系統罐區設計規范.