內(nèi)浮頂加氮封技術(shù)在苯罐中的應(yīng)用

楊東凱（中海煉化惠州煉化分公司 516086）

一、苯的性質(zhì)

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(chǎn)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(chǎn)生的能量。在爆炸濃度范圍內(nèi)，極其容易引發(fā)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(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、甚至生殖系統(tǒng)帶來很大危害。苯中毒對身體的危害歸結(jié)3種：致癌、致殘、致畸。

二、苯儲罐現(xiàn)狀

目前，我國對于苯產(chǎn)品的存儲多采用內(nèi)浮頂罐。但在實際存儲中，大多數(shù)密封圈的材質(zhì)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?xí)a(chǎn)生變形，導(dǎo)致密封效果變差。罐內(nèi)的苯蒸汽會揮發(fā)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(nèi)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(huán)境污染，對罐區(qū)工作人員造成危害。隨著近年來，政府和群眾對環(huán)保提出了更高的要求。

三、內(nèi)浮頂罐加氮封的基本原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.基本原理

在內(nèi)浮頂儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)，就是用氮氣補充罐內(nèi)氣相空間。根據(jù)儲罐的設(shè)計要求，確定儲罐空間壓力控制范圍。當儲罐內(nèi)浮頂上部氣相空間壓力到達設(shè)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(tǒng)。當氣相空間壓力低于設(shè)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(huán)境，在吸氣時不吸入空氣，防止形成爆炸性氣體。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

苯罐內(nèi)浮頂加氮封系統(tǒng)主要設(shè)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(tǒng)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(jiān)視，設(shè)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(shè)置壓力變送器，將儲罐的壓力遠傳至中控室設(shè)置高低報警。

圖1 內(nèi)浮頂儲罐氮封系統(tǒng)圖

三、氮封特點

1.內(nèi)浮頂加氮封可減少液體苯蒸發(fā)損失98%以上。

2.氮封能有效的防止苯油氣對周圍環(huán)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(nèi)氣體爆炸，且對儲存油品性質(zhì)無任何影響。

四、氮封設(shè)備及參數(shù)

該罐儲存介質(zhì)為易燃、易爆、易揮發(fā)、有毒的產(chǎn)品苯。根據(jù)S H/T 3007-2007《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》“采用氮封的固定頂罐還應(yīng)設(shè)事故泄壓設(shè)備”的規(guī)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?shù)忾y發(fā)生故障,罐內(nèi)氣相壓力達到呼吸閥開、關(guān)壓力時才動作。而緊急泄壓閥的在于儲罐發(fā)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(guān)閉壓力應(yīng)根據(jù)儲罐的設(shè)計壓力和呼吸閥的定壓來確定。一般情況下，設(shè)有氮氣密封儲罐的呼吸閥定壓在1750pa/-395pa（國產(chǎn)），氮氣閥吸氣壓力應(yīng)高于呼吸閥的吸氣壓力及油罐的設(shè)計負壓值。氮封閥的關(guān)閉壓力應(yīng)低于呼吸閥的排氣壓力和儲罐的設(shè)計正壓。本設(shè)計儲罐的氮氣閥吸氣壓力定位0.8KPa，關(guān)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(yīng)高于呼吸閥的排氣壓力，并小于儲罐的設(shè)計正壓。據(jù)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(yīng)高于呼吸閥進氣壓力，并高于儲罐的設(shè)計負壓。據(jù)此，緊急泄壓閥的吸入定壓為-400pa。

五、氮氣用量分析

根據(jù)氮封的設(shè)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(fā)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(dǎo)致油罐的氣相空間變化，氮氣量需要補入，理論上這部風(fēng)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(jié)束語

苯罐工程設(shè)計階段在選擇儲罐時，通常是內(nèi)浮頂罐，也有部分固定罐氮封。而本次儲罐氮封，是在內(nèi)浮頂罐的基礎(chǔ)上加上氮封措施，對苯的安全及環(huán)保儲存是目前較為理想的解決方案。在設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)當?shù)貧庀髼l件，采取適合的保溫措施，減少供氣量，降低運行費用。

[1]鄭學(xué)志.油罐氮封系統(tǒng)的應(yīng)用.石油商技,1999,17（3）.

[2]高紅鋼.本罐安全儲存技術(shù)措施.工業(yè)安全與環(huán)保.2006.32（10）.

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

[4]李勇等.內(nèi)浮頂凝析油罐氮氣系統(tǒng)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(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范.