關于使用低壓拱頂罐儲存環氧丙烷的可行性分析

張帆

摘 要：環氧丙烷是重要的有機化工原料，常溫工況下儲存揮發性極強，揮發的氣相形成爆炸危險環境，對儲運過程的安全管理要求較高。一些港口企業在建設初期并未考慮環氧丙烷的儲存而布置中壓不銹鋼拱頂罐，而隨著近年來環氧丙烷市場需求量的快速增加，其儲運市場行情走高，如何高效、低耗的進行環氧丙烷的安全儲存，成為了一個具有價值的課題。本文對使用現有碳鋼低壓拱頂罐進行適應性改造，使其具備安全、經濟儲存環氧丙烷的客觀條件，提出了不同方面的升級解決方案及儲運工藝。

關鍵詞：環氧丙烷;碳鋼拱頂儲罐;夏季儲存

1 產品特性

環氧丙烷（以下簡稱PO）是無色、具有醚類氣味的低沸易燃液體。是除草劑異丙甲草胺的中間體，也是重要的有機合成化工原料。作為非液化烴介質，在常溫工況儲存下，主要要注意起易沸性和不穩定性，34℃的沸點，室外工況達到25℃以上時，其揮發性極強。同時PO化學性質活潑，易開環聚合，可與水、氨、醇、二氧化碳等反應，生成相應的化合物或聚合物。在靜態儲存和動態運輸過程中，要注意其與鐵銹、氧氣的隔絕。

2 儲運設備升級

（1）對儲罐進行升級，調整升級安全閥、呼吸閥等，提高大小呼吸整定壓力。為隔絕鐵銹，罐內可做內涂層，或入貨前進行噴砂徹底除銹，并在2小時內進行惰性氣體保護。罐體底部增加制冷盤管，底部可考慮增加冷凝毛細管（循環介質為冷媒）。罐體側壁循環線入口增加中部第二進罐口，用于液位較高時的制冷循環，防止出現冷坨現象。

（2）罐頂增加氣相板式換熱器，用于重新冷凝受熱揮發的PO。考慮到氮氣與PO蒸汽的混合氣體飽和蒸汽壓較低，對罐頂氮封系統進行工作范圍調整，加大氮封保壓范圍。因PO靜態儲存飽和蒸汽壓較大，罐頂外部的泡沫發生器進行升級，在保證應急需求的前提下提高承壓。

（3）對儲罐、產品線、汽車線、碼頭線等計劃儲運PO的相關設備管道增設不低于CC30的保冷層，以保證儲運過程中PO不會因局部受熱過快出現局部聚合現象，堵塞管道。

（4）增設功率曲線及揚程符合PO作業參數的保冷機泵，增設密閉下裝下卸鶴管，并對裝卸相應管線增加保冷層。并自裝卸作業區域至儲罐區之間，增設密閉氣相平衡管。

3 配套設備及附件升級

（1）增設或升級配套制冷系統，升級或更換冷媒，提高制冷系統的輸出功率，使其在夏季高溫室外工況下仍能輸出溫度不低于12℃的冷媒介質，并依據罐體容積測算確定最小流量。

（2）增設液相管式換熱器，用于PO液相與冷媒的換熱，換熱比、效率、接觸換熱面積及對流比都要符合工藝需求。

4 夏季儲存工藝

日常儲存全程保持低溫密閉氮封儲存。當溫度緩慢上升后，主要通過自循環降溫和氣相冷凝降溫兩個方式進行降溫制冷，以保證罐內產品儲存溫度為-5～10℃，最高不超過15℃。制冷系統經過改造后最低出水溫度應達-10℃，可將罐內產品降溫至最低-8℃，考慮到制冷效率及經濟性，可擬定降溫至-5℃。因制冷系統滿荷運轉時制冷效率與能耗費用比值最大，故日常儲存方式采用間歇式制冷。建議根據罐溫定期進行滿負荷作業一次，每次將PO降溫至5-10℃以下（結合制冷系統冷量輸出能力確定）。正常密閉儲存過程中罐內氣相壓力保持在2～6kpa，若壓力低于2kpa，氮氣補償裝置正常工作，充入氮氣恢復罐內氣相壓力至2kpa，若壓力大于6kpa，制冷系統循環冷媒至氣相冷凝回收器，將氣相壓力降低至4kpa。

5 裝卸工藝

（1）裝卸車工藝：使用專用卸車泵對來司槽車進行卸車，卸車前將鶴管連接槽車，使槽車氣相空間與罐內相通，進行密閉卸車作業。在卸車期間啟動氣相冷凝器冷媒循環，通過調節冷媒流速（冷媒變頻泵）保證罐內氣相壓力保持在微正壓（0～2kpa）。使用卸車泵進行卸車作業，預計流速為平均22.5m3小時，卸車作業過程中的產品蒸汽均由氣相冷凝器回收。卸車入罐后，若作業不連續，罐內液位未超過循環線，使用制冷盤管進行臨時降溫，保證產品溫度不高于15℃，并根據氣相壓力反饋情況啟動氣相冷凝回收器。若液位高于循環線，PO液相溫度高于15℃時，可使用循環管線經管殼式換熱器進行降溫。

（2）裝船作業：裝船前進行管線準備，使用不銹鋼碼頭線作為液相產品線，另一條碳鋼或不銹鋼碼頭線作為氣相平衡線，裝船前通過作為氣相平衡線的碼頭線對船艙進行氮氣置換，根據氮氣流量計算儀進行現場記錄。可通過對液氮罐蒸發增壓器進行安全合理的除霜來提高氮氣充入速率，后續在根據實際需要增加增壓器。氣相平衡碼頭線與PO儲罐罐頂尾氣線進行連接。 裝船過程中儲罐及船艙通過兩條碼頭線及罐頂氣相線進行氣相平衡密閉作業，船艙氣相進入儲罐氣相空間，作業過程中保證整個系統氣相空間相連且密閉，氮氣補償裝置保證系統氣相維持正壓。首次裝船流速建議最大不超過2m/s為準，同時考慮到船艙已經經過氮氣置換，平均流速建議為1.9m/s，因換倉等作業流速波動造成的最大流速不超過2m/s。出貨后期，液位低于循環線高入罐點時，確認循環線高入罐閥及低入罐閥為打開狀態，循環線罐根閥為關閉狀態，使循環線高位入罐管線內的產品自流回罐內。

綜上所述，利用現有碳鋼儲罐進行適當改造，增設現有附件，采用合理的溫度控制工藝和密閉隔氧儲存管理，是經濟可行的。