輕質油儲罐的管理技術分析

楊智軍 吳娟 吳虎 張莉 張雯 周堉晶（中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽745002）

1 實施背景

輕質油品中輕組分的揮發既降低了油品質量，同時大量的油氣散發在大氣中，如果在大面積范圍內形成較高濃度混合氣體，遇明火、電器火花、靜電、撞擊、雷擊等均會引起著火爆炸，發生重大安全事故，同時大量的油氣揮發還會污染空氣，給人們的身體健康造成危害。因此，采取盡可能的措施降低油品的蒸發損耗對保障油品的質量、降低環境污染以及有效地預防因油氣擴散而引發的爆炸事故具有重要的意義。慶陽石化公司作為近幾年來新建煉廠之一，始終貫徹節能環保理念，極為關注各大煉廠輕質油儲罐的運行管理過程。為了避免實際生產運行中，上游裝置攜帶輕烴突發進入內浮頂儲罐導致浮盤沉盤或爆炸；空氣進入含硫介質儲罐，造成油品發生化學反應，甚至會發生硫化亞鐵自燃；靜電積累可能會發生閃爆、化工品儲罐不滿足清潔環保要求等問題或事故案例的發生，本著保護環境安全、企業生命財產安全的前提下，近幾年來，根據油品介質性質，儲運罐區改造與新建了十幾臺儲罐內浮盤，并陸續給16具內浮頂儲罐罐頂增加了氮封系統，在結構設計上采取有效的預防措施，加強日常運營管理，加大日常監督檢查力度，不斷消除先天、后天缺陷，以最大的努力確保儲罐的本質安全。

1.1 氮封系統基本原理及實施目的

輕質油品儲罐采用氮封系統，是利用氮氣補充油罐內氣體空間。當儲罐付油時，罐內油品液面下降，罐內氣相空間增大，罐內氮氣壓力降低，氮封閥開啟，向儲罐內補充氮氣，當罐內氮氣壓力上升至氮封閥設定壓力值時，氮封閥自動關閉。當儲罐進油時，罐內油品液面上升，罐內氣相空間減小，罐內氮氣壓力升高，當高于氮封閥設定壓力值時，氮封閥關閉，停止向罐內補充氮氣。

（1）提高安全性。儲罐采用氮氣密封后，罐內氣體空間是油蒸氣和氮氣的混合氣體，因而不會形成混合性爆炸氣體，提高了儲罐設備設施運行的安全性。

（2）降低損耗、保護環境。由于氮氣比油蒸氣輕，浮在油品氣相的上面，因此向罐外呼氣主要呼出氮氣。吸氣時，氮氣會自動快速補入罐內，提高罐內壓力，有效抑制油品蒸發，大幅度降低油品大、小呼吸損耗，提升企業經濟效益；呼氣時呼出的主要是氮氣，因此有效地保護環境，維護員工身心健康。

（3）保證產品質量。由于向罐內補充氮氣，避免了吸入空氣，從而可以防止介質氧化、吸水，有效抑制油品中輕組分蒸發呼出，最大限度保證產品儲存過程的質量。

2 氮封罐運行中存在常見問題

2.1 罐頂密封不嚴，氮封調閥頻繁補充氮氣，導致氮氣大量損耗

這種情況多見于儲罐頂部密封不嚴、有縫隙的情況。當罐內壓力外泄至設定的下限時，儲罐氮封調閥為保證達到罐內設定的氮封壓力，將會開啟調閥補充氮氣來維持罐內壓力，但罐內壓力達到設定的上限后，氮封調閥關閉停止充氮。由于罐頂密封不嚴、有縫隙，泄壓、充氮，再泄壓、再充氮會周而復始進行下去，導致大量氮氣損耗。

而罐頂密封不嚴、有縫隙的情況常常表現在以下幾個方面。一是儲罐壁板與包邊角鋼有縫隙。二是罐頂板腐蝕穿孔。三是泡沫發生器密封玻璃破損或墊片老化泄漏。四是呼吸閥故障，閥盤密封不嚴或呼吸閥選型錯誤，呼吸壓力太低。五是量油口未蓋嚴或橡膠密封墊老化，密封不嚴泄漏。六是透光孔密封不嚴泄漏。七是緊急泄放人孔密封不嚴或選型錯誤壓力低泄漏。以上幾個方面的原因,只要通過加強管理,及時維修,提高儲罐完好率,氮氣的大量損耗是完全可以避免的。

2.2 氮封調閥壓力設定不合理，增大了罐內空氣進入的風險和油氣的呼吸損耗

罐內氮封壓力設定過低，在付油作業、晝夜溫差變化較大時，罐內壓力降低較快，氮封調閥的充氮量不能滿足由于上述多種綜合原因導致的壓力下降，將會使罐內出現負壓而吸入空氣，形成爆炸性混合氣體，從而增大著火閃爆風險。

儲罐收油時，由于油面逐漸升高，氣相空間逐漸減小，罐內氣相壓力增大，當壓力超過儲罐呼吸閥控制呼氣壓力時呼吸閥打開，一定濃度的油蒸汽從呼吸閥排出，造成了油品的呼吸損耗。當罐內氮封壓力設定過高時，更容易使罐內壓力達到呼吸閥的呼氣壓力，從而導致更多的油氣將通過呼吸而損耗。

2.3 氮封調閥故障，導致罐內負壓或超壓

罐頂氮封調閥出現故障，有兩種情況。一方面是罐內壓力達到氮封調閥設定的開啟壓力時不動作，導致罐內出現負壓甚至吸入空氣，從而惡化罐內環境，使罐內形成爆炸性混合氣體，增大著火爆炸風險。另一方面是罐內壓力達到氮封調閥設定的關閉壓力時不動作，導致氮氣持續進入罐內使罐壓升高，大量氮氣從呼吸閥排出，甚至導致罐頂與罐壁連接焊縫崩開，造成儲罐損壞、物料泄漏。

3 采取的應對措施

3.1 針對罐頂密封不嚴，導致氮氣大量損耗的應對措施

(1)加強儲罐的日常檢查維護管理，開展儲罐的定點測厚，每季度對儲罐壁板、頂板進行定點測厚，計算腐蝕速率，確保儲罐在檢修周期內的安全可靠運行，杜絕罐底、罐壁、罐頂腐蝕穿孔泄漏。

(2)嚴格按照《煉油與化工分公司常壓金屬儲罐管理規定》中：常壓金屬儲罐應根據運行情況定期清罐全面檢查或檢驗，一般每6 年1 次，最長不超過9 年。加工高硫和含硫原油的企業，當輕質油儲罐未采取氮封或內防腐處理等特殊安全措施時，清罐全面檢查與檢驗周期不應超過4年的規定，開展定期全面檢驗，確保儲罐罐體密封完好。

(3)加強儲罐安全附件的日常檢查維護管理，每月對罐頂泡沫發生器密封情況，呼吸閥的運行情況，量油孔密封情況，透光孔密封情況，緊急泄放人孔密封情況利用便攜式可燃氣體檢測儀進行檢測，根據儲罐內壓力、儲罐收付油情況進行對比分析，對存在異常泄漏油氣的點位查找原因，采取更換泡沫發生器密封玻璃，拆卸檢查呼吸閥盤，更換量油孔密封膠墊，更換透光孔密封墊或采取緊固，更換緊急泄放人孔密封墊或采取整體更換緊急泄放人孔等措施消除罐頂的異常泄漏。

3.2 針對氮封調閥壓力設定的問題

罐區工程技術人員不斷總結氮封儲罐日常運行中出現的各類問題，結合《石油化工儲運系統罐區設計規范》中的有關要求，將氮封調閥的壓力設定在0.2～0.4 kPa,當儲罐壓力低于0.2 kPa 時，氮封調閥打開向罐內補充氮氣，直至壓力達到0.4 kPa時調閥關閉，停止向罐內補充氮氣。氮封調閥設定的壓力范圍，既要根據付油量等因素來確定，不能在付油時氮氣來不及補充而使儲罐處于負壓狀態；又要根據罐頂呼吸閥的呼吸能力來確定，盡量降低罐內壓力，以便在收油時降低呼吸損耗，較少大氣環境污染。

3.3 針對氮封調閥故障，導致罐內負壓或超壓的應對措施

氮封調閥在運行過程中難免會出現各種各樣的故障而不能正常運行，為確保氮封調閥的可靠運行，及時發現并處理各種異常，防止儲罐負壓或超壓情況的發生，我們采取如下幾個方面的管控措施：

(1)加強崗位員工的教育培訓，使崗位每一位員工清楚掌握氮封調閥的作用和工作原理，壓力調節范圍以及如何根據儲罐的收付油運行情況判斷氮封調閥的正常與否，從而提高每一位崗位員工分析、判斷和發現問題的能力。

(2)加強各級人員的現場巡檢，及時發現處理存在的各類問題。罐區要求崗位每日對氮封儲罐的運行情況進行檢查，管理人員每周對氮封儲罐進行一次檢查，及時排查治理存在的安全隱患。

(3)在氮封管路增設過濾器，降低氮封調閥由于管路鐵銹、雜物等影響而導致故障。

(4)在氮封罐頂增設壓力遠傳，并傳至內外操室，可實時監控氮封罐頂壓力，做到及時發現及時處理氮封儲罐壓力異常。

4 實施效果

近年來，隨著煉油企業安全環保、節能減排形勢的嚴峻，如何從根本上實現油品安全儲存運輸，提升經濟成效是越來越多的管理者深入思考的問題。對于油品蒸發損耗中不可避免的自然現象,慶陽石化公司連續幾年來通過優化工藝過程、改進(引進)設備、精心操作等源頭管控措施不斷降低油品生產、儲運過程中的損耗治理工作，把生產中遇到的大大小小的困難都當作是一次次理論與實踐相結合的機會，挑燈夜戰、集智聚力，不斷實現現代化的儲運罐區安全平穩生產。

油品儲運罐區儲罐氮封系統的實施有力規避了突發態勢下的油罐火災應急處置，符合國家環保的總指向，為促進經濟發展與環境保護的“雙贏”邁出了重要一步。通過定期、不定期的對罐頂氮封系統的運行情況進行檢查、判斷、處理，為進一步分析判斷浮盤密封情況，及時修復浮盤密封老化、腐蝕、磨損等問題處理有較大的指導作用，所以說儲罐氮封系統是一項非常實用的保護裝置，是降低油品蒸發損耗必不可少的重要措施。以后的工作中，我們還需要在不斷實踐的過程中對相應的措施進行完善改進，為促進公司的清潔發展、節約發展、企地和諧發展奠定堅實的基礎。