液態烴球形儲罐的清罐工藝及安全探討

宋琦（中國石化鎮海煉化公司，浙江 寧波 315207）

石油化工企業中，日常情況下，壓力球形儲罐均需進行定期檢驗檢修（不大于6年），那么清罐工作即成為了一項常規工作。如何安全、快速、高效、低能耗進行清罐，是目前石油化工行業面臨的一個技術難點。

1 普通清罐工藝

1.1 原始工藝：水置換法

此方法操作過程是，泄壓完成后，將球罐灌滿水用以排盡罐內液態烴氣相，然后再排掉水，同步引入空氣，待罐內水排盡時空氣也已100%充滿，清罐置換就此一步完成。此法避免了重復多次置換，水充滿后，罐內將無液態烴氣相存在，確保了空氣不會與液態烴氣相直接接觸，不會產生具有爆炸性的混合氣體。因此，此法具有安全可靠、成功率高、操作簡單等優點，但是它要求球罐基礎條件較好，即球罐基礎（基座）可承擔置換重量，同時置換時間相對較長（因上水和放水時間均較長）；對于1000m3以上球罐清罐，考慮到球罐基礎條件（因球罐投運年份）和置換用水量等因素，一般不宜采用此法[1.2]。

1.2 更新工藝：氮氣置換法

此方法操作過程是，泄壓完成后，將氮氣充滿球罐，增壓到一定程度，泄壓置換出液態烴氣相，重復數次，直至罐內可燃氣體濃度達到預定的置換標準為止（一般為可燃氣體濃度＜0.1%）。此法操作略復雜，會耗用大量氮氣，同時其置換頻次多、工作量大，但是它可以確保進入罐內的液態烴氣相不會與空氣接觸，不會形成具有爆炸的混合氣體。因此，此法可靠性好、安全系數高、成功把握大，但置換周期多，清罐時間長。對于本身有制氮氣手段和條件的工業、石化行業普遍采用這一成熟的傳統置換方案[3.4]。

2 創新清罐工藝

2.1 創新工藝

鑒于水置換和氮氣置換法清罐均存在所需時間長的缺點，本文根據實際生產經驗，原創一種新式清罐方法，稱之為氮氣/蒸汽置換法，具體介紹如下。操作過程是泄壓完成后，將氮氣充滿球罐，泄壓置換出液態烴氣相，泄壓同時從罐底引入蒸汽，重復數次，直至罐時可燃氣體濃度達到預定的置換標準為止（一般為可燃氣體濃度＜0.1%）。

蒸汽在清罐過程中發揮了幾種作用：①稀釋罐內氣相液態烴；②對罐壁上掛壁的殘留固態物質進行沖刷清洗，使得清罐更干凈，干凈就意味著更安全；③除異味，確保清罐完成開罐后無明顯異味；④因泄壓過程是一個吸熱過程，正常泄壓時罐內溫度會下降至接近0℃，蒸汽的注入可以補充罐溫，確?？焖傩箟?，縮短置換時間。

2.2 優化試驗

（1）以同一清罐工藝作為技術支撐，因置換壓力區間不同，所需的置換次數也不盡相同。試驗1 以可燃氣體濃度＜0.1%為置換目標值；選用2000m3液化氣罐和4000m3混合C4 罐為試驗儲罐，置換壓力區間分別設置為0.05～0.2 MPa、0.05～0.3 MPa、0.03～0.3MPa，試驗數據如表1。

表1

（2）從表1 的試驗數據可以看出，0.03～0.3Mpa 是一個相對最優化的壓力置換區間，置換至合格所需的置換次數最少。以此壓力區間進行試驗2，選用不同組分的代表介質（乙烯、丙烯、液化氣、混合C4、裂解C5），在1000、2000、4000m3球罐中進行置換試驗，試驗數據如表2。

表2

（3）經驗與結論

①置換壓力區間在為0.03～0.3MPa時，置換次數相對最少，可進行推廣使用，基本可滿足各類介質液態烴儲罐工藝操作要求。

②從圖表中可以看出，使球罐置換至合格標準所需置換次數基本不受罐容大小影響，介質中C組分含量影響也不大，說明此種創新型的氮氣/蒸汽置換法具有通用性，適合各類型液相或氣相烴類儲罐清罐使用。

③注意：置換次數與首次泄壓是否干凈密切相關，首次泄壓時液相介質泄壓越干凈，置換次數相對越少，置換基本可在5次內完成。

3 清罐安全與措施

3.1 清罐安全措施

（1）盲板隔離所有與液態烴、瓦斯線等連接的部位均需在閥門或法蘭處進行隔離，隔離的過程是一個風險點，盲板隔離過程必須使用防爆工具，若出現閥門內漏影響施工安全的情況，可考慮擴大泄壓范圍以降低閥后管線背壓。盲板示意圖如下。

圖1 液態烴球罐清罐盲板示意圖

（2）數據分析：數據分析至開罐的分析，一般以可燃氣體濃度（烴+氫）＜0.1%為目標值，此項工藝過程可確保開罐后VOCs氣體接近零排放，保證環保異味受控。

（3）盲區管理：各液位計、壓力表、引壓管、脫水管線、采樣管線、脫水罐為球罐清罐過程中的相對盲區，清罐過程中需對這些部位進行特別關注，必要時進行單獨處理。

（4）安全驗收：清罐完成后，工藝、設備、安全、儀表、電氣五個專業對清罐安全，交付檢修進行共同驗收確認。

（5）明火試驗：清罐驗收通過后，進行測爆分析（分析數據：可燃氣體、氧含量、H2S、CO，區別于開罐前的“烴+氫”分析），分析數據合格，進行明火試驗，隨后交付檢修。

3.2 丁二烯介質清罐

丁二烯介質的化學性質非?；顫姡趦\及生產過程中容易發生聚合，高溫下極易由兩個丁二烯分子聚合形成環狀化合物丁二烯二聚體，故丁二烯介質開罐前，區別于其他液態烴介質，一般需進行酸洗鈍化工藝處理，具體步驟如下[5]：

（1）球罐開罐前酸洗：為防止已使用儲罐內存留聚合物與氧發生反應，開罐前需使用4.0～4.5%亞硝酸納和硫酸亞鐵混合液進行酸洗循環；噴淋循環蒸煮20～25℃。

（2）球罐檢修過程：嚴格控制檢修質量，檢修過程中減少設備表面光潔度的損傷，同時將各管線設備的死角清理干凈，消除丁二烯自聚物產生的“活性中心”（活性中心是指O2、Fe2+、以及由于O2的混入產生的過氧化自由基）。

（3）投用前酸洗鈍化：檢修結束后需嚴格執行球罐及系統管線鈍化流程，先用3.5～4.5%檸檬酸進行初次酸洗。再用2.5～3.5%亞硝酸鈉鈍化液進行二次置換，隨后用氨水（氫氧化鈉，PH值10～11）進行中和鈍化。

4 結語

液態烴球罐清罐已成為石油化工行業不可缺少的工作和環節，儲罐清罐時間和效率、能耗是從業技術管理人員需進行思考和探索的。本文提出了球罐清罐的創新工藝，大大提升了清罐的效率和質量，同時對清罐安全和重難點方面進行了論述，從工藝和安全兩方面對液態烴球罐清罐進行了全面的探討。