原油储罐一、二次密封油气浓度超标问题的探讨

2023-01-11

随着大型原油储罐的增多, 确保大罐的安全平稳运行, 对储罐一、二次密封圈内油气浓度超标问题的探讨, 越来越受到人们的关注, 它对站库的HSE (健康、安全与环境) 管理体系提出更高的要求。

1 密封装置的特点

1.1一次密封

储罐浮盘的一次密封是设置在浮盘外缘和内壁之间, 对储罐的环形油气空间进行密封的装置, 因一次密封要求具有耐磨、抗老化且不污染油品, 新建的浮顶储罐大部分采用了泡沫塑料填充式密封。

1.2二次密封

储罐浮盘的二次密封是设置在一次密封装置之上, 对从一次密封装置泄漏出来的油气进行再一次密封的装置, 二次密封利用油气隔膜、压板和密封刮板等装置, 阻挡一二次密封之间油气泄漏, 以及二次密封与大气之间雨水、风沙向罐内的渗入, 它整条环绕在浮盘与罐壁的环形空间上并且与一次密封共用浮盘边缘板上的螺孔和螺栓安装, 能随浮盘自由升降。

2 存在的问题

当大型原油储罐的浮盘缓慢降落时, 罐壁上会粘附部分原油, 由于油温一般高于大气温度, 原油形成一层表面积较大的油膜, 随着油膜表面油气挥发严重, 在一、二次密封装置之间集聚形成了油气混合物, 当混合物中油占有比例越来越大时, 油气浓度就会达到燃烧爆炸的下限, 对大罐的安全就造成了隐患。

对于10×10m3的浮顶储罐, 一二次密封装置之间油气浓度超标是这样造成的: (1) 油气隔膜与油面的间距约为50-60mm, 挥发的油气集聚在该空间内, 若隔膜密封不严或罐壁变形, 该空间的油气将扩散至一、二次密封装置之间。该空间按爆炸危险区域的划分应为0区范围 (即连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境) , (2) 由于二次密封装置不能完全阻止外界空气进入密封装置内部, 油气与外界空气必然在一、二次密封装置之间形成油气混合物, 该区域处于爆炸危险区域的1区范围 (即正在运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境) , (3) 若金属密封板与罐壁贴合不严, 密封板与罐壁间的少量油气也将扩散至一、二次密封装置之间, 这加大了一、二次密封装置之间的油气浓度。

油气浓度与原油性质 (粘度、挥发性、密度、含蜡量、轻组分含量等) 、一次和二次密封装置的类型及完好程度、原油温度、大气温度、外界风力、液位高度、罐壁保温性能、浮盘刮蜡装置、储罐运行状态等因素关系密切, 有效的控制这部分油气来源即可从根源上降低浮顶密封圈内油气浓度超标。

3 降低一二次密封油气浓度的方法

降低一、二次密封之间的油气混合物浓度, 避免一二次密封装置内挥发的油气造成安全隐患, 我们可以从三大方面进行改善。

首先从储罐的设计上要求罐基础必须具有足够的整体稳定性、均匀性和平面抗弯刚度, 尽量减小大型储罐在施工中椭圆度、垂直度及局部凸凹度的偏差, 降低由于储罐基础沉降而引起储罐和浮顶的几何形状和尺寸的变化。

其次对储罐进行合理优化的运行工艺流程, 储罐收发油量多、更换油品频次大、速度快、造成浮舱升降幅度大、使储罐一二次密封拉扯频繁、同时一二次密封与罐壁同步摩擦, 易造成储罐油量损耗增大, 所以控制储罐收发油的速度和

控制油温均可以降低油气浓度。

最后从一二次密封上进一步降低浓度:

(1) 从储罐顶部设置顶盖, 减少外界风力、光照和大气温度变化等对密封圈内油气混合物气压的影响, (2) 改善一次密封, 采用新型密封耐磨材料, 避免油面油气的挥发, 原油储罐应采取消除罐壁粘油的措施, 如在浮盘下部设置刮蜡器或加热盘管等, (3) 在储罐一、二次密封装置之间分割出12个或者更多的间隔, 间隔与间隔要密封, 增大储罐一、二次密封装置之间间隔与间隔油气扩散阻力, 减少油气扩散速度, (4) 同时在一、二次密封装置之间填充安装惰性气体释放装置, 一旦油气浓度达到爆炸临界点时, 填充物马上释放惰性气体, 抑制并冲淡可燃气体。