油品储运系统氮气密封技术

2023-01-29

1 储运系统采用氮封技术的意义

在油气储运生产过程中, 利用储罐储存各类石油化工产品。储罐直接与外界大气接触, 储存介质中含有的较轻组分不可避免的逸入大气或与大气中的氧气接触, 造成不可回收的损失, 对环境产生危害, 一些产品还会发生变质。为了防止石油化工产品与空气接触, 工程上常采用氮气密封技术。

1.1 防止污染环境, 确保操作人员身心健康

由于采用氮封技术, 减少了油品蒸发损耗和呼吸损耗, 呼出罐外的只是少量氮气和油气混合物, 尤其在储存有毒有害介质时可大大减少操作空间的有毒物质, 防止对环境造成污染, 保证操作人员的人身安全和有毒有害物质的吸入。

1.2 可降低大小呼吸损耗, 提高经济效益

油品蒸汽密度比氮气重, 氮气会浮在油品蒸汽上面, 形成氮气保护, 当储罐发生呼气时, 向罐外排出的是氮气而不是油品蒸汽, 当储罐发生吸气时, 吸入的是氮气而不是空气, 从而使罐内的油品蒸发减小, 达到抑制蒸发损耗的目的。

1.3 可以保证安全生产

氮气密封技术实质上是用氮气替代了空气, 在储罐气相空间的油气混合物大大减少, 在混合气体无法达到其爆炸下线, 不能形成爆炸性混合气体, 给储罐设置了一道安全屏障, 保证正常生产安全。

1.4 保证产品质量

石油产品对各组分的含量控制相当严格, 当油罐的气相空间只存在惰性气体氮气时, 可以有效防止产品氧化, 确保产品含水量不变, 阻止轻质组分挥发, 保证了储存介质的质量要求。

2 氮封技术基本原理及储罐选型

2.1 氮气密封的主要原理

氮气密封的主要原理就是用氮气替换了空气。氮气的密度一般小于油品蒸汽, 油蒸汽在储罐气相空间的下面, 上面是一层氮气保护, 储罐发生呼气时呼出的是氮气而不是油蒸汽, 只有发生事故时才会呼出大量气体, 包括下层的油蒸汽, 所以到达外部环境的主要是氮气, 当储罐发生吸气时需要氮气来补充罐内气相空间的压力, 油品接触的是氮气而不是空气, 降低了油品蒸发损耗, 避免油品接触空气而发生变质。

2.2 储罐型式的选择

由于氮气密封技术是在储罐的油气空间中充入氮气, 具有一定的微压, 所以氮封储罐型式必须能够承受一定压力, 储运系统储罐采用氮封技术的储罐基本型式为拱顶储罐和内浮顶储罐。内浮顶储罐兼有固定顶罐和浮顶罐的优点, 即能降低蒸发损耗, 又可防止雨雪尘埃等侵入, 适用于要求严格挥发性油品的储存。浮顶与液面之间基本上无气体空间存在, 即油品与气相空间被浮盘隔开, 几乎不存在蒸发表面, 油品蒸发微乎其微。内浮顶储罐储存轻质油品比拱顶可减少95%-94%的蒸发损耗量。因此新建储罐采用氮封技术选择拱顶储罐, 内浮顶储罐采用氮封技术则多为后期改造的结果。

3 氮封技术的工艺控制方案

3.1 压力控制

在储罐上设置氮气密封技术, 储罐内气相空间的压力一般维持在在1.2kpa左右, 当其压力升高达到1.4kpa时, 连锁控制氮气阀关闭, 氮气自动停止供应;当气相空间压力降低达到0.8kpa时, 连锁控制氮气阀开启, 氮气自动开始补充, 阻止爆炸性气体的形成。罐顶呼吸阀是在氮封阀失灵导致罐内压力过高或过低时起安全作用, 在正常情况下不工作。在储罐氮封阀不能正常关闭的情况下, 导致罐内压力达到1.5kpa时, 罐内气体压力达到呼吸阀的呼气压力, 通过带阻火器的呼吸阀进行呼气;在储罐氮封阀不能正常关闭的情况下, 导致罐内压力下降到-0.3kpa时, 罐内气体压力达到呼吸阀的吸气压力, 通过带阻火器的呼吸阀进行吸气, 保证罐内气相空间的压力在储罐设计压力的下线-0.5kpa之上。在紧急情况下或呼吸阀氮封阀都失灵时, 设置在储罐罐顶的紧急泄压人孔可以起到保护作用, 紧急泄压人孔上有紧急泄放阀, 它的定压为1.8Kpa, 满足储罐设计压力的上限2.0kpa。

3.2 氧含量控制

在储罐上设置氮封系统, 维持罐内气相空间氧气浓度不大于5%, 消除爆炸条件。在储罐内安装氧气检测器, 实时检测储罐内气相空间氧气浓度, 同时将高浓度报警与氮气管道控制阀门连锁。当氧气浓度达到高浓度时报警, 连锁打开氮气阀门, 向储罐内补充氮气, 直到检测指标达到设定要求时连锁关闭氮气阀。

4 联通管道

同一种油品的多个储罐在生产运行过程中, 储罐区域收油作业和付油作业同时进行。为节省氮气用量, 建议在同种油品储罐之间设置气相联通管道, 可以实现多个运行过程中储罐进气量和排气量的部分平衡, 减少氮气用量和作业时的油气排放量。联通管道的管径为DN150, 气体的流通能力为500m3/h。每个储罐的气相联通管道均应设置管道阻火器并应靠近储罐借口安装。气相联通管道宜在罐顶之间跨界, 若间距较大, 气相联通管道应设置在地面上, 在管道的低点设置排凝罐和阀门。