内浮顶加氮封技术在苯罐中的应用

2022-09-10

一、苯的性质

苯, 无色透明液体, 不溶于水, 可与醇、醚、丙酮等多种有机溶剂混溶。熔点5.5℃, 沸点80.1℃, 闪电-11℃, 引燃温度为560℃, 最小点火能0.2m J, 爆炸极限为1.2%-8% (或39-270g/m3) , 易产生集聚静电, 有燃烧爆炸危险。

苯具有以下三个特性:1易燃性。苯属于闪点在45℃下易燃气体, 所以在常温下, 遇明火能引起表面苯蒸汽闪燃。2易爆性。其点火能为0.2m J, 相当于一枚大头针有1m高处垂直落到水泥地面上产生的能量。在爆炸浓度范围内, 极其容易引发爆炸危险。3剧毒性。苯为有毒的有机化合物, 会对人的造血系统、神经系统、甚至生殖系统带来很大危害。苯中毒对身体的危害归结3种:致癌、致残、致畸。

二、苯储罐现状

目前, 我国对于苯产品的存储多采用内浮顶罐。但在实际存储中, 大多数密封圈的材质用的是橡胶, 年久容易老化, 由于浮盘密封圈和罐壁的长时间摩擦会产生变形, 导致密封效果变差。罐内的苯蒸汽会挥发到浮盘之上的气相空间。在浮盘上部存在的苯蒸汽会会与进入罐内的空气形成混合气, 遇明火有爆炸危险, 苯蒸汽排放到空气中造成环境污染, 对罐区工作人员造成危害。随着近年来, 政府和群众对环保提出了更高的要求。

三、内浮顶罐加氮封的基本原理和系统结构

1. 基本原理

在内浮顶储罐上设置氮封系统, 就是用氮气补充罐内气相空间。根据储罐的设计要求, 确定储罐空间压力控制范围。当储罐内浮顶上部气相空间压力到达设计高点时, 开阀放气, 排放至排放气收集总管连通油气回收系统。当气相空间压力低于设计低点时, 氮气阀开启, 开始补充氮气。由于氮气比油气轻, 所以氮气浮在油气上面。保证储罐在呼气时, 呼出罐外的氮气而不是油气, 保护环境, 在吸气时不吸入空气, 防止形成爆炸性气体。

2. 系统结构

苯罐内浮顶加氮封系统主要设备有自力式氮压阀、泄放阀、呼吸阀、安全阀、压力检测仪表。氮封系统工艺流程如图1。

为了确保储罐安全和对氮封工况下运行压力的监视, 设置了压力在线显示和变送报警仪表。在自力式氮封减压阀前安装压力表显示氮气源压力, 在氮封阀后和储罐顶安装微压压力表显示储罐运行压力, 微压压力表量程为-1KPa-2KPa。

在罐顶设置压力变送器, 将储罐的压力远传至中控室设置高低报警。

三、氮封特点

1.内浮顶加氮封可减少液体苯蒸发损失98%以上。

2.氮封能有效的防止苯油气对周围环境的污染, 污染程度下降95%-98%。

3. 氮封使气相空间混合气浓度低于爆炸下限, 防止油罐内气体爆炸, 且对储存油品性质无任何影响。

四、氮封设备及参数

该罐储存介质为易燃、易爆、易挥发、有毒的产品苯。根据SH/T3007-2007《石油化工储运系统罐区设计规范》“采用氮封的固定顶罐还应设事故泄压设备”的规定, 本罐采用自力式氮封阀进行储罐密封, 同时配以紧急泄压阀。

呼吸阀在正常工况时不工作.当氮封阀发生故障, 罐内气相压力达到呼吸阀开、关压力时才动作。而紧急泄压阀的在于储罐发生事故或储罐收付料流量过大呼吸阀都无法满足需要时才能用到。

氮气阀的开启压力和关闭压力应根据储罐的设计压力和呼吸阀的定压来确定。一般情况下, 设有氮气密封储罐的呼吸阀定压在1750Pa/-395Pa (国产) , 氮气阀吸气压力应高于呼吸阀的吸气压力及油罐的设计负压值。氮封阀的关闭压力应低于呼吸阀的排气压力和储罐的设计正压。本设计储罐的氮气阀吸气压力定位0.8KPa, 关闭压力为1.4KPa, 正常运行压力1.2KPa。

紧急泄压阀的的泄放定压应高于呼吸阀的排气压力, 并小于储罐的设计正压。据此, 紧急泄压阀泄放定压为2.0KPa;紧急泄压阀的的吸气定压应高于呼吸阀进气压力, 并高于储罐的设计负压。据此, 紧急泄压阀的吸入定压为-400Pa。

五、氮气用量分析

根据氮封的设计原理, 氮封消耗主要分为三个部分。其中最大一个部分就是油罐在付料过程中, 由于油罐气相空间发生变化, 此时需要补充大量氮气来位置罐的压力, 理论上需要补充的氮气量就就等于付料体积。二, 静止罐由于气温的变化导致油罐的气相空间变化, 氮气量需要补入, 理论上这部风的用气量远远小与第一部分。三, 由于呼吸阀故障和油罐密封性不好造成氮气跑损。