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轻质油储罐增设氮封提高本质安全方案

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轻质油储罐增设氮封提高本质安全方案 摘要:由于多种因素的作用,造成轻质油储罐发生火灾爆炸的概率变高,氮封系统能 够较好的解决这一问题。 本文介绍了公司轻质油储罐运行情况、 氮封系统原理和作用, 以及现有轻质油储罐氮封改造方案,分析了改造过程中出现的问题并提出解决方案。 关键字:轻质油储罐 ,氮封 , 改造方案 前言 2013 年-2018 年期间,国内炼油企业多次发生轻质油储罐火灾事故,使企业对 轻质油储罐的安全性提出了质疑。根据火灾事故情况分析,储存介质硫含量及挥发性 组分含量高等因素是导致轻质油储罐发生火灾事故的主要原因。 结合公司加工高硫原 油的实际,依据《关于开展炼油企业轻质油储罐安全运行情况调查的通知》要求,公 司提出了对现有 11 台轻质油储罐进行增设氮封改造的建议,目的是降低蒸发损耗, 有利于油品储运的安全生产,提高储罐使用的安全可靠性,保护环境。 1 公司轻质油储罐运行情况 1.1 轻质油罐范围 轻质油罐是指储存终馏点不大于 220 ℃轻质油品的立式圆筒形钢制焊接常压储 罐。主要包括石脑油储罐、焦化汽油储罐(含焦化汽柴油混装储罐,下同) 、催化汽 油(未加氢、精制,下同)储罐等中间原料轻质油储罐,以及含有轻质油组分的轻污 油储罐、含硫污水储罐等,大多为内浮顶及拱顶结构。 1.2 轻质油罐运行问题 1.2.1 油品的蒸发损耗大 查阅有关资料得知[1]油品储运损耗约占加工量的3‰~5‰, 其中储罐蒸发损耗约 占50 %~60 %。蒸发损耗主要是自然通风损耗、大呼吸损耗、小呼吸损耗三种。为解 决降低油品的蒸发损耗问题,目前虽已采用多种措施,诸如:喷淋水冷却,采用浅色 涂料、 呼吸阀安装挡板, 提高储罐的承压能力等取得了一定的降耗效果, 但并不理想, 成本也较高,不仅蒸发损耗问题亟待解决,同时存在安全隐患问题。 1.2.2 储罐壁腐蚀 公司生产的石脑油中硫含量一般检测为 0.026%(v/v) ;焦化柴油、催化柴油(柴 油加氢原料) ,硫含量高达 0.8%(v/v) ;这些生产的柴油、石脑油等都含有以 H2S 和 R-SH 形成存在的大量酸性硫化物,对铁具有很强的腐蚀性,因为硫化物首先分解成 H2S,H2S 与铁反映生成 FeS, FeS 附在金属表面可防止 H2S 与铁进一步接触,但由于环 烷酸能与 FeS 反应生成油溶性的环烷酸铁,能使 FeS 保护膜遭到破坏暴露出新的金属 表面,使金属腐蚀继续进行。 同时H2S与水分子相互融合还能形成弱酸性H2S溶液,加速了碳钢的化学和电化学 腐蚀。公司在轻质油罐检修时发现,长期处于汽相空间的储罐内壁腐蚀特别严重,内 防腐涂层被硫化成一层较厚的,柔性很强的胶质膜,积聚在罐底管壁四周。其中长期 处在液相部位的内防腐较好,无明显的腐蚀痕迹,说明硫化氢对内壁的腐蚀,汽相空 间较液相空间严重。 1.2.3 火灾爆炸隐患 由H2S腐蚀管壁生成的焦硫化铁,主要是由FeS(硫化亚铁) ,FeS2、Fe2S3等组分组 成的混合物,在常温下与空气中的氧接触,迅速氧化放热,形成自燃,并引起其他易 燃、可燃物质的燃烧,造成火灾,甚至爆炸。在焦硫化铁中FeS所占的比例较大,也 氧化热值高,因此氧化放热主要由FeS所致。 1 另外,由于公司石脑油储罐、催化柴油加氢装置原料油罐分别为内浮顶和拱顶储 罐,均存在通气口似的“天窗” ,直接与大气相通,造成 H2S 气体、油蒸汽外溢,罐顶 可燃气体含量高,如储存介质遇静电、自燃物质等就可能引起会火灾爆炸。 1.2.4 影响油品质量 在拱顶及内浮顶储罐下部,愈靠*浮盘的汽相空间,氧含量愈低,部分FeS被不 完全氧化,生产单晶硫。这种单晶硫呈黄色颗粒状,其燃点较低,掺杂在块状,松散 结构的焦硫化铁中,为其中的硫化亚铁的自燃提供了充分的燃烧基础,同时由于不溶 于油品,会在储罐付油状态时被携带出厂,另外油品长期与氧气接触,容易发生储存 介质氧化聚合等反应,生产其他化合物,影响产品质量。 1.2.5 空气污染 高含硫量的原油未加氢精制处理,所生成的石脑油中含油硫化氢、有机硫等恶臭 气体,而且含量偏高。这些气体可通过储罐的通气口外溢,造成空气污染,影响职工 身体健康。 2 氮封系统 结合集团公司要求, 针对公司轻质油储罐运行问 题, 分公司提出了现有13#罐区G1301-G1307,6#罐区的 G601-G604共11台轻质油储罐增设氮封改造建议。 2.1氮封系统原理 氮封是采用氮气充填于固定顶油罐的油气空间, 因氮气为惰性气体, 密度小于油气而浮于油气之上故 而形成氮封。 2.2氮封系统特点 氮封可减少油品蒸发损失, 有效防止烃类气体对 周围环境的污染,并防止油罐内气体爆炸,且减少储存的油品与空气接触发生氧化聚 合等反应等,提高油品品质,更重要的是氮封可防止硫铁化合物自燃、雷击、静电或 明火等引燃罐顶空间的可燃气体。 2.3公司在用氮封系统应用情况 目前,公司储罐1309、1310、1509、1510、13#罐区(1301-1307)配备氮气密封 设施,但因氮气资源不足,13#罐区氮封设施多年未投用,设施基本报废。 3 常用增设氮封改造方案 3.1 压力控制设计方案 3.1.1基本原理 在储罐上设置氮封系统,维持罐内气相空间压力在1.2KPa左右,当气相空间压力 高于1.4KPa时,氮封阀关闭,停止氮气供应;当气相空间压力低于0.8KPa时,氮封阀 开启, 开始补充氮气, 保证储罐在正常运行过程中不吸进空气, 防止形成爆炸性气体。 储罐氮封系统使用的氮气纯度不宜低于99.96%,氮气压力宜为0.5~0.6MPa。 3.1.2、工艺方案 以4台石脑油内浮顶储罐组成的罐组为例,设计方案如下: 1.内浮顶储罐改造 1)封堵储罐罐壁(顶)的通气口。 2)核算罐顶呼吸阀是否满足设置氮封后的需求。呼吸阀的数量及规格按照《石 油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007-2007确定。呼吸量除满足储罐的大、小呼 吸外,还应考虑氮封阀不能关闭时的进气量等因素。 2



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