常压储罐氮封系统工艺设计的分析与比较

周永祥

天津石化公司烯烃部 , 天津 300270

摘要：介绍了化工标准和美国石油协会(API)标准关于常压储罐氮封系统的工艺设计,通过对氮气消耗量计算原理、系统连锁控制要求以及储罐安全附件设置要求进行对比分析,发现两者的异同点。

关键词:常压储罐；氮封系统；工艺设计

1氮封系统供气量的计算

1.1化工标准关于气封量的计算方法

根据HG/T20570.16-1995气封的设置规定:

(1)储罐气封装置的供气量逸泵的最大出液量+气体冷凝和收缩所需的补充气量(由于外界气温变化)；

(2)根据API2000-1998标准,对容积逸3180m3的储罐,外壳和罐顶每平米需要补充0.6m3/h的气封气,上述气量可以允许罐内气体温度变化37.8益/h,并且是偏安全的。表1列出了储罐常用容积对应的补气量。

1.2美国API标准关于气封量的计算方法

API2000-2014《VentingAtmosphericandLow-pressureStorageTanks》(大气通风和低压储罐)标准附录F提供了三种惰性气体密封等级,针对储罐安全设施有不同的配置要求,详细要求见表2。

根据API2000-2014标准,设计时根据物料特性、温度变化和下游工艺装置要求确定气封等级,按照不同气封等级对储罐安全设施的要求进行设计,并计算惰性气体补气量和气封气保有容积的最低要求。三种惰性气封等级的计算公式见表3所示,其中系数C的取值如表4所示。

式中:VI———气封气最小供气流量,m3/h

VI———惰性气体保有容积,m3

C———与物料蒸汽压、平均储存温度和储罐地理纬度相关的影响因子

Ri———保温折减系数(无保温时取1)

Vtk———储罐的容积,m3

Vpe———泵的最大输出能力产生的补气量,m3/h

2 API标准不同气封等级要求比较

API2000标准不同气封等级均要求设置通风设施(呼吸阀)、压力监测以及报警装置。

1级气封要求在正常操作中,呼吸阀压力达到设定真空度时,吸入空气并报警,此刻允许吸入一定量的空气,但需要对储罐气相氧含量进行监控确保安全,储罐气相空间由空气和氮气配合补充,气封流量需求最小,,而储罐气相空间的氧含量分布不均,氧含量检测可能失真,对操作要求较高,有一定的风险,应用于下游工艺装置要求储罐不能停泵的场合(如提供反应物料的中间储罐)。

2级气封不监测储罐气相氧含量,正常操作相比1级气封要求补充更多的氮气,当非正常操作导致呼吸阀压力达到设定真空度时,允许吸入少量空气、报警并连锁停泵,保护储罐压力,防止真空度继续下降。

3级气封当储罐压力低于正压设定值时,报警并连锁停泵,保持储罐正压(高于大气压),正常操作时储罐内不会有空气进入,因此无需设置氧含量监测设施和阻火器,安全设施投入最少,但需要的氮气量最大,有一定的氮气浪费,适用于物料对空气敏感的场合。

通过对不同等级气封的安全设施和操作要求分析可见,API的设计理念是通过增加安全设施的投入和操作要求的提高来降低对气封系统供气量的要求。

3石脑油的危险性

预防措施：远离热源/火花/明火/热表面。禁止吸烟。保持容器密闭。容器和接收设备接地/连接。使用防爆电器/通风/照明设备。只能使用不产生火花的工具。采取防止静电措施。戴防护手套/防护眼镜/防护面罩/穿防护服。得到专门指导后操作。在阅读并了解所有安全预防措施之前，切勿操作。按要求使用个体防护装备。禁止排入环境。

事故响应：如皮肤（或头发）接触：立即脱去所有被污染的衣服。用水冲洗皮肤/淋浴。如果接触或有担心，就医。食入：立即呼叫中毒控制中心或就医。不要催吐。火灾时：使用泡沫、二氧化碳、干粉、砂土灭火。如有泄漏：收集泄漏物。

安全储存：在阴凉、通风良好处储存。上锁保管。与强氧化剂分开存放，切忌混储。

废弃处置：建议用焚烧法处置。依照当地/区域/国家/国际规章处置内装物/容器。

物理化学危险：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。蒸气比空气重，沿地面扩散并易积存于低洼处，遇火源会着火回燃。

健康危害：石脑油蒸气可引起眼及上呼吸道刺激症状，如浓度过高，几分钟即可引起呼吸困难、紫绀等缺氧症状。

环境危害：对环境有害。

4结论

针对常压储罐氮封系统的不同方案进行比较,分析了各自优缺点。考虑到储罐气相氧含量分布不均,1级气封要求的氧含量监测难以准确测量,对工艺的操作要求也较高,对于不能停泵的场合可以通过在装置内设置缓冲罐替代解决。3级气封报警连锁停泵的压力值设置高于大气压,需要消耗大量的氮气。一般储罐设计允许一定的真空度,并且国内规范要求设置阻火器,通过适当增加安全设施的投入可大幅减少氮气的消耗。综合比较后发现,2级气封可以在安全和经济方面取得一个平衡,更适合国内工程设计。相比化工标准HG/T20570.16-1995,在安全设施和操作要求不变的情况下,氮气通气量的计算更准确合理,同时API2000-2014标准给出了储气量的要求,对于公用工程氮气持续量的供应提出了明确的要求。

参考文献：

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