低压储罐应用及问题分析

王玫 ,伍伟栋

（中油石油兰州石化分公司 甘肃 兰州 730060）

摘要：低压储罐系统的工艺设计类似于常压储罐但又有所不同。在低压储罐设计中，目前更多的是关注储罐本体的设计，而对储罐工艺流程、安全附件等方面的关注程度不够。为提高罐区环保水平，炼油区增上了公司首具低压储罐，该储罐的建成，可解决催化装置异常情况时，不合格轻组分储存的问题。由于设计过程中对储罐操作压力、附件的可靠性及异常情况处理等情况考虑不足，导致该低压储罐存在诸多问题。为完成该低压储罐的投用，罐区逐项解决存在的问题。

关键词：低压； 储罐； 压力； 附件； 异常

石油化工行业要求催化裂化开停工或吸收稳定系统操作不正常时，应设置低压储罐作为不合格汽油储罐，已防止物料中轻组份的挥发造成罐区可燃气体浓度超标。炼油区无低压储罐，在生产装置开停工过程中或装置异常时，不能进常压储罐储存的物料无适合的去处，仅能进49/5罐区内浮顶罐储存，无法满足罐区安全生产运行的需要。为解决这一问题，炼油运行三部储运罐区新建1具3000立方米低压储罐及配套设施。

低压储罐为设计压力大于6.9kPa且小于0.1MPa（罐顶表压）的储罐，承压能力间与常压储罐和压力储罐的全密闭储罐。低压储罐较常压储罐具有较高的压力，减少了低沸点介质的挥发损耗，且均有较宽的压力调节范围；全密闭的设计防止油气进入大气，对安全和环保有一定的促进作用。

51/5罐区3000立方米低压储罐，储罐采用低压储罐中较为成熟的固定顶罐设计，配合氮封系统与呼吸阀进行压力控制和调节，罐内压力泄放至低压火炬管网，污水进污水提升系统送装置处理。

51/5罐区低压储罐的建成及投用，将提升了储运罐区的安全运行水平。由于目前国内对于低压储罐更多的是关注储罐本体的设计，主要集中在罐壁设计、罐顶板设计、承压圈和锚栓设计的领域，而对储罐工艺流程、安全附件等方面的关注程度不够，行业标准规范对相关设施无明确的标准和规范[2]；加之该具储罐为兰州石化公司首具低压储罐，设计方也为首次承担低压储罐设计工作，因此存在诸多方面的问题，影响后续操作，主要包括以下几个方面：

1)低压储罐设计工作压力不满足操作要求。

低压储罐设计工作压力为-0.3～47.5KPa，而该罐呼吸阀起跳压力为47.5KPa。该储罐在进行大、小呼吸时，操作压力均超设计工作压力。 

2)泡沫发生器密封结构承压能力不足。

低压储罐泡沫发生器选择了与常规常压氮封储罐相同的泡沫发生器结构，均采用密封玻璃作为密封结构；在测试过程中，多次破裂，导致储罐无法投用。

3)低压储罐无泄压设施。

低压储罐为全密封储罐，储罐在故障或检修时，需泄空罐内压力，而该低压储罐未设计泄压设施，导致罐内压力无法泄放。

解决方案：

1.修改设计工作压力参数

1.1修改理由：

低压储罐设计压力为-0.40～81KPa，呼吸阀起跳压力为47.5KPa，紧急泄放阀起跳压力67.5KPa，两个氮封阀设定压力分别为20KPa和30KPa。

低压储罐在氮封阀补压结束后，压力将达到30KPa。通过伯努利方程及储罐参数计算，该罐进油过程中，液位上升至5米后压力将上升至47.5KPa，触发呼吸阀起跳向低压火炬系统泄压。在实际运行过程中，考虑到轻组分挥发、气温等外部因素，储罐触发大呼吸的条件将小于5米。

根据对低压储罐在全氮气环境下全天（夏季）压力变化情况的统计，可以看出，由于昼夜温差导致低压储罐在静态环境下将触发“小呼吸”。

若该罐设计工作压力为-0.30～47.5KPa，将导致该低压储罐无法在正常的操作压力范围内工作。

1.2 修改后压力参数

设计方根据使用方意见，将工作压力-0.30～47.5KPa修改为-0.30～57KPa。修改后的工作压力可满足储运运行要求。

2.升级泡沫发生器密封部件材质

2.1 现状分析

低压储罐G478装配低倍数空气泡沫发生器（PC L16）2台，设计技术规格书中对密封玻璃的耐压要求为85KPa。在实际储罐升压实验过程中，虽多次更换不同密封玻璃，密封玻璃均破损无法达到投用要求，导致低压储罐投用工作受到影响。

根据国内其他炼厂已投用的低压储罐情况，如云南石化两台低压储罐，工作压力10-18KPa，较G478低压储罐的工作压力-0.30～+57KPa低的情况下，仍无法保证储罐检修周期内不更换玻璃片，会在使用几个月后发生破裂。

低压储罐为全密封储罐，密封玻璃破损将导致储罐顶部气相通过泡沫发生器的空气吸入口泄露至大气，威胁储罐安全。

2.2 改进措施

为确保低压储罐的安全运行，经多次论证后，将立式泡沫发生器密封结构由原来的玻璃密封升级为合金材料，更换前后比较： 

1)玻璃为易损材质，在运输、安装和使用过程中，容易破损；合金材料不易损坏，可反复使用。

2)玻璃密封主要依靠自身的承压能力进行密封，在低压储罐中该合金材质密封除依靠自身密封能力外，由于低压储罐运行过程中长期保持30KPa

—47.5KPa的正压，使该密封始终在开启方向上承受一定正压，提高了密封的可靠性。

3)玻璃密封的橡胶垫圈和玻璃本身为分体设计，玻璃本身又容易损坏，导致密封性不如整体设计的合金材质密封效果好。

3.低压储罐罐顶增加泄压副线

3.1现状分析

低压储罐为全密闭储罐，泄放口与低压火炬线相连，储罐顶部气相可通过呼吸阀向低压火炬线泄压。储罐检修时，需泄空储罐内压力；由于低压储罐呼吸阀设定压力为47.5KPa,罐内压力无法通过呼吸阀放空，该罐也未设计其他泄压手段或设施。

3.2 改进措施

低压储罐在设计初期，未考虑储罐检修或故障泄压时的问题，导致低压储罐无法通过常规方法进行泄压，给储罐故障处理及检修增加了难度。为解决低压储罐泄压问题，参照压力储罐的泄压方式，增上如下措施：

呼吸阀增加副线，联通储罐及火炬线对储罐进行泄压。 

4.总结

低压储罐系统的工艺设计类似于常压储罐，由于低压储罐的全密封性，两者又存在根本性的不同[1]。G478低压储罐作为炼油区首具低压储罐，它的建设和投用过程为我们积累了宝贵的经验，结合以上内容总结如下：

1. 储罐气密实验，确保储罐无泄露。

低压储罐为全密闭储罐，投用前需进行气密实验，检查各密封点有无泄露，建议采用氮气进行气密实验，已方便后续升压测试及置换工作开展。

2. 升压实验，检查各功能部件是否正常。

低压储罐完成气密实验后，需进行升压测试，检测各功能部件工作是否正常。升压测试分为二个阶段：1.打开罐顶两个氮封阀，逐步升压至工作压力，检查两个氮封阀开、关是否正常，呼吸阀有无内漏，泡沫发生器是否泄露，现场压力指示及远程仪表是否工作正常；2.打开罐顶氮封阀副线，逐步升压至呼吸阀开启压力，主要测试呼吸阀是否正常开启。

3. 氮气置换标准执行压力储罐置换标准。

低压储罐为全密闭储罐，储罐泄压口与火炬系统相连接，储罐呼出的气体将通过火炬线进入气柜，因此储罐投用前的氮气置换要求不能采用常压储罐氮气置换标准（罐内氧含量体积分数小于8%），需执行压力储罐氮气置换标准（氧含量质量分数≤0.1%）。低压储罐最少设置罐顶及罐底两个取样点，已确保储罐氮气置换彻底。  

4. 储罐附件需完备。

在储罐工艺流程、安全附件方面，除必须的高、低液位联锁，压力报警，紧急泄压人孔等措施外，需尽量避免易损部件的使用， 如本文中的低压储罐中的密封玻璃，杜绝泄露事件的发生，保证低压储罐的长周期运行；在储罐的设计中，需考虑储罐的故障处理及检修，确保低压储罐在异常情况下，具备紧急停用的能力。

5. 低压储罐的压力设置

低压储罐的压力设置需满足：呼吸阀吸入压力＞工作压力低限＞设计压力低限；呼吸阀起跳压力＜工作压力上限＜紧急泄放阀起跳压力＜设计压力上限。

参考文献：

[1] 张建华，低压储罐系统的工艺安全设计[J]，石油化工安全环保技术，2015（3）：1

[2]徐敬，付现桥，刘发安，宋嘉宁，低压储罐设计研究[J]，山东化工，2014（48） ：4