石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案

石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案氮封系統(tǒng)是通過(guò)一套氮?dú)夤┙o系統(tǒng)將低壓氮?dú)廨斎牍潭敼薜挠蜌饪臻g，使罐內(nèi)氣相空間維持微正壓的狀態(tài)。在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)油罐氮封罐存在多個(gè)問(wèn)題。針對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，制定解決方案。儲(chǔ)罐安裝呼吸閥和氮封閥的依據(jù)和目的，根據(jù)具體事故分析了拱頂油罐抽癟事故發(fā)生的原因，總結(jié)導(dǎo)致油罐抽癟事故的主要原因，并制定相應(yīng)的防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：氮封，油罐，解決方案
1、石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案概述
近年來(lái)，氮封設(shè)施在儲(chǔ)罐運(yùn)行上得到廣泛的應(yīng)用。它主要起到兩個(gè)作用：
一是減少輕質(zhì)油品蒸發(fā)損失；二是起到隔絕空氣，防止罐內(nèi)形成混合爆炸氣體。具體到石腦油罐氮封設(shè)施的應(yīng)用主要是為了防止FeS自燃、雷擊、靜電或明火等引燃罐頂空間的可燃?xì)怏w。

2、石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案氮封原理介紹
油品在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，不可避免的存在油品揮發(fā)。在國(guó)內(nèi)大部分輕質(zhì)油罐主要采用了內(nèi)浮頂密封方式來(lái)降低油氣的揮發(fā)。由于輕質(zhì)油品本來(lái)易揮發(fā)的性質(zhì)，加之浮盤(pán)密封本身結(jié)構(gòu)的制約，導(dǎo)致不能*阻隔油氣揮發(fā)，于是在罐內(nèi)浮盤(pán)上方空間會(huì)充滿混合爆炸氣體。使油罐的安全運(yùn)行存在重大隱患。特別對(duì)于盛裝高硫介質(zhì)的儲(chǔ)罐來(lái)說(shuō)，F(xiàn)eS自燃導(dǎo)致罐內(nèi)起火或者爆炸的可能性是非常高的。因此在這種情況下，我們需要一種使儲(chǔ)罐密閉環(huán)境下安全運(yùn)行的方式。氮封設(shè)施就是方法之一。2000 年10 月，某煉油廠的一個(gè)儲(chǔ)罐就是由于沒(méi)有做好氮封，導(dǎo)致FeS 在常溫下與氧氣接觸發(fā)生自燃，終造成儲(chǔ)罐起火，損失幾十萬(wàn)元。
氮封系統(tǒng)是通過(guò)一套氮?dú)夤┙o系統(tǒng)將低壓氮?dú)廨斎牍潭敼薜挠蜌饪臻g，因氮?dú)獾拿芏刃∮谟蜌?，所以氮?dú)飧≡谟蜌庵稀．?dāng)罐內(nèi)氮?dú)鈮毫_(dá)到規(guī)定值時(shí),調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，氮?dú)庾詣?dòng)停止供 給。同樣，當(dāng)罐內(nèi)氮?dú)鈮毫Φ陀谙孪拗禃r(shí),調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟，氮?dú)庾詣?dòng)供給。在正常情況下限流孔板旁路保持連通，管線內(nèi)微量向罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，終使罐內(nèi)氣相空間維持微正壓的狀態(tài)。這種方式可以有效的避免罐外空氣進(jìn)入罐內(nèi)，隔絕了氧氣與FeS的接觸。流程見(jiàn)圖1。



石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案規(guī)格及技術(shù)參數(shù)：

公稱通徑	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150
額定Kv	7	11	20	30	48	75	120	190	300	480
額定行程L（mm）	8		10		12	20		22		25
公稱壓力	PN系列：1.6MPa 4.0MPa Class系列：Class150Lb 300Lb
固有流量特性	快開(kāi),修正線性
正常工作時(shí) 閥門(mén)小壓差	≥0.2MPa
適用介質(zhì)	非腐蝕性氣體(以氮?dú)鉃橹?
使用溫度	≤80℃
壓力調(diào)節(jié)范圍(KPa)	0.14-2.0　1-6 5-10　9-15　12-19　18-25　22-30　28-35 32-40　38-50　48-60　58-72　70-100
調(diào)節(jié)精度	±5%
允許泄漏量	硬密封: Ⅳ級(jí);軟密封:Ⅵ級(jí)
連接方式	法蘭式、焊接式、螺紋式
閥體及閥蓋材質(zhì)	WCB、WC6、WC9、LCB、CF8、CF3、CF8M、CF3M等特殊材料等
填料	"O"型圈(材質(zhì):丁橡膠、氟橡膠、耐油橡膠)

3、石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案石腦油罐氮封運(yùn)行實(shí)際情況
氮封系統(tǒng)自2015年11月份投用以來(lái)運(yùn)行基本保持正常，罐內(nèi)壓力維持在儲(chǔ)罐呼吸閥、氮封閥的安裝依據(jù)和目的根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160-92)之規(guī)定:“甲、乙類液體的固定頂罐,應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥”?？梢?jiàn)呼吸閥、阻火器是儲(chǔ)罐*的安全設(shè)施,是用來(lái)調(diào)節(jié)油罐內(nèi)外壓力平衡,降低油品損耗,保證儲(chǔ)罐運(yùn)行安全的。


　　儲(chǔ)罐呼吸閥、氮封閥的安裝依據(jù)和目的根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160- 92)之規(guī)定:“甲、乙類液體的固定頂罐，應(yīng)設(shè)阻火器和呼吸閥”?？梢?jiàn)呼吸閥、阻火器是儲(chǔ)罐*的安全設(shè)施，是用來(lái)調(diào)節(jié)油罐內(nèi)外壓力平衡，降低油品損耗，保證儲(chǔ)罐運(yùn)行安全的。適用于安裝在儲(chǔ)存閃點(diǎn)低于28℃的甲類和小于60℃的乙類油品，如汽油、煤油、輕柴油、苯、甲苯、原油等及化工原料的儲(chǔ)罐上方。而氮封該系列閥門(mén)有供氮調(diào)節(jié)和泄氮調(diào)節(jié)兩種，能依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的。主要用于保持容器頂部保護(hù)氣(一般為氮?dú)?的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全性；該系列氮封裝置特別適用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。
特點(diǎn)：減壓比大，可調(diào)范圍寬；壓力調(diào)節(jié)在一定范圍內(nèi)可更換彈簧滿足現(xiàn)場(chǎng)要求；采用無(wú)填料設(shè)計(jì)，無(wú)摩擦式活動(dòng)組件；節(jié)能、動(dòng)作靈敏、運(yùn)行可靠、操作與維護(hù)方便。調(diào)節(jié)閥主要用于儲(chǔ)罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂?，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氧化，同時(shí)防止罐內(nèi)進(jìn)入空氣形成爆炸性混合物。
　　儲(chǔ)罐呼吸閥適用于安裝在儲(chǔ)存閃點(diǎn)低于28℃的甲類和小于60℃的乙類油品,如汽油、煤油、輕柴油、苯、甲苯、原油等及化工原料的儲(chǔ)罐上方。而氮封調(diào)節(jié)閥主要用于儲(chǔ)罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂?以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氧化,同時(shí)防止罐內(nèi)進(jìn)入空氣形成爆炸性混合物。
1.13KPa以上（設(shè)計(jì)定壓值為1.2KPa）。已達(dá)到設(shè)計(jì)效果。但在運(yùn)行過(guò)程中，我們逐漸發(fā)現(xiàn)石腦油氮封罐依然存在多個(gè)問(wèn)題。以下我將逐步分析問(wèn)題原因，并根據(jù)分析的結(jié)果討論解決問(wèn)題可行的辦法。


3.1 油罐附件故障造成大量氮?dú)庑孤?。密封點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，泄露點(diǎn)多，造成了氮?dú)饫速M(fèi)。
3.1.1 透光孔等附件的材質(zhì)無(wú)抗硫腐蝕的能力
目前根據(jù)檢查V252和V253罐體附件情況來(lái)看，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)罐的透光孔（每罐兩個(gè)DN500透光孔，共四個(gè)）的密封面均出現(xiàn)了較嚴(yán)重的腐蝕，密封效果非常差。這樣就造成氮封閥頻繁補(bǔ)氣的現(xiàn)象。我們分別對(duì)4個(gè)透光孔氣相泄漏量進(jìn)行了測(cè)定，V252罐靠樓梯一側(cè)的透光孔泄露嚴(yán)重，大約為0.2m3/h。造成金屬腐蝕的根本原因就是石腦油中的H2S?？諝庵械乃魵饽Y(jié)成水滴，從油中析出的H2S溶于水滴中，再加上氧化作用，將造成化學(xué)腐蝕，生成硫化鐵、硫化亞鐵、硫酸，反應(yīng)式如下：
2Fe+2H2S+O2→2FeS+2H2O 4Fe+6H2S+3O2→2Fe2S3+6H2O
H2S+2O2→H2SO4
上述化學(xué)腐蝕的結(jié)果終形成了硫酸，而硫酸對(duì)鋼材有非常強(qiáng)的腐蝕性，因而加深了電化學(xué)腐蝕，這種因硫化氫造成的腐蝕是非常嚴(yán)重的，當(dāng)空氣中相對(duì)濕度等于或大于80%時(shí)，這種腐蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。因此石腦油罐體附件應(yīng)盡量考慮抗硫腐蝕。



呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐氣源的點(diǎn)，以降低物料蒸發(fā)損耗并保證提供儲(chǔ)罐呼吸直接和大的通道。對(duì)于立式罐，通常該閥應(yīng)盡量安裝在罐頂頂板范圍內(nèi)，對(duì)于罐頂需設(shè)隔熱層的儲(chǔ)罐、可安裝在梯子平臺(tái)附近。當(dāng)需要安裝兩個(gè)呼吸閥時(shí)，它們與罐頂中心應(yīng)對(duì)稱布置。若呼吸閥用在氮封罐上，則氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢脩?yīng)遠(yuǎn)離該閥接口，并由罐頂部插入儲(chǔ)罐內(nèi)約200mm，這樣氮?dú)膺M(jìn)罐后不直接排出，達(dá)到氮封的目的個(gè)人認(rèn)為：油品的儲(chǔ)罐必須裝有呼吸閥，氮封是必須的。因?yàn)槭沼退陀鸵好嫔喜康目臻g會(huì)發(fā)生變化，送油時(shí)空間變大氮?dú)饪梢赃M(jìn)入不會(huì)形成負(fù)壓，但是收油時(shí)空間變小內(nèi)部氣體沒(méi)有排出的通道油罐就成為正壓會(huì)有什么后果呢

3.1.2 泡沫產(chǎn)生器玻璃破損造成氮?dú)獯罅繐p耗
泡沫產(chǎn)生器的玻璃是氮封罐所有的密封點(diǎn)中薄弱之處。由于氮封罐內(nèi)保持正壓，玻璃在罐內(nèi)壓力的作用下破碎。從2015年11月氮封開(kāi)始投用，我們不定期上罐（V252和V253）檢查氮封罐附件情況。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別儲(chǔ)罐泡沫線的消防玻璃會(huì)出現(xiàn)破損。具體時(shí)間及檢查情況如下表1。
表1：泡沫產(chǎn)生器玻璃檢查情況
根據(jù)上表時(shí)間分析，基本上在6個(gè)月之內(nèi)都會(huì)有部分玻璃出現(xiàn)裂紋，此時(shí)氮?dú)庑孤┝可星也淮?。由此?lái)看，對(duì)氮封玻璃的檢查和維護(hù)至少需要每半年一次。否則可能出現(xiàn)玻璃*破損，氮?dú)獯罅啃孤┑那闆r。例如2016年5月20日我們發(fā)現(xiàn)氮?dú)庥昧窟^(guò)多，上罐檢查發(fā)現(xiàn)V252和V253罐玻璃均出現(xiàn)破損，氮?dú)獯罅繌呐菽a(chǎn)生器中泄漏出來(lái)。當(dāng)天就造成了將近2000m3的氮?dú)鈸p耗。由此看來(lái)，及時(shí)維護(hù)泡沫產(chǎn)生器的玻璃是非常有必要的。

3.1.3、氮封調(diào)節(jié)閥閥芯卡死造成氮?dú)饫速M(fèi)。
現(xiàn)如今我廠采用的氮封調(diào)節(jié)閥為自立式調(diào)節(jié)閥。它主要原理是罐內(nèi)壓力在檢測(cè)元件上產(chǎn)生一個(gè)作用力與閥門(mén)的彈簧產(chǎn)生的預(yù)緊力相平衡來(lái)改變閥芯的開(kāi)和關(guān)的狀態(tài)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)氮?dú)膺M(jìn)出的作用。但閥芯一點(diǎn)被卡死，這種平衡即被打破。造成閥門(mén)失去作用。從2015年11月至今，氮封閥的閥芯已發(fā)生過(guò)3次卡死的情況，導(dǎo)致閥門(mén)一直無(wú)法關(guān)閉，氮?dú)獠煌５叵蚬迌?nèi)補(bǔ)充。造成了大約20000m3氮?dú)鈸p失。事后我們對(duì)閥門(mén)進(jìn)行了解體清渣，發(fā)現(xiàn)渣子成分主要為繡渣，并且附著有少量水漬。 3.2、 從節(jié)能增效方面來(lái)分析。



石腦油罐氮封系統(tǒng)故障解決方案安裝要求：

①呼吸閥應(yīng)安裝在儲(chǔ)罐氣源的點(diǎn),以降低物料蒸發(fā)損耗并保證提供儲(chǔ)罐呼吸直接和大的通道。對(duì)于立式罐,通常該閥應(yīng)盡量安裝在罐頂頂板范圍內(nèi),對(duì)于罐頂需設(shè)隔熱層的儲(chǔ)罐、可安裝在梯子平臺(tái)附近。

②當(dāng)需要安裝兩個(gè)呼吸閥時(shí),它們與罐頂中心應(yīng)對(duì)稱布置。

③若呼吸閥用在氮封罐上,則氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢脩?yīng)遠(yuǎn)離該閥接口,并由罐頂部插入儲(chǔ)罐內(nèi)約200mm,這樣氮?dú)膺M(jìn)罐后不直接排出,達(dá)到氮封的目的。



石腦油氮封設(shè)施自開(kāi)始投用以來(lái)在一年半的時(shí)間已使用氮?dú)饬砍^(guò)60000m3（除去故障情況下的氮?dú)鈸p壞）。雖然石腦油罐氮封設(shè)施是著眼于儲(chǔ)罐安全運(yùn)行的考慮，但如此大的氮?dú)鈸p耗量也給我們能耗達(dá)標(biāo)帶來(lái)了巨大的壓力和負(fù)擔(dān)。因此如何減少氮?dú)庥昧恐鴮?shí)成為我們亟待探索的一個(gè)命題。根據(jù)《輕質(zhì)油罐隱患治理》的設(shè)計(jì)說(shuō)明，氮封高壓報(bào)警壓力為1.4 KPa，高高報(bào)壓力為1.5 KPa；低壓報(bào)警壓力為0.8 KPa，低低報(bào)警壓力為-0.3 KPa。而設(shè)計(jì)上的指導(dǎo)壓力為1.2KPa。
從上述結(jié)果不難看出，其實(shí)氮封壓力的正常區(qū)間是在0.8KPa-1.4KPa之間。因此只要在這正常區(qū)間內(nèi)的壓力都符合設(shè)計(jì)要求。那么定壓值的高、低會(huì)不會(huì)影響氮?dú)獾氖褂昧浚?br />我們分別將調(diào)節(jié)閥的定壓值設(shè)定為1.2KPa、1.0KPa和0.9KPa。讓氮封罐在每個(gè)壓力下分別運(yùn)行30天，統(tǒng)計(jì)各個(gè)設(shè)定的壓力下氮?dú)鈸p耗量，算出氮?dú)馊掌骄鶕p耗量。。注：為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，每次調(diào)節(jié)壓力后均保持