內(nèi)浮頂儲罐抽癟原因分析及預(yù)防措施

韓昊慧，耿耀旭

（中國石油蘭州石化公司煉油廠，甘肅 蘭州 730060）

煉油化工行業(yè)的儲罐儲存的多為易燃、易爆、易揮發(fā)的介質(zhì)，為防止其發(fā)生泄漏，或者和空氣接觸存在安全隱患和環(huán)境污染，通常在儲罐的氣相空間充入氮?dú)膺_(dá)到與空氣隔絕的目的。這種用氮?dú)庾鳛閮薜谋Ｗo(hù)氣體的措施稱為儲罐氮封系統(tǒng)。儲罐氮封系統(tǒng)壓力一般維持在0.5～1.5kPa。

1 事件分析

2018年6月，煉油廠油品儲運(yùn)車間64#罐再向裝置付油時發(fā)生儲罐抽癟事故，當(dāng)時伴隨暴雨降溫。油罐內(nèi)約存有1100m3柴油,罐體上部凹陷面積達(dá)10㎡,最深處下陷達(dá)20cm。該事故導(dǎo)致油罐的浮頂無法正常工作,嚴(yán)重影響了油罐的安全運(yùn)行。

表1 64#罐基本參數(shù)表

64#罐所在的48/3罐區(qū)一共6具儲罐，其中63#～66#罐為4具3000m3儲罐，67#、68#罐為2具2000m3儲罐。6具儲罐均為氮封內(nèi)浮頂儲罐，罐區(qū)氮?dú)庥傻獨(dú)庵鞴芫W(wǎng)接DN80支線供給（支線設(shè)有流量計，流量計通徑為DN40，測量范圍為0～200m3/h），各罐由罐區(qū)支干線分別接DN80氮?dú)夤芫€上罐頂，由一組自力式調(diào)節(jié)閥向罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

1．1 氮封補(bǔ)充量計算方法

氮封系統(tǒng)補(bǔ)充量的計算，在《石油化工設(shè)計手冊》以及化工標(biāo)準(zhǔn)HG/T 20570.16－1995《氣封的設(shè)置》中均把氮封系統(tǒng)的供氣量簡單等同于呼吸閥的呼吸量，雖然兩者有相似之處。但兩者目的不同，呼吸閥考慮儲罐本身的安全問題，必須讓儲罐壓力保持在安全范圍內(nèi)，而氮封系統(tǒng)主要是考慮儲罐物料的安全，拒絕空氣污染物料以及防止空氣與易燃易爆物料氣相混合后形成爆炸條件。鑒于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對于氮封系統(tǒng)供氣量的計算原理不夠明確，因此，需要為氮封系統(tǒng)供氣量的計算尋找可靠的方法。

（1）根據(jù)HG/T 20570.16－1995氣封的設(shè)置規(guī)定：儲罐氣封裝置的供氣量≥泵的最大出液量+氣體冷凝和收縮所需的補(bǔ)充氣量(由于外界溫度變化)。

(2)根據(jù)API2000－1998標(biāo)準(zhǔn)，對容積≥3180m3的儲罐，外殼和罐頂每平米需要補(bǔ)充0.6m3/h的氣封氣，上述氣量可以允許罐內(nèi)氣體溫度變化37.8℃/h，并且是偏安全的。

1．2 氮封壓力控制方法

48/3罐區(qū)各氮封罐運(yùn)行時罐內(nèi)壓力有罐頂一組自力式調(diào)節(jié)閥控制。自力式調(diào)節(jié)閥工作點(diǎn)壓力值為500Pa（工作點(diǎn)壓力值可在200～1000Pa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)），當(dāng)罐內(nèi)壓力低于500Pa時，自力式調(diào)節(jié)閥開啟，向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)?，?dāng)壓力高于500Pa時，自力式調(diào)節(jié)閥關(guān)閉停止補(bǔ)氮?dú)猓y后壓力大小決定了自力式調(diào)節(jié)閥是否開啟；每具罐設(shè)有一具機(jī)械阻火呼吸閥，其設(shè)計開啟壓力為：-295Pa～980Pa當(dāng)罐內(nèi)壓力低于-295Pa時，呼吸閥負(fù)壓閥盤頂開向罐內(nèi)補(bǔ)入空氣，當(dāng)壓力高于980Pa時，呼吸閥正壓閥盤頂開將罐內(nèi)壓力泄壓至980Pa。

2 儲罐抽癟原因分析

影響儲罐抽癟原因一般有以下幾點(diǎn)：（1）呼吸閥阻塞；（2）自力式調(diào)節(jié)閥故障；（3）突變天氣影響；（4）氮封系統(tǒng)補(bǔ)氮量不足。表2是64#罐抽癟時的工藝參數(shù)表。

2．1 呼吸閥

儲罐頂部呼吸閥自2012年安裝后使用至今，車間每季度進(jìn)行一次檢查維護(hù)。2019年7月1日對48/3罐區(qū)6具儲罐呼吸閥、阻火器進(jìn)行了檢查維護(hù)。

2．2 自力式調(diào)節(jié)閥

儲罐頂部氮?dú)庾粤κ秸{(diào)節(jié)閥自2012年安裝后使用至今，期間多次聯(lián)系廠家（艾默生）人員來現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)服務(wù)，檢查自力式調(diào)節(jié)閥工作正常。

2．3 天氣因素

事故當(dāng)天，天氣炎熱，罐內(nèi)溫度43℃左右，但突降大雨，在SH/T3007－2014《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》中，根據(jù)（5.1.6C)條規(guī)定，因大氣最大溫降導(dǎo)致罐內(nèi)氣體收縮所造成儲罐吸入的空氣量和大氣最大溫升導(dǎo)致罐內(nèi)氣體膨脹而呼出的氣體，宜按表3確定。

表2 抽癟時64#罐操作工藝參數(shù)表

表3 儲罐熱呼吸通氣需要量

通過表3可看出，天氣突變，64#罐需要氮?dú)饬繛?07m3/h，但當(dāng)時氮?dú)馑矔r流量最大為227m3/h，氮封補(bǔ)量不足。

2．4 氮封系統(tǒng)補(bǔ)氮量

車間于2019年7月1日修訂下發(fā)了氮封系統(tǒng)檢查規(guī)定，要求崗位人員、管理人員嚴(yán)格執(zhí)行，加強(qiáng)檢查。

（1）事故當(dāng)天，氮?dú)庀到y(tǒng)壓力為0.38～0.39MPa，與自力閥設(shè)計規(guī)格書要求的壓力條件0.5MPa～0.7MPa不符，這可能導(dǎo)致自力閥調(diào)節(jié)性能不能達(dá)到正常工況。

（2）氮?dú)馑矔r流量最大為227m3/h，（氮?dú)饬髁勘頌樾M(jìn)漩渦流量計，規(guī)格：DN40，量程：0～300m3／h，生產(chǎn)廠家：ABB），氮?dú)饬髁垦a(bǔ)充量小于規(guī)范最小值。

綜合上述分析，64#罐抽癟的主要原因有：（1）氮封系統(tǒng)補(bǔ)氮量不足導(dǎo)致儲罐內(nèi)負(fù)壓；（2）外界天氣突變導(dǎo)致儲罐需要的補(bǔ)氮量增大；（3）自力式調(diào)節(jié)閥的風(fēng)壓未能達(dá)到設(shè)計要求。

4 建議采取的防護(hù)措施

4．1 采取的管理措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行定期（一季度一次）清理機(jī)械呼吸閥及阻火網(wǎng)的設(shè)備管理制度。

（2）對自力式調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行狀況加強(qiáng)監(jiān)控，做好維護(hù)工作，出現(xiàn)異常問題積極進(jìn)行維修。

（3）定期更換機(jī)械呼吸閥阻火網(wǎng)及密封墊。

4．2 氮封罐運(yùn)行優(yōu)化建議

（1）增加工藝測量點(diǎn)。增設(shè)48/3罐區(qū)氮?dú)庵Ц删€壓力測量及遠(yuǎn)傳；增設(shè)6具氮封罐罐內(nèi)氣相壓力測量及遠(yuǎn)傳；增設(shè)氮封罐氣相溫度測量及遠(yuǎn)傳。

（2）對48/3罐區(qū)氮?dú)饬髁坑嫈U(kuò)容改造，需找設(shè)計重新核算管徑,對流量進(jìn)行更新。

（3）對自力式調(diào)節(jié)閥進(jìn)行擴(kuò)容改造。自力式調(diào)節(jié)閥最大氮?dú)饪裳a(bǔ)入量為425m3/h，從表3看出，在天氣突變的情況下所需的總吸入量為507m3/h，鑒于該罐區(qū)所有儲罐均需氮?dú)?，所以自力閥補(bǔ)入量必須大于507m3/h。

（4）增加一具機(jī)械呼吸閥或緊急泄壓入孔?？梢杂行岣叩夤拮畲罂晌肓康陌踩哂?，遠(yuǎn)離非安全臨界區(qū)，從而保證在極端天氣氮封罐也能安全運(yùn)行。