專業(yè)為石油天然氣、氣體凈化、化工尾氣回收利用、煙氣二氧化碳捕集及利用、化工醫(yī)藥行業(yè)提供工藝技術(shù)、服務(wù)和設(shè)計(jì)
氮封或其他惰性氣體保護(hù)系統(tǒng)可有效防止儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。從近幾年對(duì)各類企業(yè)隱患排查的情況來看,部分企業(yè)尤其是精細(xì)化工企業(yè)在儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)置和管理上存在一些問題。
一、儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)存在的常見問題
一是應(yīng)采用氮封的儲(chǔ)罐未設(shè)置氮封系統(tǒng)。
二是后期增加的氮封系統(tǒng)未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì),系統(tǒng)不能正常使用。
三是氮封系統(tǒng)壓力得不到有效管控。如進(jìn)儲(chǔ)罐前的氮?dú)夤芫€未設(shè)置自力式調(diào)節(jié)閥、無壓力表或壓力表選型過大,僅靠手動(dòng)閥門控制進(jìn)氣量,無法監(jiān)控氮封壓力;氮封氣源未采用壓力分程控制,或自力式調(diào)節(jié)閥選型不合理,造成氮封壓力過高、過低,氮封系統(tǒng)不能正常使用;氮?dú)夤芫€或儲(chǔ)罐上未設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳、報(bào)警,壓力得不到有效控制。
四是氮?dú)夤芫€上的安全設(shè)施不足,如氮?dú)夤芫€上未設(shè)置止回閥。
五是儲(chǔ)罐頂部未設(shè)置緊急泄放人孔(或緊急泄放閥)等保護(hù)措施。
六是因氮封壓力不穩(wěn)定或?yàn)榱斯?jié)約成本,將氮?dú)夤芫€閥門關(guān)閉,氮封系統(tǒng)未投用等。
二、哪些儲(chǔ)罐需要設(shè)置氮?dú)獗Wo(hù)系統(tǒng)
對(duì)于氮封系統(tǒng)的設(shè)置,我們來看看國家標(biāo)準(zhǔn)到底是如何要求的?
國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)(2018年版)》(GB50160-2008)、《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51283-2020)、《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范 》(GB 50074-2014)均對(duì)儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置有明確要求。
《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)(2018年版)》(GB50160-2008)規(guī)定,當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用易熔材料制作的浮盤時(shí),應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Wo(hù)等安全措施;儲(chǔ)存溫度超過120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Wo(hù)。
《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51283-2020)規(guī)定,當(dāng)采用固定頂罐或低壓罐(單罐容積不小于100m3)儲(chǔ)存甲B、乙A類液體時(shí),應(yīng)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封措施。如常見的甲醇、甲苯等甲B類物質(zhì);再如可燃液體二硫化碳,自燃點(diǎn)、沸點(diǎn)及閃點(diǎn)均較低,具有極強(qiáng)的揮發(fā)性、易燃性和爆炸性,采用固定頂罐水封加氮封儲(chǔ)存比采用單純的內(nèi)浮頂罐儲(chǔ)存更安全可靠。
《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范 》(GB 50074-2014)規(guī)定,當(dāng)選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐、固定頂儲(chǔ)罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或在37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時(shí),應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù)系統(tǒng)。當(dāng)采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或容量不大于100m3的臥式儲(chǔ)罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)不低于45℃或在37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油時(shí),應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù)系統(tǒng)。儲(chǔ)存Ⅰ、Ⅱ級(jí)毒性的甲B、乙A類液體儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲(chǔ)存需要,不適宜采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐,可選用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐和容量小于或等于50m3的臥式儲(chǔ)罐,但應(yīng)采取氮封等安全保護(hù)措施,典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲(chǔ)罐,應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng),防止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐。
三、如何設(shè)置氮封系統(tǒng)
采用氮封的儲(chǔ)罐,一般為常壓罐或低壓罐,因此,防止儲(chǔ)罐氮?dú)獬瑝菏且粋€(gè)重要問題。在化工標(biāo)準(zhǔn)《氣封的設(shè)置》(HG/T 20570.16-1995)中,給出了氮?dú)夤饬康挠?jì)算方式,“儲(chǔ)罐氣封裝置的供氣量應(yīng)大于或等于由于泵抽出儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的液體所需的補(bǔ)充氣量與由于外界氣溫變化而產(chǎn)生的儲(chǔ)罐內(nèi)氣體冷凝和收縮所需補(bǔ)充的氣量之和”。規(guī)范中計(jì)算的補(bǔ)氣量只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值,工作中還需結(jié)合實(shí)際,計(jì)算出更符合需求的數(shù)值,以此來確定氮?dú)夤芫€管徑和氮封閥型號(hào)。建議專業(yè)技術(shù)力量不足的企業(yè),委托設(shè)計(jì)單位計(jì)算合理的補(bǔ)氣量,既能保證氮封要求也不會(huì)造成浪費(fèi)。
《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T 3007-2014)規(guī)定,采用氮?dú)獗Wo(hù)的儲(chǔ)罐,其操作壓力宜為0.2Kpa~0.5Kpa;其他設(shè)置有呼吸閥的儲(chǔ)罐,其操作壓力宜為1Kpa~1.5KPa。為防止儲(chǔ)罐超壓,除計(jì)算符合實(shí)際的補(bǔ)氣量外,還應(yīng)采取其他措施。
(1)罐頂安裝就地壓力表,并設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳功能至DCS或PLC控制系統(tǒng),設(shè)定高、低壓報(bào)警功能,及時(shí)檢測壓力變化情況。
(2)設(shè)置雙呼吸閥防止呼吸閥故障。但對(duì)于粘度較大、易發(fā)生結(jié)晶的介質(zhì),容易造成呼吸閥堵塞,建議采取其他措施,并對(duì)補(bǔ)氣管線、排氣管線進(jìn)行伴熱處理,降低物料粘結(jié)和結(jié)晶對(duì)閥門和管線的影響,提高安全系數(shù)。
(3)設(shè)置緊急泄放人孔,事故時(shí)打開保護(hù)儲(chǔ)罐。根據(jù)《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SHT 3007-2014)的規(guī)定:事故泄壓設(shè)備的開啟壓力應(yīng)大于呼吸閥的排氣壓力,并應(yīng)小于或等于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)正壓力;事故泄壓設(shè)備的吸氣壓力應(yīng)小于呼吸閥的進(jìn)氣壓力,并應(yīng)大于或等于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)負(fù)壓力;事故泄壓設(shè)備應(yīng)滿足氮?dú)夤艿老到y(tǒng)和呼吸閥出現(xiàn)故障時(shí)保障儲(chǔ)罐安全通氣的需要;事故泄壓設(shè)備宜選用公稱直徑不小于500mm的呼吸人孔。如儲(chǔ)罐設(shè)置有備用呼吸閥,事故泄壓設(shè)備也可選用公稱直徑不小于500mm的緊急放空人孔蓋。
四、如何管理氮封系統(tǒng)
為了保證氮封系統(tǒng)有效運(yùn)行,除了正確設(shè)置,企業(yè)還需做好以下管理工作:
一是在操作規(guī)程中完善氮封系統(tǒng)的操作步驟和安全要求,明確壓力控制范圍和報(bào)警值、偏離正常工況的后果、防止和糾正偏離正常工況的方法及步驟等,并對(duì)相關(guān)崗位人員進(jìn)行培訓(xùn)。
二是監(jiān)控控制系統(tǒng)中的儲(chǔ)罐壓力,規(guī)范設(shè)置報(bào)警值,監(jiān)控報(bào)警信息,分析報(bào)警原因并采取改進(jìn)措施;加強(qiáng)日常巡檢,將氮封系統(tǒng)壓力表、調(diào)節(jié)閥等運(yùn)行狀態(tài)列入到巡檢要求中,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處置。
三是將氮封系統(tǒng)的檢查納入罐區(qū)隱患排查中,構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的企業(yè),將氮封系統(tǒng)的檢查納入到操作負(fù)責(zé)人包保責(zé)任的履職檢查表中,通過隱患排查治理,確保系統(tǒng)有效投用。
四是定期對(duì)呼吸閥、壓力表等進(jìn)行檢查和檢驗(yàn)。確保呼吸閥的外觀無異常銹蝕、泄漏和雜物堵塞,開啟壓力、通氣量和泄漏量滿足設(shè)計(jì)要求,保證泄壓設(shè)施的完好。
來源:中國化學(xué)品安全協(xié)會(huì)