輕苯槽安全技術(shù)改造研究

【摘 要】氮?dú)鉃槎栊詺怏w，相對于苯蒸氣較輕，往槽內(nèi)通入氮?dú)?，并保持一定的壓力，使槽?nèi)空間充滿氮?dú)猓?dāng)槽內(nèi)壓力低于設(shè)定壓力，補(bǔ)充氮?dú)?，?dāng)槽內(nèi)壓力高于設(shè)定值時(shí)，呼出氮?dú)猓筒垤o壓及呼吸進(jìn)出均為氮?dú)?。氮封閥依靠自身壓力的變化進(jìn)行工作，不消耗電能。改造后，在提高油槽安全性，改善周邊環(huán)境的同時(shí)，降低了輕苯的損耗，產(chǎn)生了良好社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】輕苯槽；安全；改造

焦化廠綜合油庫做為焦化液體化產(chǎn)品集中接收、貯存、發(fā)運(yùn)的危險(xiǎn)場所，對安全生產(chǎn)工作有著嚴(yán)格的要求，被列為A級危險(xiǎn)源。輕苯槽是油庫最大，也是安全要求最高的一類貯存設(shè)施，它所貯存的輕苯產(chǎn)品，易燃、易爆、易揮發(fā)、易中毒。研究其安全特性，實(shí)現(xiàn)有效控制的關(guān)鍵在于其揮發(fā)的控制。

一、問題分析

在儲運(yùn)過程中，輕苯的蒸發(fā)損耗是一個(gè)無法避免而又急需解決的問題，同時(shí)也帶來了安全、環(huán)保等問題。要想解決好安全、環(huán)保問題，首先要解決好輕苯的蒸發(fā)損耗問題，輕苯在儲存過程中可分為自然風(fēng)損耗、“大呼吸”損耗、“小呼吸”損耗，其規(guī)律是：溫度越高，蒸發(fā)越快，損耗越大；壓力越高，蒸發(fā)越慢，損耗越小。（1）自然通風(fēng)損耗。該損耗主要由于儲槽不嚴(yán)密造成的。如果儲槽頂部有縫隙或砂眼，而且它們又不在一個(gè)高度上，從而引起自然對流造成自然通風(fēng)損耗。在外界有風(fēng)的情況下，由于儲槽周圍壓力分布不均勻，迎風(fēng)面壓力高，背風(fēng)面壓力低，自然通風(fēng)損耗將更加嚴(yán)重。自然通風(fēng)損耗多發(fā)生在儲槽破損、頂板腐蝕、消防系統(tǒng)泡沫發(fā)生器玻璃破損、呼吸閥未安裝閥盤、液壓安全閥未裝油封或油封被吹掉、量油口、透光孔未封嚴(yán)實(shí)等情況下。因此，只要加強(qiáng)管理，及時(shí)維修，提高儲槽完好率，自然通風(fēng)損耗是可以避免的。（2）“大呼吸”損耗。儲槽收油時(shí)，隨著油面上升，氣體空間有混合氣體受到壓縮，壓力不斷升高，當(dāng)槽內(nèi)混合氣體的壓力上升至呼吸閥的控制壓力時(shí)，壓力閥盤打開，呼出混合氣體。油槽發(fā)油時(shí)，隨著油面下降，氣體空間壓力降低，當(dāng)氣體空間壓力降至呼吸閥的控制真空度時(shí)，真空閥打開，吸入空氣。吸入的空氣稀釋、降低了混合氣體濃度，加速油品的蒸發(fā)，因而發(fā)油結(jié)束后，槽內(nèi)氣體空間壓力迅速回升，直至打開壓力閥盤，呼出混合氣。這種油品在收、發(fā)作業(yè)中，由于油面的高度變化而造成油品損耗稱為動(dòng)液面損耗，又稱之為“在呼吸”損耗。（3）“小呼吸”損耗。儲槽未進(jìn)行收、發(fā)油作業(yè)時(shí)，油面處于靜止?fàn)顟B(tài)，油品蒸氣充滿儲槽氣體空間，日出之后，隨著大氣溫度升高和太陽輻射強(qiáng)度增加，槽內(nèi)氣體及油面溫度上升，氣體空間的混合氣體膨脹而且油品加劇蒸發(fā)，從而使混合氣體的壓力增加。當(dāng)槽內(nèi)壓力達(dá)到呼吸閥的控制壓力時(shí)，呼吸閥的壓力閥盤打開，油蒸氣隨著混合氣體呼出槽外。午后，隨著大氣溫度降低和太陽輻射強(qiáng)度減弱，槽內(nèi)氣體空間和油面溫度下降，氣體空間的混合氣體體積收縮，甚至伴有部分油氣冷凝，因此氣體空間壓力降低。當(dāng)槽內(nèi)壓力降低至呼吸閥的控制真空度時(shí)，呼吸閥的真空閥盤打開，吸入空氣。此過程雖未有油氣逸出大氣，但由于吸入的空氣稀釋、降低了氣體空間油氣濃度，促使油品加速蒸發(fā)，其結(jié)果不僅削弱了溫降使槽內(nèi)壓力降低的幅度，同時(shí)也使氣體空間的油氣濃度迅速回升，新蒸發(fā)出來的油氣又將隨著次日溫升，呼出透入大氣。這種在儲槽靜止儲油時(shí)，由于槽內(nèi)氣體空間溫度和油氣濃度的晝夜變化而引起循環(huán)風(fēng)機(jī)將冷卻焦炭的惰的損耗稱為靜止儲存損耗，又稱之為“小呼吸”損耗。目前雖然采用多種措施，諸如噴淋冷卻、呼吸閥裝擋板、提高儲槽承壓能力等取得了一定的效果，但并不理想。

二、措施研究

當(dāng)前的控制方式有降溫控制、呼吸閥控制、呼吸閥加阻火器控制，氮封控制。降溫控制是通過在槽頂裝設(shè)噴淋設(shè)施來降低槽體和液體溫度以減少液體的揮發(fā)；呼吸閥控制是通過裝設(shè)能保持一定壓力呼吸閥以減少液體的揮發(fā)；呼吸閥加阻火器控制是在呼吸閥控制的基礎(chǔ)上，為提高槽的安全性，在呼吸閥上裝設(shè)阻火器；氮封控制是通過往槽體里氮?dú)?，來提高其安全性及減少液體的揮發(fā)，氮封控制技術(shù)是當(dāng)前一種先進(jìn)的控制技術(shù)。氮?dú)饷芊饧夹g(shù)就是用氮?dú)庋a(bǔ)充槽內(nèi)氣體空間，由于氮?dú)獗扔蜌廨p，所以氮浮在油氣上面，當(dāng)呼氣時(shí)，呼出槽外的是氮?dú)舛皇怯驼魵?。?dāng)槽內(nèi)壓力降低時(shí)，氮?dú)庾詣?dòng)進(jìn)槽補(bǔ)充氣體空間，減少蒸發(fā)損耗，避免油品接觸氧化，也避免油氣與空氣形成爆炸氣體。

氮封系統(tǒng)主要由氮封閥、信號閥、減壓閥和針形閥等部分組成。（見圖1）氮?dú)饷芊饧夹g(shù)的關(guān)鍵是氮閥，氮封閥的工作原理是：當(dāng)儲槽內(nèi)壓力低于設(shè)定值時(shí)，信號閥打開，降低氮封閥膜下側(cè)壓力，氮封閥相應(yīng)打開，將氮?dú)馔ㄈ氩蹆?nèi)，使槽內(nèi)壓力逐漸回升到設(shè)定值。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，信號閥關(guān)閉，氮封閥膜下側(cè)壓力上升，氮封也相應(yīng)關(guān)閉，如槽內(nèi)壓力高于設(shè)定值時(shí)，儲槽的呼吸閥打開，呼出槽內(nèi)氣體，槽內(nèi)壓力下降至設(shè)定值。

三、技術(shù)改造

綜合油庫現(xiàn)在采用的是噴淋+呼吸閥+阻火器組合控制的方式，這種方式也是一種常見的有效控制方式。這種控制方式的缺點(diǎn)是：一是苯蒸汽的呼吸量沒有減少；二是對環(huán)境的影響消減不大；三是槽內(nèi)的空氣與苯蒸氣形成的爆炸氣體危險(xiǎn)沒有消除。綜合油庫的輕苯槽為固定頂蓋式儲槽，在不改動(dòng)原設(shè)施的基礎(chǔ)上，在槽頂裝設(shè)氮封系統(tǒng)。改造中系統(tǒng)采用了簡單設(shè)計(jì)，除關(guān)鍵設(shè)備外，各種閥門、壓力表、管材采用替代品，以降低材料備件費(fèi)用。施工安裝、調(diào)試全部自主完成，以節(jié)約人工費(fèi)用及施工費(fèi)用等。氮封系統(tǒng)的氮封閥選用ZZHP型指揮器操作自力式微壓調(diào)節(jié)閥，其由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥后接管四部分組成。（見圖2）

工作原理：介質(zhì)以所示箭頭方向進(jìn)入閥體，一路經(jīng)過濾減壓器減壓后的壓力被引入指揮器；另一路通過閥芯、閥座，節(jié)流后的壓力流向閥后，并通過導(dǎo)壓管引入指揮器執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)閥后壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產(chǎn)生一個(gè)推力帶動(dòng)指揮器閥芯關(guān)閉，切斷引入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室中的壓力，使主閥閥芯關(guān)閉，閥后壓力隨之降低。當(dāng)閥后壓力低于設(shè)定值時(shí)，由于指揮器主彈簧的反作用力打開指揮器閥芯，閥前壓力又被引入主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室產(chǎn)生推力，使主閥閥芯打開，閥后壓力隨之升高。如此往復(fù)，保持閥后壓力為設(shè)定值。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：在氮閥控制系統(tǒng)中增加一個(gè)自立式泄壓閥，此泄壓閥與氮封閥配套使用，其壓力設(shè)定略高于氮封閥后設(shè)定壓力，小于呼吸閥的設(shè)定壓力。正常情況下，氮封閥起進(jìn)氣的作用，泄壓閥起呼氣的作用，當(dāng)?shù)忾y和泄壓閥任何一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，呼吸閥作為應(yīng)急設(shè)施將起到呼吸保護(hù)的作用。

四、使用效果

投用前要對先對槽內(nèi)充滿氮?dú)?，并將管線內(nèi)雜質(zhì)吹掃干凈。呼吸閥的保壓能力設(shè)定為2000pa，泄壓閥的壓力設(shè)定可高于呼吸也可低于呼吸閥，這里選擇的是低于呼吸閥的設(shè)計(jì)為1900pa，所以系統(tǒng)的保壓能力為1900pa。氮封閥的補(bǔ)氣壓力應(yīng)略低于保壓能力，氮封閥設(shè)計(jì)充氮壓力為1800pa。如果想提高保壓能力，可以將泄壓閥的設(shè)定為2100pa，調(diào)整比較簡單。經(jīng)過使用，操作容易，效果明顯。當(dāng)槽內(nèi)壓力低于1800pa時(shí)，氮封閥啟動(dòng)，往槽內(nèi)注入氮?dú)?。?dāng)槽內(nèi)壓力大于1900pa時(shí)，泄壓閥啟動(dòng)呼出氮?dú)?。使用氮封后，槽?nèi)氣體空間是油氣和氮?dú)?，因而不會形成混合性爆炸氣體。由于氮?dú)獗扔蜌廨p，浮在渥蒸氣的上面，因此向外呼氣時(shí)，主要是呼出氮?dú)狻Ｎ鼩鈺r(shí)，氮?dú)鈺詣?dòng)快速補(bǔ)進(jìn)槽內(nèi)，提高槽內(nèi)壓力，有效地抑制油品蒸發(fā)。此設(shè)施投用后，大大降低了油品的呼吸損耗。（1）氮封系統(tǒng)的日常維護(hù)與點(diǎn)檢比較簡單，表現(xiàn)如下：一是初次使用前將管道沖掃干凈；二是每天檢查壓力表是否在有效范圍內(nèi)；三是檢查有無漏氣或堵塞情況，并適當(dāng)處置。（2）氮封失效分析：一是在使用初期，發(fā)現(xiàn)氮封不保壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是消防泡沫發(fā)生器密封玻璃損壞造成，安裝后正常；二是使用中，發(fā)現(xiàn)氮封不保壓，經(jīng)檢查為呼吸閥損壞，造成常開，更換后解決；三是運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)不保壓，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)罐體腐蝕有漏點(diǎn)，經(jīng)處理恢復(fù)。（3）存在的問題及解決：一是因?yàn)楣摅w防腐工作常年缺失，罐體銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，對氮封的影響較大，下一步要進(jìn)行防腐、防漏處理；二是由于設(shè)計(jì)簡單，沒有遠(yuǎn)程控制功能，需到現(xiàn)場操作和檢查，下一步可增加遠(yuǎn)程控制，改由中控室操作。

五、結(jié)語

2011年在焦炭產(chǎn)量減少10萬噸，化產(chǎn)生產(chǎn)原料減少的不利條件下，輕苯產(chǎn)量不降反升，一方面表明輕苯收率的提高，另一方面表明輕苯的損耗也減少了。根據(jù)測算，輕苯槽呼吸量每天超過100立方米。氮封控制投用后每年可減少100多噸的苯蒸氣損耗，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分明顯。（1）經(jīng)濟(jì)效益：油槽呼吸有大、小呼吸之分，忽略不計(jì)小呼吸的量，大呼吸每天要進(jìn)行100立方米的呼吸。苯蒸氣的比重為2.77kg/m3，每天減少輕苯損耗為：100×2.77=277（kg）；每年減少輕苯損耗為：365×277=101105（kg）；按6500元/噸的輕苯價(jià)格計(jì)算，每年增加效益為：6500×101.105=657182.5（元）。（2）社會效益：一是提高了綜合油庫本質(zhì)化安全水平，保證了安全生產(chǎn)；二是減少苯蒸氣的揮發(fā)36500立方米/年，為環(huán)境保護(hù)作出了貢獻(xiàn)。隨著安鋼焦化的建設(shè)發(fā)展，2012年將建成和新增150萬噸的焦炭產(chǎn)能，使焦炭總產(chǎn)能達(dá)到450萬噸的規(guī)模，此項(xiàng)改造將會產(chǎn)生更加積極的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]肖馳.輕質(zhì)油儲罐應(yīng)用氮封技術(shù)的重要意義[J].石油化工安全技術(shù).2004，20（6）