液化烴儲(chǔ)罐底部防泄漏技術(shù)措施分析

余順利

(中國(guó)石油撫順石化北天眾興公司遼寧撫順124010）

0 概述

液化石油氣是一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和居民日常生活的燃料。但在儲(chǔ)存及裝卸過(guò)程中，都存在很大的危險(xiǎn)性。通過(guò)對(duì)50余家液化石油氣、液化烴（以下統(tǒng)稱(chēng)液化烴）生產(chǎn)、儲(chǔ)存、經(jīng)營(yíng)企業(yè)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在工藝流程設(shè)計(jì)中，增加液化烴儲(chǔ)罐防泄露措施，能起到降低安全風(fēng)險(xiǎn)、避免惡性事故、減少經(jīng)濟(jì)損失、防止人員傷亡和環(huán)境污染以及次生事故發(fā)生的作用。

本文就對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢查、建設(shè)項(xiàng)目審查及相關(guān)企業(yè)考察，發(fā)現(xiàn)的“傳統(tǒng)”液化烴儲(chǔ)存、裝卸流程設(shè)計(jì)方案中，存在的不足而提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的安全可靠性進(jìn)行分析論證。

1 液化烴儲(chǔ)罐存在的主要危險(xiǎn)部位與因素

近些年，液化烴儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生泄露，在一定條件下引起燃燒、爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，并造成重大人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，認(rèn)真研究與討論，降低液化烴儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生泄露事故產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，具有重要意義。

1.1 液化烴儲(chǔ)存罐易泄露部位

1.1.1 儲(chǔ)罐底部：由于液化烴中含有一定量的水分和硫等雜質(zhì)，長(zhǎng)期存儲(chǔ)這些雜質(zhì)，會(huì)逐漸積累下沉，積聚在儲(chǔ)罐底部。

1.1.2 液位計(jì)、壓力表、溫度表、閥門(mén)等損壞。

1.1.3 接管破裂：液化烴儲(chǔ)罐接管有液相進(jìn)出口、氣相進(jìn)出口、排污口、放散口以及人孔等。

1.1.4 罐體焊縫破裂尤其是罐體大開(kāi)口泄露。

1.2 液化烴儲(chǔ)存罐泄露原因

1.2.1 質(zhì)量因素泄露。如選材不符，加工焊接組裝缺陷等。

1.2.2 工藝因素泄露。如反復(fù)應(yīng)力作用，腐蝕破壞，冷脆斷裂，內(nèi)壓超高等。

1.2.3 受熱易膨脹導(dǎo)致泄露。液化烴液體的膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于氣態(tài)，體積膨脹系數(shù)是水的十幾倍，溫度越高，膨脹越大。

1.2.4 外來(lái)因素破壞，如外來(lái)車(chē)輛撞擊、基礎(chǔ)下沉或傾斜等。

1.3 防止液化烴儲(chǔ)存罐泄露措施：

1.3.1 液化烴儲(chǔ)罐管道或法蘭及罐體第一道閥以外出現(xiàn)漏點(diǎn)時(shí)，停止輸送氣體，關(guān)閉泄露點(diǎn)附近閥門(mén)即可切斷泄漏源，排除危險(xiǎn)。

1.3.2 儲(chǔ)罐底部泄露時(shí)，在采取其他措施同時(shí)，現(xiàn)行之有效的措施是通過(guò)向罐內(nèi)注水，提高液位，造成罐底部液化烴被水隔離，即注水堵漏。

本文重點(diǎn)闡述該方法的改進(jìn)型工藝流程與可行性。

2 液化烴儲(chǔ)存及裝卸車(chē)流程

在對(duì)50余家生產(chǎn)、儲(chǔ)存、經(jīng)營(yíng)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢查和對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的審查中，如（圖-1）發(fā)現(xiàn)的傳統(tǒng)液化烴儲(chǔ)存及裝卸流程設(shè)計(jì)方案（下稱(chēng)方案一）。

圖-1傳統(tǒng)液化烴儲(chǔ)存及裝卸流程方案一

由方案一可見(jiàn)，企業(yè)流程設(shè)計(jì)中均設(shè)置了液化烴導(dǎo)罐和事故狀態(tài)的注水設(shè)施。與《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008 6.3.16中“全壓力式儲(chǔ)罐應(yīng)采取防止液化烴泄漏的注水措施”。規(guī)定相適宜。

以方案一，1#罐液化烴導(dǎo)入2#罐的操作為例，其操作步驟為：

(1)開(kāi) 1#、2#罐的 8#閥 ；

(2)開(kāi)1#罐的3#閥、2#罐的1#閥；

(3)啟動(dòng)4#泵經(jīng)5#閥通過(guò)2#罐1#閥，即實(shí)現(xiàn)將1#罐的液化烴泵送入2#罐中，達(dá)到導(dǎo)罐的目的；

(4)在這一操作中，1#、2#罐的8#閥處在全開(kāi)狀態(tài)，以便保證兩罐之間的壓力平衡為宜，其它閥則處關(guān)閉狀態(tài)。

反之，將2#罐的液化烴導(dǎo)入1#罐的操作類(lèi)同。

但在對(duì)方案一分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)1#或2#罐底部發(fā)生泄漏時(shí)，設(shè)定注水設(shè)施能滿足水封堵泄漏液化烴的要求時(shí)，從圖-1可見(jiàn)立即啟動(dòng)11#泵，將水打入泄漏儲(chǔ)罐，使得泄漏的液化烴得到有效控制。而存于罐內(nèi)的液化烴，因罐底部注水后，再利用圖一中的導(dǎo)罐設(shè)施，已失去了作用。

針對(duì)儲(chǔ)罐泄漏注水后，方案一存在的不良后果即無(wú)法將泄露罐中的液化烴再導(dǎo)出，使之無(wú)法對(duì)泄露罐進(jìn)行徹底處理與修復(fù)。

通過(guò)查閱國(guó)家《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）、《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50183-2004）、《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50028—2006）等現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，認(rèn)為該設(shè)計(jì)流程存有弊端，可依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)要求，完善方案一中的設(shè)計(jì)流程，到達(dá)事故罐中液化烴可安全導(dǎo)出的理想效果。

3 完善防液化烴儲(chǔ)罐底部泄漏導(dǎo)罐流程

從方案一看出在事故狀態(tài)下，液化烴儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏注水后，罐內(nèi)液化烴難以導(dǎo)出，給消除隱患和事故搶險(xiǎn)帶來(lái)高風(fēng)險(xiǎn)。為此，提出完善防液化烴儲(chǔ)罐底部泄漏導(dǎo)罐流程。如（圖-2）液化烴儲(chǔ)存及裝卸流程設(shè)計(jì)方案二（下稱(chēng)方案二）。

以方案二中，假設(shè)當(dāng)1#罐底部發(fā)生泄漏需導(dǎo)罐操作時(shí)，設(shè)定泄漏儲(chǔ)罐底部已經(jīng)注水，并且液化烴的泄漏得到控制，其罐內(nèi)所存液化烴需立即導(dǎo)入2#罐，其導(dǎo)罐操作步驟為：

(1)開(kāi)21#、14#、1#閥，啟動(dòng)壓縮機(jī)將2#罐內(nèi)氣相液化烴吸出。

(2)開(kāi)3#、18#、16#閥，將從2#罐氣相吸出的液化烴由壓縮機(jī)出口經(jīng)3#、18#、16#閥壓入1#罐。

(3)隨著2#罐氣體抽出量增加，2#罐內(nèi)壓力下降。1#罐隨著壓入氣體增加，罐內(nèi)壓力增大。即P1-P2＞0。當(dāng)開(kāi)19#、22#、11#閥后，則1#罐內(nèi)的液化烴在虹吸原理作用下，隨著兩罐之間的壓差增大，1#罐的液化烴經(jīng)19#、22#、11#閥，進(jìn)入2#罐。

從而完成事故狀態(tài)下注水條件的導(dǎo)罐操作。

反之，將2#罐的液化烴導(dǎo)入1#罐的操作類(lèi)同。

日常操作中，導(dǎo)罐操作步驟只要通過(guò)變換兩罐中的出入口閥就可實(shí)現(xiàn)。

圖-2液化烴儲(chǔ)存及裝卸流程

4 方案一、二流程中的技術(shù)措施對(duì)比

4.1 設(shè)計(jì)方案對(duì)比

方案一為現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的傳統(tǒng)流程，在日常生產(chǎn)、儲(chǔ)存、裝卸中該流程是能滿足液化烴導(dǎo)出和安全要求的。在事故狀態(tài)下，泄漏液化烴儲(chǔ)罐經(jīng)罐底注水堵漏作業(yè)，使液化烴泄漏得到控制時(shí)，但導(dǎo)出罐內(nèi)儲(chǔ)存的液化烴是難以實(shí)現(xiàn)的。

方案二為改進(jìn)流程，不論是在日常生產(chǎn)、儲(chǔ)存，還是在液化烴罐底泄漏注水后，導(dǎo)出罐內(nèi)液化烴作業(yè)都是可實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，方案二，在壓縮機(jī)前部設(shè)置了氣液分離罐，能滿足安全運(yùn)行；由于減少罐底開(kāi)口即減少了罐底可能泄漏的機(jī)會(huì)；在罐上部合理的利用了檢修放空線；導(dǎo)入液化烴采用液下輸入、壓縮機(jī)和注水泵出入口均設(shè)置了的壓力調(diào)節(jié)閥，通過(guò)儲(chǔ)罐和泵出口壓力及液位變化調(diào)節(jié)，能達(dá)到控制導(dǎo)入儲(chǔ)罐液化烴的流速，有宜消除靜電影響；當(dāng)導(dǎo)出液化烴的儲(chǔ)存能力不足時(shí)，還可通過(guò)注水泵壓力平衡閥，調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，控制罐內(nèi)注水量，為救援、消除事故隱患贏得可貴的時(shí)間。

4.2 安全可靠性

方案一，當(dāng)發(fā)生泄漏事故，罐底注水后，儲(chǔ)罐內(nèi)的液化烴難以導(dǎo)出。為了消除隱患只能在危險(xiǎn)源沒(méi)有被清除，二次泄漏、次生惡性事故、環(huán)境影響事件發(fā)生等高風(fēng)險(xiǎn)依然存在的條件下，對(duì)泄漏處堵漏作業(yè)。否則，只有排放大氣或大型企業(yè)引至火炬燃燒。

由此分析可知，與國(guó)家安全操作低風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)保無(wú)污染排放和降低經(jīng)濟(jì)損失的要求不相符合。

方案二，當(dāng)儲(chǔ)罐底部發(fā)生泄漏并已注水后，不影響將儲(chǔ)罐內(nèi)的液化烴導(dǎo)出。在導(dǎo)出液化烴的過(guò)程中，采取了保證設(shè)備安全運(yùn)行、壓力調(diào)節(jié)、消除靜電、無(wú)泄放等措施，使風(fēng)險(xiǎn)降到可接受的程度。符合國(guó)家對(duì)安全操作低風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)保無(wú)污染排放和降低損失的要求。

通過(guò)對(duì)方案一、方案二對(duì)比分析，可見(jiàn)方案二的流程設(shè)計(jì)中采取的安全技術(shù)措施有效、可靠，并采用減少罐底開(kāi)口、綜合利用原有資源、用極少的投入增加流程功能等措施，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)和科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合規(guī)原則。在新建項(xiàng)目的安全設(shè)施設(shè)計(jì)中（已建項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)），要按照危險(xiǎn)化學(xué)品管理相關(guān)法律法規(guī)，設(shè)置安全自動(dòng)控制設(shè)施，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，可達(dá)到安全風(fēng)險(xiǎn)降至更低、環(huán)保達(dá)無(wú)排放和零損失的目標(biāo)。

綜上所述，方案一、方案二液化烴儲(chǔ)存及裝卸流程的技術(shù)措施對(duì)比，方案二更具有科學(xué)可行、安全可靠、符合規(guī)范、經(jīng)濟(jì)、可操作，本人認(rèn)為具有推廣使用價(jià)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

方案一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查和建設(shè)項(xiàng)目審查，發(fā)現(xiàn)在液化烴儲(chǔ)罐底部發(fā)生泄漏時(shí)，僅設(shè)置注水設(shè)施，而在流程中沒(méi)有加以其它設(shè)計(jì)，同樣使風(fēng)險(xiǎn)得不到更加有效的控制。方案二是對(duì)方案一預(yù)測(cè)發(fā)生事故時(shí)發(fā)現(xiàn)的不足，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工作實(shí)踐并查閱相關(guān)案例，采取的安全對(duì)策措施設(shè)計(jì)，以旨在保證液態(tài)烴儲(chǔ)罐泄露注水后，仍然能將其內(nèi)存液化烴導(dǎo)出，達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)、避免次生事故發(fā)生之目的。

[1]《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008

[2]《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50183-2004

[3]《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006

[4]西安煤氣公司煤氣儲(chǔ)罐爆炸事故