內(nèi)浮頂罐抽癟的原因分析以及預(yù)防措施

石相濤

（中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

設(shè)備與自控

內(nèi)浮頂罐抽癟的原因分析以及預(yù)防措施

石相濤

（中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

對(duì)儲(chǔ)罐抽癟以及呼吸閥通氣量不足原因進(jìn)行分析，提出了防止儲(chǔ)罐抽癟的整改措施。

儲(chǔ)罐抽癟；原因；通氣量；整改措 施

內(nèi)浮頂罐是油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)很常見的設(shè)備，在生產(chǎn)過程中起著很重要的作用。但是如果呼吸閥通氣量不足或者油品出罐量太大，很容易在罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，嚴(yán)重時(shí)造成儲(chǔ)罐抽癟。本文綜合分析了儲(chǔ)罐抽癟的原因以及預(yù)防措施。

2012年2月7號(hào)南方某煉油廠儲(chǔ)運(yùn)車間9#罐在向裝置付料期間發(fā)生一起儲(chǔ)罐抽癟事故。罐頂部西北側(cè)，面積約占罐頂?shù)?/4發(fā)生塌陷。

9#罐為石腦油加氫原料罐，儲(chǔ)存介質(zhì)為直餾石腦油以及各裝置分餾塔頂液。事故發(fā)生時(shí)該罐正在向石腦油加氫裝置供料，供料量大約185m3·h-1。9#罐基本數(shù)據(jù)見表1。

1 罐頂抽癟原因分析

事故發(fā)生后，立即對(duì)事故原因進(jìn)行分析。初步判斷是由于呼吸閥的吸氣量小于儲(chǔ)罐的油品付出量，使罐內(nèi)形成負(fù)壓造成罐頂抽癟。為此請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)9#罐罐頂?shù)暮粑y以及阻火器進(jìn)行了通氣量檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表2。

表1 9#罐基本參數(shù)表

表2 呼吸閥、阻火器通氣量檢測(cè)表

由表2可知，在儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)負(fù)壓（-490Pa）時(shí)，兩套呼吸閥加阻火器的吸氣量只有45.2m3·h-1，遠(yuǎn)低于油品的出罐量185m3·h-1。鑒于事故發(fā)生時(shí)天氣以及環(huán)境溫度都沒有明顯變化，可以排除熱效應(yīng)對(duì)事故的影響。故呼吸閥的吸氣量小于油品的出罐量，并且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行致使罐內(nèi)負(fù)壓超過設(shè)計(jì)值是造成儲(chǔ)罐抽癟的唯一原因。

2 罐內(nèi)真空度和抽癟時(shí)間計(jì)算

由于9#罐為夜間開始向裝置供料，氣溫低且溫差變化小，故忽略罐內(nèi)氣相溫度的變化及油品組分蒸發(fā)對(duì)體積的影響，將罐內(nèi)氣體視為理想氣體。則罐內(nèi)氣相的壓力與體積變化應(yīng)滿足玻義耳-馬略特定律:

式中:P1供料前罐內(nèi)氣相的絕對(duì)壓力，取大氣壓力，101.33kPa；V1為供料前罐內(nèi)氣相體積，等于供料前罐內(nèi)油面以上氣體體積（包括罐頂部分球缺體積+罐壁圓柱體氣相體積）；P2為供料后罐內(nèi)氣相的絕對(duì)壓力；V2為供料后罐內(nèi)氣相體積，等于V1+油品付出體積-呼吸閥付料期間補(bǔ)氣量。

罐頂為球缺狀，依據(jù):

式中:h為球缺高度，2.29m；r為球缺底面半徑，10.5m。

則由式（2）可算出V頂=403m3；付油前罐壁圓柱體氣相體積（罐體直徑21m，罐壁高度15.875m，付油前罐內(nèi)液位13.24m）為912m3，可得出V1=1315m3。根據(jù)呼吸閥和阻火器通氣量檢測(cè)表在設(shè)計(jì)負(fù)壓-490Pa時(shí)，2臺(tái)呼吸閥加阻火器的吸氣量為45.2m3·h-1。依據(jù)式（1）則可算出9#罐付料開始后單位時(shí)間內(nèi)罐內(nèi)液位和氣相空間的真空度，見表3。

表3 付料后罐內(nèi)液位和氣相空間真空度

從以上分析計(jì)算可以看出，由于呼吸閥加阻火器的吸氣量小于物料的付出量，造成罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，付料時(shí)間越長(zhǎng)則罐內(nèi)真空度越大。在付料時(shí)間為0.0457h時(shí)罐內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)計(jì)的490Pa，再持續(xù)付料則必然會(huì)造成罐內(nèi)負(fù)壓超過設(shè)計(jì)壓力而發(fā)生儲(chǔ)罐抽癟。

3 儲(chǔ)罐吸氣量不足的原因分析

關(guān)于儲(chǔ)罐呼吸閥加阻火器的吸氣量不足的原因，經(jīng)檢測(cè)分析有以下幾點(diǎn)。

3.1 呼吸閥和阻火器的通氣量不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，阻火器應(yīng)符合GB 5908-2005《石油儲(chǔ)罐阻火器》的規(guī)定。該規(guī)定對(duì)阻火器通氣量要求見表4。

表4 阻火器通氣量

由表4可知，DN200的阻火器要求通氣量為1800m3·h-1。而根據(jù)表2所示，9#罐阻火器在檢測(cè)壓力值為儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力時(shí)（正壓1960Pa、負(fù)壓490Pa）的通氣量沒有達(dá)到規(guī)范要求，特別是吸氣量只有25.5m3·h-1，與規(guī)范要求相差更大。

關(guān)于呼吸閥的通氣量根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)符合SY/ T 0511.1-2010《石油儲(chǔ)罐附件:呼吸閥》的規(guī)定。該規(guī)定對(duì)呼吸閥通氣量要求見表5。

表5 呼吸閥通氣量

由表5可知，規(guī)范要求DN200的呼吸閥額定吸氣量為900m3·h-1，而表2所示9#罐呼吸閥在檢測(cè)壓力值為儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力時(shí)（負(fù)壓490Pa）的吸氣量為158.9m3·h-1，低于規(guī)范要求的吸氣量。

3.2 阻火器腐蝕堵塞造成通氣量降低

2011年11月份曾對(duì)9#罐呼吸閥以及阻火器進(jìn)行過檢查，當(dāng)時(shí)有腐蝕現(xiàn)象但進(jìn)行了清理。事發(fā)后又對(duì)呼吸閥以及阻火器檢查發(fā)現(xiàn)腐蝕仍很嚴(yán)重，特別是阻火器由于殼體采用碳鋼材質(zhì)，造成內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重。大量鐵銹堵塞阻火芯，使通氣量減小。

3.3 呼吸閥設(shè)計(jì)不滿足規(guī)范要求

根據(jù)設(shè)計(jì)要求呼吸閥的設(shè)置應(yīng)符合SH/T 3007-2007《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。該規(guī)范中對(duì)呼吸閥的設(shè)置要求見表6。

表6 設(shè)有阻火器的通氣管（或呼吸閥）規(guī)定

規(guī)范同時(shí)要求，當(dāng)儲(chǔ)罐容量所對(duì)應(yīng)的通氣管（或呼吸閥）與進(jìn)（出）儲(chǔ)罐的最大液體量所對(duì)應(yīng)的通氣管（或呼吸閥）規(guī)格不一致時(shí)，應(yīng)選用兩者中的較大者。9#罐儲(chǔ)罐容量5000m3，設(shè)計(jì)最大出罐量260m3·h-1，按要求應(yīng)設(shè)置2臺(tái)DN250呼吸閥，而9#罐只設(shè)置2臺(tái)DN200呼吸閥，不滿足規(guī)范要求。

4 整改措施

根據(jù)儲(chǔ)罐抽癟的原因分析我們采取了以下措施以防止類似事故再次發(fā)生。

1）立即對(duì)9#罐進(jìn)行清罐處理并將呼吸閥設(shè)置由2個(gè)DN200改為3個(gè)DN250，同時(shí)在透光孔上增加緊急泄壓人孔，滿足規(guī)范要求。

2）對(duì)其他儲(chǔ)罐的呼吸閥、阻火器進(jìn)行檢查、除銹、防腐處理，防止堵塞導(dǎo)致通氣量減少。

3）緊急采購滿足規(guī)范要求的DN200的呼吸閥、阻火器，更換儲(chǔ)罐上現(xiàn)有的呼吸閥系統(tǒng)。

4）在生產(chǎn)條件允許的情況下，盡快安排其他儲(chǔ)罐的清罐工作，達(dá)到動(dòng)火條件后按規(guī)范要求設(shè)置呼吸閥、阻火器尺寸及個(gè)數(shù)，增設(shè)緊急泄壓人孔。

5）制定呼吸閥檢查臺(tái)賬，保證每半年清理一次，防止呼吸閥出現(xiàn)堵塞。

5 結(jié)語

除上述原因外，在一些極端情況下也可能造成儲(chǔ)罐抽癟，如儲(chǔ)罐物料超出設(shè)計(jì)大流量長(zhǎng)時(shí)間外送，天氣驟變或其他原因使儲(chǔ)罐內(nèi)氣相空間溫度急劇降低，呼吸閥在冬季因凍住或雜物卡死都會(huì)使罐內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，超過設(shè)計(jì)壓力就會(huì)造成儲(chǔ)罐抽癟。另外阻火器的制造標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)滯后，GB 908-2005《石油儲(chǔ)罐阻火器》所規(guī)定的阻火器最大規(guī)格為DN250，目前DN300以及DN350等大口徑的阻火器制造仍無標(biāo)準(zhǔn)可依，儲(chǔ)罐使用存在安全隱患。此外還應(yīng)加大對(duì)員工的培訓(xùn)，增強(qiáng)員工責(zé)任心，規(guī)范操作防止此類事故的發(fā)生。

[1] SH/T 3007-2007，石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] SY/T 0511.1-2010，石油儲(chǔ)罐附件:呼吸閥[S].

[3] GB 5908-2005，石油儲(chǔ)罐阻火器[S].

Shrunken Cause Analysis of Inner Floating Roof Tank and Preventive Measures

SHI Xiang-tao
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535008, China)

TE 97

B

1670-9905(2015)05-0067-03

石相濤，男，助理工程師，就職于中國石油廣西石化公司儲(chǔ)運(yùn)一部，電話:15907773019，E-mail: shixiangtao@petrochina.com.cn

2015-03-06