液態(tài)烴球形儲(chǔ)罐的清罐工藝及安全探討

宋琦（中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司，浙江 寧波 315207）

石油化工企業(yè)中，日常情況下，壓力球形儲(chǔ)罐均需進(jìn)行定期檢驗(yàn)檢修（不大于6年），那么清罐工作即成為了一項(xiàng)常規(guī)工作。如何安全、快速、高效、低能耗進(jìn)行清罐，是目前石油化工行業(yè)面臨的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

1 普通清罐工藝

1.1 原始工藝：水置換法

此方法操作過(guò)程是，泄壓完成后，將球罐灌滿水用以排盡罐內(nèi)液態(tài)烴氣相，然后再排掉水，同步引入空氣，待罐內(nèi)水排盡時(shí)空氣也已100%充滿，清罐置換就此一步完成。此法避免了重復(fù)多次置換，水充滿后，罐內(nèi)將無(wú)液態(tài)烴氣相存在，確保了空氣不會(huì)與液態(tài)烴氣相直接接觸，不會(huì)產(chǎn)生具有爆炸性的混合氣體。因此，此法具有安全可靠、成功率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是它要求球罐基礎(chǔ)條件較好，即球罐基礎(chǔ)（基座）可承擔(dān)置換重量，同時(shí)置換時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)（因上水和放水時(shí)間均較長(zhǎng)）；對(duì)于1000m3以上球罐清罐，考慮到球罐基礎(chǔ)條件（因球罐投運(yùn)年份）和置換用水量等因素，一般不宜采用此法[1.2]。

1.2 更新工藝：氮?dú)庵脫Q法

此方法操作過(guò)程是，泄壓完成后，將氮?dú)獬錆M球罐，增壓到一定程度，泄壓置換出液態(tài)烴氣相，重復(fù)數(shù)次，直至罐內(nèi)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到預(yù)定的置換標(biāo)準(zhǔn)為止（一般為可燃?xì)怏w濃度＜0.1%）。此法操作略復(fù)雜，會(huì)耗用大量氮?dú)?，同時(shí)其置換頻次多、工作量大，但是它可以確保進(jìn)入罐內(nèi)的液態(tài)烴氣相不會(huì)與空氣接觸，不會(huì)形成具有爆炸的混合氣體。因此，此法可靠性好、安全系數(shù)高、成功把握大，但置換周期多，清罐時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)于本身有制氮?dú)馐侄魏蜅l件的工業(yè)、石化行業(yè)普遍采用這一成熟的傳統(tǒng)置換方案[3.4]。

2 創(chuàng)新清罐工藝

2.1 創(chuàng)新工藝

鑒于水置換和氮?dú)庵脫Q法清罐均存在所需時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，本文根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，原創(chuàng)一種新式清罐方法，稱之為氮?dú)?蒸汽置換法，具體介紹如下。操作過(guò)程是泄壓完成后，將氮?dú)獬錆M球罐，泄壓置換出液態(tài)烴氣相，泄壓同時(shí)從罐底引入蒸汽，重復(fù)數(shù)次，直至罐時(shí)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到預(yù)定的置換標(biāo)準(zhǔn)為止（一般為可燃?xì)怏w濃度＜0.1%）。

蒸汽在清罐過(guò)程中發(fā)揮了幾種作用：①稀釋罐內(nèi)氣相液態(tài)烴；②對(duì)罐壁上掛壁的殘留固態(tài)物質(zhì)進(jìn)行沖刷清洗，使得清罐更干凈，干凈就意味著更安全；③除異味，確保清罐完成開(kāi)罐后無(wú)明顯異味；④因泄壓過(guò)程是一個(gè)吸熱過(guò)程，正常泄壓時(shí)罐內(nèi)溫度會(huì)下降至接近0℃，蒸汽的注入可以補(bǔ)充罐溫，確?？焖傩箟海s短置換時(shí)間。

2.2 優(yōu)化試驗(yàn)

（1）以同一清罐工藝作為技術(shù)支撐，因置換壓力區(qū)間不同，所需的置換次數(shù)也不盡相同。試驗(yàn)1 以可燃?xì)怏w濃度＜0.1%為置換目標(biāo)值；選用2000m3液化氣罐和4000m3混合C4 罐為試驗(yàn)儲(chǔ)罐，置換壓力區(qū)間分別設(shè)置為0.05～0.2 MPa、0.05～0.3 MPa、0.03～0.3MPa，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

表1

（2）從表1 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，0.03～0.3Mpa 是一個(gè)相對(duì)最優(yōu)化的壓力置換區(qū)間，置換至合格所需的置換次數(shù)最少。以此壓力區(qū)間進(jìn)行試驗(yàn)2，選用不同組分的代表介質(zhì)（乙烯、丙烯、液化氣、混合C4、裂解C5），在1000、2000、4000m3球罐中進(jìn)行置換試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2

（3）經(jīng)驗(yàn)與結(jié)論

①置換壓力區(qū)間在為0.03～0.3MPa時(shí)，置換次數(shù)相對(duì)最少，可進(jìn)行推廣使用，基本可滿足各類介質(zhì)液態(tài)烴儲(chǔ)罐工藝操作要求。

②從圖表中可以看出，使球罐置換至合格標(biāo)準(zhǔn)所需置換次數(shù)基本不受罐容大小影響，介質(zhì)中C組分含量影響也不大，說(shuō)明此種創(chuàng)新型的氮?dú)?蒸汽置換法具有通用性，適合各類型液相或氣相烴類儲(chǔ)罐清罐使用。

③注意：置換次數(shù)與首次泄壓是否干凈密切相關(guān)，首次泄壓時(shí)液相介質(zhì)泄壓越干凈，置換次數(shù)相對(duì)越少，置換基本可在5次內(nèi)完成。

3 清罐安全與措施

3.1 清罐安全措施

（1）盲板隔離所有與液態(tài)烴、瓦斯線等連接的部位均需在閥門(mén)或法蘭處進(jìn)行隔離，隔離的過(guò)程是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，盲板隔離過(guò)程必須使用防爆工具，若出現(xiàn)閥門(mén)內(nèi)漏影響施工安全的情況，可考慮擴(kuò)大泄壓范圍以降低閥后管線背壓。盲板示意圖如下。

圖1 液態(tài)烴球罐清罐盲板示意圖

（2）數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析至開(kāi)罐的分析，一般以可燃?xì)怏w濃度（烴+氫）＜0.1%為目標(biāo)值，此項(xiàng)工藝過(guò)程可確保開(kāi)罐后VOCs氣體接近零排放，保證環(huán)保異味受控。

（3）盲區(qū)管理：各液位計(jì)、壓力表、引壓管、脫水管線、采樣管線、脫水罐為球罐清罐過(guò)程中的相對(duì)盲區(qū)，清罐過(guò)程中需對(duì)這些部位進(jìn)行特別關(guān)注，必要時(shí)進(jìn)行單獨(dú)處理。

（4）安全驗(yàn)收：清罐完成后，工藝、設(shè)備、安全、儀表、電氣五個(gè)專業(yè)對(duì)清罐安全，交付檢修進(jìn)行共同驗(yàn)收確認(rèn)。

（5）明火試驗(yàn)：清罐驗(yàn)收通過(guò)后，進(jìn)行測(cè)爆分析（分析數(shù)據(jù)：可燃?xì)怏w、氧含量、H2S、CO，區(qū)別于開(kāi)罐前的“烴+氫”分析），分析數(shù)據(jù)合格，進(jìn)行明火試驗(yàn)，隨后交付檢修。

3.2 丁二烯介質(zhì)清罐

丁二烯介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡趦?chǔ)運(yùn)及生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生聚合，高溫下極易由兩個(gè)丁二烯分子聚合形成環(huán)狀化合物丁二烯二聚體，故丁二烯介質(zhì)開(kāi)罐前，區(qū)別于其他液態(tài)烴介質(zhì)，一般需進(jìn)行酸洗鈍化工藝處理，具體步驟如下[5]：

（1）球罐開(kāi)罐前酸洗：為防止已使用儲(chǔ)罐內(nèi)存留聚合物與氧發(fā)生反應(yīng)，開(kāi)罐前需使用4.0～4.5%亞硝酸納和硫酸亞鐵混合液進(jìn)行酸洗循環(huán)；噴淋循環(huán)蒸煮20～25℃。

（2）球罐檢修過(guò)程：嚴(yán)格控制檢修質(zhì)量，檢修過(guò)程中減少設(shè)備表面光潔度的損傷，同時(shí)將各管線設(shè)備的死角清理干凈，消除丁二烯自聚物產(chǎn)生的“活性中心”（活性中心是指O2、Fe2+、以及由于O2的混入產(chǎn)生的過(guò)氧化自由基）。

（3）投用前酸洗鈍化：檢修結(jié)束后需嚴(yán)格執(zhí)行球罐及系統(tǒng)管線鈍化流程，先用3.5～4.5%檸檬酸進(jìn)行初次酸洗。再用2.5～3.5%亞硝酸鈉鈍化液進(jìn)行二次置換，隨后用氨水（氫氧化鈉，PH值10～11）進(jìn)行中和鈍化。

4 結(jié)語(yǔ)

液態(tài)烴球罐清罐已成為石油化工行業(yè)不可缺少的工作和環(huán)節(jié)，儲(chǔ)罐清罐時(shí)間和效率、能耗是從業(yè)技術(shù)管理人員需進(jìn)行思考和探索的。本文提出了球罐清罐的創(chuàng)新工藝，大大提升了清罐的效率和質(zhì)量，同時(shí)對(duì)清罐安全和重難點(diǎn)方面進(jìn)行了論述，從工藝和安全兩方面對(duì)液態(tài)烴球罐清罐進(jìn)行了全面的探討。