夏利榮

摘要：國(guó)內(nèi)精細(xì)化工企業(yè)的常壓儲(chǔ)罐具有罐容小、種類(lèi)多和介質(zhì)危險(xiǎn)的特點(diǎn)，常有泄露、火災(zāi)爆炸和人員中毒等事故的發(fā)生。為盡可能地避免常壓儲(chǔ)罐發(fā)生這些事故，在設(shè)計(jì)階段通過(guò)危害分析、合理選材設(shè)計(jì)、設(shè)置相應(yīng)安全設(shè)施和保護(hù)層、確定合理的操作和維護(hù)規(guī)程，就可以保證常壓儲(chǔ)罐的安全、環(huán)保和穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工;常壓儲(chǔ)罐;氮封;呼吸閥;工藝安全

常壓儲(chǔ)罐作為精細(xì)化工企業(yè)液體原料、中間體和產(chǎn)成品儲(chǔ)存的設(shè)施，具有極為廣泛的應(yīng)用。精細(xì)化工企業(yè)一般為小規(guī)模生產(chǎn)，儲(chǔ)罐容積較小，適用于GB51283-2020《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》，即甲B和乙類(lèi)液體單罐容積不超過(guò)1000m3;丙類(lèi)液體單罐容積不超過(guò)5000m3。除此之外，精細(xì)化工常壓儲(chǔ)罐具有化學(xué)品種類(lèi)多、介質(zhì)危險(xiǎn)的特點(diǎn)，隨著企業(yè)運(yùn)行對(duì)安全環(huán)保的高要求，需要對(duì)常壓儲(chǔ)罐進(jìn)行詳細(xì)地分析和完備的工藝設(shè)計(jì)，提供安全運(yùn)行條件。

1儲(chǔ)罐的工藝危害分析

在進(jìn)行常壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)前，應(yīng)明確儲(chǔ)存物料的種類(lèi)、數(shù)量和危險(xiǎn)特性;查明物料的可燃性、閃點(diǎn)、蒸汽壓、爆炸極限、極限氧濃度（LOC）、忌水性、忌氧性、儲(chǔ)存溫度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和腐蝕性等數(shù)據(jù)，分析儲(chǔ)罐是否存在腐蝕、泄露、靜電、火災(zāi)爆炸等事故風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)后果確立常壓儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方案和配套的安全設(shè)施。根據(jù)物料的特性及儲(chǔ)罐容積，確定儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)型式、呼吸方式?？紤]到環(huán)保要求，除合成硫酸、液堿等不揮發(fā)物質(zhì)儲(chǔ)罐可直通大氣外，鹽酸及副產(chǎn)酸堿、丙類(lèi)物質(zhì)等應(yīng)設(shè)置呼吸閥，且呼吸閥排氣應(yīng)接至尾氣裝置妥善處理。一般情況下，介質(zhì)具有以下特點(diǎn)的常壓儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)排氣接至尾氣裝置處理。

（1）儲(chǔ)罐采用易熔材料制作浮盤(pán);

（2）甲B、乙A類(lèi)易燃易爆液體;

（3）物料忌水（與水反應(yīng)）;

（4）水進(jìn)入將導(dǎo)致物料腐蝕性發(fā)生變化的物質(zhì)（氯代烴類(lèi)）;

（5）物料接觸空氣被氧化;

（6）物料接觸空氣發(fā)生聚合;

（7）介質(zhì)為水溶性或與水混溶的并對(duì)其中水份有控制要求;

（8）儲(chǔ)存介質(zhì)毒性較大或易揮發(fā)介質(zhì);

（9）物料儲(chǔ)存過(guò)程生成自燃類(lèi)物質(zhì)（例如硫化亞鐵）。

2儲(chǔ)罐的物理設(shè)計(jì)

根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)的腐蝕程度，優(yōu)先選擇鋼制儲(chǔ)罐，也可以選用全玻璃鋼、碳鋼內(nèi)襯玻璃鋼或襯塑、襯膠、襯玻璃等非金屬材質(zhì)。對(duì)于常壓儲(chǔ)罐，一般較少采用鎳基合金、銅基合金或復(fù)合鋼板，腐蝕性介質(zhì)儲(chǔ)罐可以采用非金屬材質(zhì)代替。

鋼制常壓儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)一般按照GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行，部分儲(chǔ)罐根據(jù)API650設(shè)計(jì)，非金屬儲(chǔ)罐可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或施工實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

當(dāng)介質(zhì)需要高低溫儲(chǔ)存或需要循環(huán)防止聚合時(shí)，可以采用在儲(chǔ)罐內(nèi)增加盤(pán)管，儲(chǔ)罐壁增加伴熱/保冷管、半管或夾套，以及罐頂增加冷凝器，設(shè)置外循環(huán)等方式實(shí)現(xiàn)，并在儲(chǔ)罐外部增加保溫隔熱層，附屬設(shè)施的重量及載荷應(yīng)在儲(chǔ)罐的壓力設(shè)計(jì)中一并考慮。

3氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1氮封系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

基于安全環(huán)保考慮，氮封系統(tǒng)在精細(xì)化工常壓儲(chǔ)罐得到廣泛應(yīng)用，固定頂罐氮封系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)型式和配件，在實(shí)際的使用過(guò)程中，系統(tǒng)不正常工作的現(xiàn)象較為普遍，究其原因，主要有以下幾個(gè)方面。

3.1.1工藝設(shè)計(jì)不合理

設(shè)計(jì)時(shí)未能充分考慮供氮方式、泄氮方式、背壓、物料性質(zhì)和壓力分程設(shè)定等因素，千篇一律照搬，氮封壓力控制范圍狹窄，相互之間易產(chǎn)生交集，各組件工作互相干擾，無(wú)法正常運(yùn)行。

3.1.2閥門(mén)選型不正確

氮封閥、呼吸閥、緊急泄放人孔等設(shè)施選型不正確，密封材質(zhì)不當(dāng)，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.1.3安裝調(diào)試存在瑕疵

氮封閥取壓點(diǎn)不具代表性、閥后管道過(guò)細(xì)過(guò)長(zhǎng)、氮封閥通氣量調(diào)節(jié)過(guò)大、呼吸閥盤(pán)不密封、調(diào)試不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，都將導(dǎo)致系統(tǒng)不正常。

3.1.4儲(chǔ)罐密封不嚴(yán)

由于儲(chǔ)罐老化、腐蝕等因素，導(dǎo)致消防泡沫發(fā)生器、人孔口、接管口等部位密封不嚴(yán)，氮封閥始終處于工作狀態(tài)。

3.1.5維護(hù)不當(dāng)

氮封閥、呼吸閥、緊急泄放人孔等設(shè)施缺乏維護(hù)，存在腐蝕、卡死、彈簧失穩(wěn)等情況。

3.2正常通風(fēng)量的計(jì)算

常壓儲(chǔ)罐通氣量應(yīng)包括液體進(jìn)出儲(chǔ)罐引起的液體傳輸效應(yīng)，以及環(huán)境溫度升降引起的熱效應(yīng)。精細(xì)化工儲(chǔ)罐液體進(jìn)出流量較小，一般不超過(guò)50m3/h。熱效應(yīng)形成的通風(fēng)量可根據(jù)SH/T3007-2014《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《API2000-2009通風(fēng)大氣和低壓儲(chǔ)罐》計(jì)算確定，根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)看，兩者相差不大，規(guī)范基于安全考慮，實(shí)際數(shù)值都偏于保守，詳細(xì)計(jì)算過(guò)程可參考相關(guān)文獻(xiàn)。

3.3分程壓力控制

根據(jù)氮封系統(tǒng)原理結(jié)合SH/T3007-2014等國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和API2000三種氮封等級(jí)的要求，一個(gè)典型的精細(xì)化工常壓儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)可以包含以下幾個(gè)部分。

3.3.1供氮閥當(dāng)儲(chǔ)罐出料或環(huán)境溫度降低時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力降低至供氮閥設(shè)定開(kāi)啟壓力，供氮閥自動(dòng)打開(kāi)補(bǔ)充氮?dú)猓瑑?chǔ)罐內(nèi)壓力升高至供氮閥設(shè)定關(guān)閉壓力時(shí)，供氮閥自動(dòng)關(guān)閉。

3.3.2泄氮閥當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)料或環(huán)境溫度升高時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力超過(guò)泄氮閥設(shè)定壓力時(shí)，泄氮閥自動(dòng)打開(kāi)排氣，儲(chǔ)罐壓力恢復(fù)后泄氮閥自動(dòng)關(guān)閉。

3.3.3緊急呼吸閥當(dāng)儲(chǔ)罐出料或環(huán)境溫度降低，且供氮閥故障無(wú)法打開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力降低至緊急呼吸閥吸氣壓力時(shí)，緊急呼吸閥自動(dòng)打開(kāi)吸入空氣，防止儲(chǔ)罐發(fā)生吸癟事故;當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)料或環(huán)境溫度升高，且卸氮閥故障無(wú)法打開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力升高至緊急呼吸閥排氣壓力時(shí)，緊急呼吸閥自動(dòng)打開(kāi)排氣，防止儲(chǔ)罐發(fā)生起升事故。由于緊急呼吸閥工作時(shí)儲(chǔ)罐直通大氣，所以緊急呼吸閥必須配套阻火器一同使用。

4結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化工常壓儲(chǔ)罐的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)從實(shí)際和運(yùn)行的角度考慮，合理設(shè)置安全設(shè)施，努力做到本質(zhì)安全。同時(shí)應(yīng)該看到，精細(xì)化工行業(yè)與石油化工行業(yè)相比，具有自身的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能照搬石油化工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)也應(yīng)該不斷總結(jié)，有針對(duì)性地建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以提升本行業(yè)的安全水平。

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