內浮頂儲罐抽癟原因分析及預防措施

韓昊慧，耿耀旭

（中國石油蘭州石化公司煉油廠，甘肅 蘭州 730060）

煉油化工行業的儲罐儲存的多為易燃、易爆、易揮發的介質，為防止其發生泄漏，或者和空氣接觸存在安全隱患和環境污染，通常在儲罐的氣相空間充入氮氣達到與空氣隔絕的目的。這種用氮氣作為儲罐的保護氣體的措施稱為儲罐氮封系統。儲罐氮封系統壓力一般維持在0.5～1.5kPa。

1 事件分析

2018年6月，煉油廠油品儲運車間64#罐再向裝置付油時發生儲罐抽癟事故，當時伴隨暴雨降溫。油罐內約存有1100m3柴油,罐體上部凹陷面積達10㎡,最深處下陷達20cm。該事故導致油罐的浮頂無法正常工作,嚴重影響了油罐的安全運行。

表1 64#罐基本參數表

64#罐所在的48/3罐區一共6具儲罐，其中63#～66#罐為4具3000m3儲罐，67#、68#罐為2具2000m3儲罐。6具儲罐均為氮封內浮頂儲罐，罐區氮氣由氮氣主管網接DN80支線供給（支線設有流量計，流量計通徑為DN40，測量范圍為0～200m3/h），各罐由罐區支干線分別接DN80氮氣管線上罐頂，由一組自力式調節閥向罐內補充氮氣。

1．1 氮封補充量計算方法

氮封系統補充量的計算，在《石油化工設計手冊》以及化工標準HG/T 20570.16－1995《氣封的設置》中均把氮封系統的供氣量簡單等同于呼吸閥的呼吸量，雖然兩者有相似之處。但兩者目的不同，呼吸閥考慮儲罐本身的安全問題，必須讓儲罐壓力保持在安全范圍內，而氮封系統主要是考慮儲罐物料的安全，拒絕空氣污染物料以及防止空氣與易燃易爆物料氣相混合后形成爆炸條件。鑒于國內標準對于氮封系統供氣量的計算原理不夠明確，因此，需要為氮封系統供氣量的計算尋找可靠的方法。

（1）根據HG/T 20570.16－1995氣封的設置規定：儲罐氣封裝置的供氣量≥泵的最大出液量+氣體冷凝和收縮所需的補充氣量(由于外界溫度變化)。

(2)根據API2000－1998標準，對容積≥3180m3的儲罐，外殼和罐頂每平米需要補充0.6m3/h的氣封氣，上述氣量可以允許罐內氣體溫度變化37.8℃/h，并且是偏安全的。

1．2 氮封壓力控制方法

48/3罐區各氮封罐運行時罐內壓力有罐頂一組自力式調節閥控制。自力式調節閥工作點壓力值為500Pa（工作點壓力值可在200～1000Pa范圍內調節），當罐內壓力低于500Pa時，自力式調節閥開啟，向罐內補入氮氣，當壓力高于500Pa時，自力式調節閥關閉停止補氮氣，閥后壓力大小決定了自力式調節閥是否開啟；每具罐設有一具機械阻火呼吸閥，其設計開啟壓力為：-295Pa～980Pa當罐內壓力低于-295Pa時，呼吸閥負壓閥盤頂開向罐內補入空氣，當壓力高于980Pa時，呼吸閥正壓閥盤頂開將罐內壓力泄壓至980Pa。

2 儲罐抽癟原因分析

影響儲罐抽癟原因一般有以下幾點：（1）呼吸閥阻塞；（2）自力式調節閥故障；（3）突變天氣影響；（4）氮封系統補氮量不足。表2是64#罐抽癟時的工藝參數表。

2．1 呼吸閥

儲罐頂部呼吸閥自2012年安裝后使用至今，車間每季度進行一次檢查維護。2019年7月1日對48/3罐區6具儲罐呼吸閥、阻火器進行了檢查維護。

2．2 自力式調節閥

儲罐頂部氮氣自力式調節閥自2012年安裝后使用至今，期間多次聯系廠家（艾默生）人員來現場進行技術服務，檢查自力式調節閥工作正常。

2．3 天氣因素

事故當天，天氣炎熱，罐內溫度43℃左右，但突降大雨，在SH/T3007－2014《石油化工儲運系統罐區設計規范》中，根據（5.1.6C)條規定，因大氣最大溫降導致罐內氣體收縮所造成儲罐吸入的空氣量和大氣最大溫升導致罐內氣體膨脹而呼出的氣體，宜按表3確定。

表2 抽癟時64#罐操作工藝參數表

表3 儲罐熱呼吸通氣需要量

通過表3可看出，天氣突變，64#罐需要氮氣量為507m3/h，但當時氮氣瞬時流量最大為227m3/h，氮封補量不足。

2．4 氮封系統補氮量

車間于2019年7月1日修訂下發了氮封系統檢查規定，要求崗位人員、管理人員嚴格執行，加強檢查。

（1）事故當天，氮氣系統壓力為0.38～0.39MPa，與自力閥設計規格書要求的壓力條件0.5MPa～0.7MPa不符，這可能導致自力閥調節性能不能達到正常工況。

（2）氮氣瞬時流量最大為227m3/h，（氮氣流量表為旋進漩渦流量計，規格：DN40，量程：0～300m3／h，生產廠家：ABB），氮氣流量補充量小于規范最小值。

綜合上述分析，64#罐抽癟的主要原因有：（1）氮封系統補氮量不足導致儲罐內負壓；（2）外界天氣突變導致儲罐需要的補氮量增大；（3）自力式調節閥的風壓未能達到設計要求。

4 建議采取的防護措施

4．1 采取的管理措施

（1）嚴格執行定期（一季度一次）清理機械呼吸閥及阻火網的設備管理制度。

（2）對自力式調節閥的運行狀況加強監控，做好維護工作，出現異常問題積極進行維修。

（3）定期更換機械呼吸閥阻火網及密封墊。

4．2 氮封罐運行優化建議

（1）增加工藝測量點。增設48/3罐區氮氣支干線壓力測量及遠傳；增設6具氮封罐罐內氣相壓力測量及遠傳；增設氮封罐氣相溫度測量及遠傳。

（2）對48/3罐區氮氣流量計擴容改造，需找設計重新核算管徑,對流量進行更新。

（3）對自力式調節閥進行擴容改造。自力式調節閥最大氮氣可補入量為425m3/h，從表3看出，在天氣突變的情況下所需的總吸入量為507m3/h，鑒于該罐區所有儲罐均需氮氣，所以自力閥補入量必須大于507m3/h。

（4）增加一具機械呼吸閥或緊急泄壓入孔。可以有效提高氮封罐最大可吸入量的安全冗余，遠離非安全臨界區，從而保證在極端天氣氮封罐也能安全運行。