RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求

【資料簡(jiǎn)介】

RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求在進(jìn)行儲(chǔ)罐頂油氣收集治理（封閉、密連通等）時(shí)， 應(yīng)保證儲(chǔ)罐的本質(zhì)安全，這是儲(chǔ)罐VOCs減排一切工作的前提。根據(jù)工藝要求，蓄熱氧化反應(yīng)器設(shè)計(jì)規(guī)模(以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)計(jì))15dam3/h，反應(yīng)器氧化室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為1000℃、反應(yīng)器外壁溫度小于50℃，設(shè)計(jì)壓力(表壓)為12kPa。蓄熱氧化反應(yīng)器為大連石油化工研究“Y”型三床結(jié)構(gòu)，呈*的三角形周向均布，氧化室設(shè)置在頂部中心處，與三個(gè)蓄熱床上部聯(lián)通;在每個(gè)床層下部設(shè)置有廢氣進(jìn)口、凈化氣出口和清洗氣進(jìn)口并分別與相應(yīng)的提升閥相連，清洗氣進(jìn)口處設(shè)置有氣體分布器，保證清洗過(guò)程*。 采用ANSYS軟件對(duì)蓄熱氧化反應(yīng)器(RTO)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)蓄熱氧化反應(yīng)器和內(nèi)構(gòu)件。如圖1分別對(duì)進(jìn)口蓄熱床層、出口蓄熱床層和清洗蓄熱床層進(jìn)行了流場(chǎng)模擬。從圖1可以看出，進(jìn)氣經(jīng)過(guò)下部整流板后，均勻進(jìn)入蓄熱床層，經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)后的凈化氣出氣均勻從蓄熱床流出，清洗氣通過(guò)分布器后可均勻分布，*，可有效地清洗蓄熱體中殘存的廢氣，避免下部殘留廢氣影響凈化氣的達(dá)標(biāo)排放。

蓄熱氧化裝置進(jìn)、出氣切換閥門(mén)是關(guān)鍵部件，因閥門(mén)切換頻次高，密封和耐腐蝕要求嚴(yán)格，為蓄熱氧化裝置易損部件和故障點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)不好將影響裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。為保證裝置正常穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了耐腐蝕氣動(dòng)提升式閥門(mén)。提升閥由氣缸驅(qū)動(dòng)，設(shè)置有緩沖防沖擊結(jié)構(gòu)，閥桿采用導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)，閥座上設(shè)計(jì)有密封圈，實(shí)現(xiàn)了提升閥操作過(guò)程中的低噪音和良好的密封效果，保證了長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)包括氮?dú)庠?、氮?dú)夤芫€、氮封裝置、罐內(nèi)壓力檢測(cè)等。儲(chǔ)罐氮封的作用主要是為了防止儲(chǔ)罐出現(xiàn)負(fù)壓而從呼吸閥吸入 空氣，以保持罐內(nèi)微正壓；氮封閥正常壓力設(shè)定值宜為 0.2kPa-0.5kPa，并應(yīng)避免與呼吸閥和單呼閥或控制閥等設(shè)定壓力交集，產(chǎn)生不必要的 氮?dú)鈸p耗和浪費(fèi)。當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力低于氮封閥開(kāi)啟壓力時(shí)，氮封閥打 開(kāi)向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)猓划?dāng)罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到氮封閥關(guān)閉壓力時(shí)，氮封閥 關(guān)閉停止向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)?。?dāng)罐內(nèi)氣體壓力高于控制閥或呼閥定壓時(shí)，通過(guò)呼閥或揮發(fā)氣收集總管控制閥開(kāi)啟向罐外排出氣體。呼吸閥外排壓力、緊急泄放閥 定壓根據(jù)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力確定。對(duì)于設(shè)計(jì)壓力為-0.5kPa～2.0kPa 的儲(chǔ) 罐，宜采用以下控制方案:

1 RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求適用范圍
1.1 本規(guī)定所稱石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)是指石油化工企業(yè)的液體物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)儲(chǔ)罐區(qū)，包括石油化工原料罐區(qū)、中間原料罐區(qū)、成品罐區(qū)和輔助物料罐區(qū)。
1.2 本規(guī)定適用于石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)含有可燃液體物料的常壓儲(chǔ)罐罐頂油氣連通與 VOCs 收集系統(tǒng)，不適用于液態(tài)烴、液氨等低溫常壓罐區(qū)及低壓罐和壓力罐的罐頂油氣連通。
1.3 本規(guī)定適用邊界為罐區(qū)至VOCs 處理設(shè)施入口前的VOCs 收集及輸送系統(tǒng)，不包括 VOCs 處理設(shè)施。

2 RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求術(shù)語(yǔ)和定義
2.1 揮發(fā)性有機(jī)物（volatile organic compounds，簡(jiǎn)稱 VOCs） 指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，或者根據(jù)規(guī)定的方法測(cè)
量或核算確定的有機(jī)化合物。
2.2 直接連通
將多個(gè)儲(chǔ)存相同或性質(zhì)相近物料儲(chǔ)罐的氣相空間通過(guò)管道連通， 且每個(gè)儲(chǔ)罐 VOCs 氣相支線無(wú)排氣控制設(shè)施，從而使連通的儲(chǔ)罐氣相空間通過(guò)連通管道構(gòu)成一個(gè)整體。在收發(fā)油過(guò)程中，VOCs 可自發(fā)從壓力高的儲(chǔ)罐向壓力低的儲(chǔ)罐流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓力平衡。
2.3 氣相平衡管方案
在一個(gè)罐區(qū)內(nèi)將存儲(chǔ)同一種油品多個(gè)儲(chǔ)罐的氣相空間用管道連  通，使一個(gè)儲(chǔ)罐收料時(shí)排出的氣體為同時(shí)付料的另一個(gè)儲(chǔ)罐所容納， 從而降低呼吸損耗（見(jiàn)附錄 B）。氣相平衡管連接的儲(chǔ)罐為直接連通。
2.4 直接連通共用切斷閥方案
多個(gè)儲(chǔ)罐氣相通過(guò)連通管道連通，實(shí)現(xiàn)氣相平衡功能，并在罐組連通收集總管道上設(shè)置遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閥，通過(guò)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐壓力和（或）罐組收集總管的壓力，控制連通罐組排氣（見(jiàn)附錄 B）。共用一個(gè)排氣開(kāi)關(guān)閥的幾個(gè)連通儲(chǔ)罐為直接連通。
2.5 單罐單控
在每臺(tái)儲(chǔ)罐 VOCs 氣相支線與管道爆轟型阻火器之間的管段上設(shè)置遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)閥，通過(guò)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐氣相壓力與開(kāi)關(guān)閥前后的壓力（壓差）控制儲(chǔ)罐排氣，不同儲(chǔ)罐的排氣通過(guò)油氣管道并入罐組收集總管（見(jiàn)附錄 B）。單罐單控方案中連接的儲(chǔ)罐不屬于直接連通。

2.6 單呼閥方案
在每臺(tái)儲(chǔ)罐 VOCs 氣相支線與管道爆轟型阻火器之間的管段上設(shè)置單呼閥，控制儲(chǔ)罐排氣。不同儲(chǔ)罐的排氣通過(guò)油氣管道并入罐組收集總管（見(jiàn)附錄 B）。單呼閥法案中連接的儲(chǔ)罐不屬于直接連通。
2.7 試驗(yàn)安全間隙 MESG
在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下（0.1MPa，20℃），剛好使火焰不能通過(guò)的狹縫寬度（狹縫長(zhǎng)為 25mm）。
2.8 極限氧濃度 LOC
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，不會(huì)發(fā)生爆炸的可燃性物質(zhì)、空氣與惰性氣體混合物的氧氣濃度。

3 RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求基本原則
3.1 石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)罐頂油氣連通方案及相關(guān)設(shè)施應(yīng)符合《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50160）、《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007）等國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及《石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)VOCs  治理項(xiàng)目油氣連通工藝實(shí)施方案及安全措施指導(dǎo)意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見(jiàn)》）等中石化相關(guān)管理規(guī)定的要求，同時(shí)滿足本規(guī)定 的要求。

3.2 揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐污染控制與治理應(yīng)符合《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》（環(huán)發(fā)〔2014〕177 號(hào)）、《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570）和《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571）等相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。應(yīng)優(yōu)先采用壓力罐、低溫 罐、高效密封的內(nèi)浮頂罐等源頭控制措施滿足國(guó)家和地方的 VOCs 排放標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法滿足時(shí)采用罐頂油氣連通集中處理方案。
3.3 罐頂油氣連通系統(tǒng)應(yīng)按《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)化學(xué)品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕68 號(hào)）要求進(jìn)行安全論證。
3.4 罐頂油氣連通的安全風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)應(yīng)是防止重大群罐火災(zāi)。 罐頂油氣連通安全風(fēng)險(xiǎn)控制準(zhǔn)則見(jiàn)附錄 C。
3.5 氣相連通罐組采用氮封（或其它氣體密封）和 VOCs 抽氣系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確保在正常生產(chǎn)過(guò)程中儲(chǔ)罐維持正壓，防止形成爆炸性氣體環(huán)境。

3.6 罐頂油氣連通與VOCs 收集工藝應(yīng)開(kāi)展 HAZOP 分析，并滿足后續(xù)處理設(shè)備的安全技術(shù)要求。
1）在每臺(tái)儲(chǔ)罐上應(yīng)設(shè)置氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在 0.3kPa 左右，當(dāng)氣相空間壓力高于 0.5kPa 時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于 0.2kPa 時(shí)，氮封閥開(kāi)啟，開(kāi)始補(bǔ)充氮?dú)?。?dāng)?shù)忾y需要檢修或故 障時(shí)，使用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過(guò) 1.5kPa時(shí)，通過(guò)帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)開(kāi)啟時(shí)， 造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa 時(shí)，通過(guò)帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空 氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力低限（-0.5kPa）。

3）為確保設(shè)置氮封儲(chǔ)罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲(chǔ)罐上設(shè)置事故泄壓設(shè)備，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限（2.0kPa）。

4）在廠區(qū)收集總管上設(shè)置在線氧分析儀，判斷儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的可靠性，并滿足后續(xù)油氣處理設(shè)施的安全性。

 

5 RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求氮封系統(tǒng)安全要求
5.1 除 SH/T3007 要求外，甲 B、乙 A 類中間原料儲(chǔ)罐、芳烴類儲(chǔ)罐、輕污油儲(chǔ)罐、酸性水罐、排放氣中含有較高濃度油氣和硫化物等需對(duì)排放氣體進(jìn)行收集治理的儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)。
5.2 對(duì)于需要設(shè)置氮封系統(tǒng)的儲(chǔ)罐，每臺(tái)儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的氮封閥組，氮?dú)饨尤肟诤鸵龎嚎趹?yīng)位于罐頂。氮封流程應(yīng)符合《指導(dǎo)意見(jiàn)》的規(guī)定。

5.3 儲(chǔ)罐氮封量應(yīng)考慮儲(chǔ)罐出料及外界氣溫變化的影響，可參考《 Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks 》（API2000-2014）規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采取相應(yīng)的工藝控制措施（見(jiàn)附錄 D）。當(dāng)采用附錄 D 中級(jí)別及其以下補(bǔ)氮速率的儲(chǔ)罐（儲(chǔ)罐氣相空間為 1 區(qū)），應(yīng)采取以下安全措施：
5.3.1 甲 B、乙 A 類可燃液體儲(chǔ)罐，芳烴類儲(chǔ)罐、輕污油儲(chǔ)罐、酸性水罐等容積為1000m3 以上的儲(chǔ)罐應(yīng)在每臺(tái)儲(chǔ)罐或氣相連通罐組VOCs 收集管道上設(shè)置在線氧分析儀；
5.3.2 呼吸閥阻火器應(yīng)為長(zhǎng)時(shí)間耐燒大氣爆燃型阻火器，耐燒時(shí)間不低于 2 小時(shí)。全天候阻火呼吸閥應(yīng)選用進(jìn)行了整體阻火測(cè)試的產(chǎn)品。
5.4 氮封閥宜選用先導(dǎo)式或自立式開(kāi)關(guān)型調(diào)節(jié)閥，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
5.4.1 根據(jù)閥前和閥后壓力確定閥門(mén)的公稱壓力；
5.4.2 閥門(mén)口徑應(yīng)根據(jù)閥門(mén)的流量-壓力曲線和進(jìn)罐氮?dú)饬髁考皦毫Υ_定；
5.4.3 設(shè)定開(kāi)啟/關(guān)閉壓力差不應(yīng)大于 0.3kPaG；
5.4.4 閥體、閥桿和閥芯材料應(yīng)為 316L 不銹鋼，膜片宜為聚四氟乙烯，閥蓋材料可為碳鋼;
5.4.5 閥門(mén)應(yīng)自帶過(guò)濾器以清除雜質(zhì)。
5.5 每個(gè)設(shè)置有氮封的罐組宜設(shè)置一套氮?dú)庥?jì)量系統(tǒng)。

(3)安全措施
①對(duì)罐區(qū)儲(chǔ)罐增設(shè)氮封設(shè)施，保證各罐區(qū)氮封系統(tǒng)的合理設(shè)置及有效運(yùn)行。
②相同油品儲(chǔ)罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺(tái)儲(chǔ)罐油氣出口均設(shè)置管道阻爆型阻火器，材質(zhì)選用不銹鋼。阻火器選用阻火性能良好的產(chǎn)品，須通過(guò)現(xiàn)行的ISO16852國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和GB/T13347規(guī)定的測(cè)試要求，并出具第三方試驗(yàn)驗(yàn)證文件且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。
③在儲(chǔ)罐油氣出口（引風(fēng)機(jī)入口遠(yuǎn)端）安裝氧氣在線檢測(cè)儀器，同時(shí)將氧氣在線檢測(cè)器與風(fēng)機(jī)出口管道控制閥門(mén)連鎖，當(dāng)氧含量達(dá)到高濃度值時(shí)報(bào)警，連鎖關(guān)閉引風(fēng)機(jī)，同時(shí)向系統(tǒng)補(bǔ)充氮?dú)?，直至檢測(cè)指標(biāo)達(dá)到設(shè)定要求。氧含量監(jiān)測(cè)信號(hào)引入控制室，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？刂剖以O(shè)氧含量超標(biāo)報(bào)警儀。

RTO罐區(qū)氮封系統(tǒng)安全要求 結(jié)論

綜上所述，罐頂油氣收集去低壓瓦斯工藝可行，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，項(xiàng)目改造實(shí)施后，正常情況下能夠?qū)崿F(xiàn)*，減少對(duì)環(huán)境的污染，滿足大氣污染物特別排放限值要求（非甲烷總烴去除效率≥97%）。故本次設(shè)計(jì)選用“罐頂氣收集去低壓瓦斯工藝技術(shù)方案”。