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石化苯乙烯储罐氮封装置设计优化方案 |
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| 详细介绍 | ||||||||||||||||
一、石化苯乙烯储罐氮封装置设计优化方案问题 主要是产生聚合物、色度改变以及产生杂质等。储罐氮封系统就是在储罐内的油品上覆盖氮气,目的是防止储罐内的油品与空气接触,防止油品氧化与泄露.氮封系统使用过程中可能发生各种问题,这就需要对氮封系统的安全附件参数配置,系统的可靠运行等进行探讨. 供氮装置 无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源，自动控制阀门介质流量，使阀后压力保持恒定的压力稳定装置。现已广泛应用于连续送气的天然气采输，城市煤气以及储罐氮封系统和冶金、石油、化工等工业生产部门。苯乙烯在存储过程中易发生自聚反应，须加入叔丁基邻苯二酚（TBC）作为阻聚剂，并在苯乙烯空气饱和前提下用惰性气体（如氮气等）液封。
可以使用不锈钢罐，但其中要绝对避免铜质或铜合金材料，因为产生的铜盐会使苯乙烯变色并影响其性能。苯乙烯单体的化学性能十分活泼，在不存在任何阻聚剂的情况下很容易发生自聚反应，而且此反应是放热反应，不加以控制会导致温度持续上升甚至引发储罐爆炸，根据SH3007《石油化工储运系统罐区设计规范》苯乙烯的储罐应选用拱顶罐，储存温度为5～20℃，所以苯乙烯储罐需要设计循环冷却系统。根据SH3047《石油化工企业职业安全卫生设计规范》苯乙烯储罐需要设氮封，在苯乙烯储存过程中，气相中的惰性气体会逐步置换苯乙烯中的氧，使氧进入气相而逐步增加气相中的氧含量，当气相中的氧含量达到8％(V/V)时，也会形成爆炸的危险，所以同时要经常更换气封部位的惰性气体，避免气相中氧含量增加至8％。苯乙烯中*没有氧气(溶解)时，阻聚剂会失去阻聚作用，所以氮封要以空气饱和苯乙烯为条件，要经常用空气补充苯乙烯中的氧含量，以保证阻聚剂的有效阻聚作用。另外，苯乙烯对人体有较严重的危害，因此，苯乙烯的贮存必须要有严格的化学、物理和管理条件，以便达到上述职业安全卫生要求。
石化苯乙烯储罐氮封装置设计优化方案储存注意事项： 通常商品加有阻聚剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。不宜大量储存或久存。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。 特点： 控制精度高，可比一般ZZY型直接操作型调压阀高一倍左右。调节压差比大（如阀前0.8MPa、阀后0.001MPa）特别适合微压气体控制。压力设定在指挥器上实现，因而方便、快捷、省力省时可在运行状态下连续设定。
石化苯乙烯储罐氮封装置设计优化方案产品特点： 氮封装置（氮封阀）是由ZZDG型指挥器操作型自力式压力调节阀（这里简称供氮阀）和ZZDX型自力式微压调节阀（简称泄氮阀）两大部份组成。当罐内压力升高超过设定值时，供氮阀关闭，泄氮阀打开（罐顶未设呼吸阀，或呼吸阀故障打不开），将罐内多余压力泄放。在储罐内压力降低时，泄氮阀处于关闭状态，供氮阀打开，向罐内注氮气。供氮阀阀前压力好在1.0Mpa以下，现场压力较高时，可在供氮阀前安装一只ZZYP型自力式压力调节阀将压力减至。1.0 Mpa以下，以提高性和使用效果。 氮封装置（氮封阀）的供（泄）氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行。在设定压力范围内，如从100mm H20需调整到50mm H20，可通过调节供氮阀顶部的调节螺丝，改变弹簧的力，即可达到需要新设定的工艺值。泄氮阀的调整也是同理。呼吸阀设定值调整：在上述设定值调整好后，为避免呼吸阀启闭频繁，呼吸阀的设定值应大于泄压设定置。
二、石化苯乙烯储罐氮封装置设计优化方案引发这些问题的主要因素和苯乙烯储存时应采取以下重要措施 1、合理的储罐选型 行标SH／T3007—2007条文说明中第4．2．5条指出：“有些甲A、乙B类化工品有特殊存储需要，不能采用内浮顶罐。如苯乙烯，为了抑制聚合需要与氧气接触，虽然苯乙烯属乙A类液体，但其储罐只能采用固定顶罐 。"固定顶罐的内部结构要简单，储罐内部表面要光滑、清洁，无疤痕、焊瘤，尽量减少横梁、拉杆等，避免苯乙烯蒸汽的冷凝积聚。而且储罐结构设计时一定要考虑防止苯乙烯聚合时流挂于罐壁的措施。 2、控制储存温度 在正常储存条件下，苯乙烯的自聚是缓慢的，但是自聚的速度会随温度的升高而加快，所以苯乙烯储存时应控制的诸多因素中，温度是最重要的。温度升高，聚合物产生的速度明显加快，阻聚剂消耗也明显增加，苯乙烯的储存时间大大缩短。表2列举了不同温度下阻聚剂和氧浓度对苯乙烯储存期的影响。不同温度下阻聚剂和氧浓度对苯乙烯储存期的影响. 3、加入适量的阻聚剂 对于苯乙烯最适宜的TBC含量是10～15mg／kg和45～55 mg／kg(对不同规格)，但在实际应用中可根据具体的温度及含氧量情况予以调整。适量的TBC不会使苯乙烯因加入TBC而增加色泽，但TBC含量超过40—50mg／kg，就有可能使苯乙烯增加色泽，同时也给后期脱除TBC增加了难度和成本。 在苯乙烯中加入TBC的数量，任何时候不应低于10mg／kg，若低于10mg／kg时，应及时补充。TBC的值(危险值)是4—5mg／kg，低于这一数值会有发生放热或暴聚的可能，而且根据实验数据和实际运行的测量数据来看，随时问的增加TBC含量逐渐降低，且存放的温度越高，TBC含量降低得越陕。
4、加入适量的氧气 从表2的数据可以看出，苯乙烯中的TBC和溶解氧相互作用才能达到有效储存期的效果，含氧量不足时，即使TBC含量很高，阻聚效果还是很不理想。这是因为TBC对苯乙烯的阻聚作用并不能独立完成，苯乙烯单体中必须有一定量的溶解氧，才能使TBC发挥其阻聚作用。TBC的阻聚机理是苯乙烯聚合单体自由基与氧结合后再夺取TBC双酚中的H，把TBC氧化成醌，从而阻止了自由基的形成，起到阻聚作用。当苯乙烯单体中含量不足时，阻聚能力下降.含氧量低于15mg／kg时甚至会失去阻聚能力，因此苯乙烯单体中必须要保持足够的含氧量。 5、设置氮封保护系统 苯乙烯中*没有氧气(溶解)，TBC会失去阻聚作用。但是过量氧的存在(主要指气相中)又会带来一系列问题。因为在苯乙烯储罐上方的气相中的苯乙烯蒸气不含阻聚剂。这种苯乙烯蒸气及其冷凝后形成的苯乙烯液滴会迅速被空气中的氧气氧化，并容易吸附在储罐的生锈或多孔的表面上。另外，若这些含氧化产物的沉积物的跌落或溶解入罐中的苯乙烯中，也会使苯乙烯的色泽和聚合物含量增加。同时，也是促使苯乙烯聚合的因素之一。因此必须用惰性气体在苯乙烯液面上方进行氮封，以减少气相中氧所带来的不良影响。在苯乙烯储存过程中，气相中的惰性气体会逐步置换苯乙烯中的氧，使氧进入气相而逐步增加气相中的氧含量。当气相中的氧含量达到8％((p)时，可能会形成爆炸性混合气体的危险。所以要经常用空气补充苯乙烯中的氧含量，以保证TBC的有效阻聚作用。同时要常换气相空间的惰性气体，保证气相中氧含量控制在8％以下。
6、改进储存工艺优化操作 为了保证苯乙烯的储存安全和品质，必要时需对现有工艺进行改进，现有操作规程等进行优化。苯乙烯储罐进、出罐开口应接近罐底，苯乙烯管道避免“死油段" 的出现。储罐和管道等设备上的各种仪表引压管要保温，并定期排放，防止苯乙烯在引压管中聚合。为防止爆聚的发生，应对储罐及附件各部位处(管底、罐顶、呼吸阀、氮封阀、紧急泄放孔等)苯乙烯中的阻聚剂、聚合物进行分析，而且检测苯乙烯、苯乙烯蒸汽的温度。
石油化工企业油品储罐区根据物料性质不同,部分有毒,可燃油品储罐必须设置氮封系统.储罐设置氮封可有效减缓油品直接与空气接触,降低产品变质的风险,降低有毒可燃气体带来的安全风险,减少油气挥发度降低对环境的污染.目前国内油品储罐氮封设置时每个氮封罐自成体系,没能将所有氮封罐进行统筹考虑.存在这样两类问题: ①每具储罐氮封管线上均设置有氮封阀,限流孔板,止回阀等,造成管线附件投资增加. ②每具氮封储罐排放的富氮氮封尾气未进行充分利用,氮气耗量增加,系统运行能耗增加. ③储罐区氮气用量不均衡,考虑最大用气量,氮气规模较大,投资高但利用率低下. |
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