轻质油储罐的管理技术分析

杨智军 吴娟 吴虎 张莉 张雯 周堉晶（中国石油庆阳石化公司，甘肃 庆阳745002）

1 实施背景

轻质油品中轻组分的挥发既降低了油品质量，同时大量的油气散发在大气中，如果在大面积范围内形成较高浓度混合气体，遇明火、电器火花、静电、撞击、雷击等均会引起着火爆炸，发生重大安全事故，同时大量的油气挥发还会污染空气，给人们的身体健康造成危害。因此，采取尽可能的措施降低油品的蒸发损耗对保障油品的质量、降低环境污染以及有效地预防因油气扩散而引发的爆炸事故具有重要的意义。庆阳石化公司作为近几年来新建炼厂之一，始终贯彻节能环保理念，极为关注各大炼厂轻质油储罐的运行管理过程。为了避免实际生产运行中，上游装置携带轻烃突发进入内浮顶储罐导致浮盘沉盘或爆炸；空气进入含硫介质储罐，造成油品发生化学反应，甚至会发生硫化亚铁自燃；静电积累可能会发生闪爆、化工品储罐不满足清洁环保要求等问题或事故案例的发生，本着保护环境安全、企业生命财产安全的前提下，近几年来，根据油品介质性质，储运罐区改造与新建了十几台储罐内浮盘，并陆续给16具内浮顶储罐罐顶增加了氮封系统，在结构设计上采取有效的预防措施，加强日常运营管理，加大日常监督检查力度，不断消除先天、后天缺陷，以最大的努力确保储罐的本质安全。

1.1 氮封系统基本原理及实施目的

轻质油品储罐采用氮封系统，是利用氮气补充油罐内气体空间。当储罐付油时，罐内油品液面下降，罐内气相空间增大，罐内氮气压力降低，氮封阀开启，向储罐内补充氮气，当罐内氮气压力上升至氮封阀设定压力值时，氮封阀自动关闭。当储罐进油时，罐内油品液面上升，罐内气相空间减小，罐内氮气压力升高，当高于氮封阀设定压力值时，氮封阀关闭，停止向罐内补充氮气。

（1）提高安全性。储罐采用氮气密封后，罐内气体空间是油蒸气和氮气的混合气体，因而不会形成混合性爆炸气体，提高了储罐设备设施运行的安全性。

（2）降低损耗、保护环境。由于氮气比油蒸气轻，浮在油品气相的上面，因此向罐外呼气主要呼出氮气。吸气时，氮气会自动快速补入罐内，提高罐内压力，有效抑制油品蒸发，大幅度降低油品大、小呼吸损耗，提升企业经济效益；呼气时呼出的主要是氮气，因此有效地保护环境，维护员工身心健康。

（3）保证产品质量。由于向罐内补充氮气，避免了吸入空气，从而可以防止介质氧化、吸水，有效抑制油品中轻组分蒸发呼出，最大限度保证产品储存过程的质量。

2 氮封罐运行中存在常见问题

2.1 罐顶密封不严，氮封调阀频繁补充氮气，导致氮气大量损耗

这种情况多见于储罐顶部密封不严、有缝隙的情况。当罐内压力外泄至设定的下限时，储罐氮封调阀为保证达到罐内设定的氮封压力，将会开启调阀补充氮气来维持罐内压力，但罐内压力达到设定的上限后，氮封调阀关闭停止充氮。由于罐顶密封不严、有缝隙，泄压、充氮，再泄压、再充氮会周而复始进行下去，导致大量氮气损耗。

而罐顶密封不严、有缝隙的情况常常表现在以下几个方面。一是储罐壁板与包边角钢有缝隙。二是罐顶板腐蚀穿孔。三是泡沫发生器密封玻璃破损或垫片老化泄漏。四是呼吸阀故障，阀盘密封不严或呼吸阀选型错误，呼吸压力太低。五是量油口未盖严或橡胶密封垫老化，密封不严泄漏。六是透光孔密封不严泄漏。七是紧急泄放人孔密封不严或选型错误压力低泄漏。以上几个方面的原因,只要通过加强管理,及时维修,提高储罐完好率,氮气的大量损耗是完全可以避免的。

2.2 氮封调阀压力设定不合理，增大了罐内空气进入的风险和油气的呼吸损耗

罐内氮封压力设定过低，在付油作业、昼夜温差变化较大时，罐内压力降低较快，氮封调阀的充氮量不能满足由于上述多种综合原因导致的压力下降，将会使罐内出现负压而吸入空气，形成爆炸性混合气体，从而增大着火闪爆风险。

储罐收油时，由于油面逐渐升高，气相空间逐渐减小，罐内气相压力增大，当压力超过储罐呼吸阀控制呼气压力时呼吸阀打开，一定浓度的油蒸汽从呼吸阀排出，造成了油品的呼吸损耗。当罐内氮封压力设定过高时，更容易使罐内压力达到呼吸阀的呼气压力，从而导致更多的油气将通过呼吸而损耗。

2.3 氮封调阀故障，导致罐内负压或超压

罐顶氮封调阀出现故障，有两种情况。一方面是罐内压力达到氮封调阀设定的开启压力时不动作，导致罐内出现负压甚至吸入空气，从而恶化罐内环境，使罐内形成爆炸性混合气体，增大着火爆炸风险。另一方面是罐内压力达到氮封调阀设定的关闭压力时不动作，导致氮气持续进入罐内使罐压升高，大量氮气从呼吸阀排出，甚至导致罐顶与罐壁连接焊缝崩开，造成储罐损坏、物料泄漏。

3 采取的应对措施

3.1 针对罐顶密封不严，导致氮气大量损耗的应对措施

(1)加强储罐的日常检查维护管理，开展储罐的定点测厚，每季度对储罐壁板、顶板进行定点测厚，计算腐蚀速率，确保储罐在检修周期内的安全可靠运行，杜绝罐底、罐壁、罐顶腐蚀穿孔泄漏。

(2)严格按照《炼油与化工分公司常压金属储罐管理规定》中：常压金属储罐应根据运行情况定期清罐全面检查或检验，一般每6 年1 次，最长不超过9 年。加工高硫和含硫原油的企业，当轻质油储罐未采取氮封或内防腐处理等特殊安全措施时，清罐全面检查与检验周期不应超过4年的规定，开展定期全面检验，确保储罐罐体密封完好。

(3)加强储罐安全附件的日常检查维护管理，每月对罐顶泡沫发生器密封情况，呼吸阀的运行情况，量油孔密封情况，透光孔密封情况，紧急泄放人孔密封情况利用便携式可燃气体检测仪进行检测，根据储罐内压力、储罐收付油情况进行对比分析，对存在异常泄漏油气的点位查找原因，采取更换泡沫发生器密封玻璃，拆卸检查呼吸阀盘，更换量油孔密封胶垫，更换透光孔密封垫或采取紧固，更换紧急泄放人孔密封垫或采取整体更换紧急泄放人孔等措施消除罐顶的异常泄漏。

3.2 针对氮封调阀压力设定的问题

罐区工程技术人员不断总结氮封储罐日常运行中出现的各类问题，结合《石油化工储运系统罐区设计规范》中的有关要求，将氮封调阀的压力设定在0.2～0.4 kPa,当储罐压力低于0.2 kPa 时，氮封调阀打开向罐内补充氮气，直至压力达到0.4 kPa时调阀关闭，停止向罐内补充氮气。氮封调阀设定的压力范围，既要根据付油量等因素来确定，不能在付油时氮气来不及补充而使储罐处于负压状态；又要根据罐顶呼吸阀的呼吸能力来确定，尽量降低罐内压力，以便在收油时降低呼吸损耗，较少大气环境污染。

3.3 针对氮封调阀故障，导致罐内负压或超压的应对措施

氮封调阀在运行过程中难免会出现各种各样的故障而不能正常运行，为确保氮封调阀的可靠运行，及时发现并处理各种异常，防止储罐负压或超压情况的发生，我们采取如下几个方面的管控措施：

(1)加强岗位员工的教育培训，使岗位每一位员工清楚掌握氮封调阀的作用和工作原理，压力调节范围以及如何根据储罐的收付油运行情况判断氮封调阀的正常与否，从而提高每一位岗位员工分析、判断和发现问题的能力。

(2)加强各级人员的现场巡检，及时发现处理存在的各类问题。罐区要求岗位每日对氮封储罐的运行情况进行检查，管理人员每周对氮封储罐进行一次检查，及时排查治理存在的安全隐患。

(3)在氮封管路增设过滤器，降低氮封调阀由于管路铁锈、杂物等影响而导致故障。

(4)在氮封罐顶增设压力远传，并传至内外操室，可实时监控氮封罐顶压力，做到及时发现及时处理氮封储罐压力异常。

4 实施效果

近年来，随着炼油企业安全环保、节能减排形势的严峻，如何从根本上实现油品安全储存运输，提升经济成效是越来越多的管理者深入思考的问题。对于油品蒸发损耗中不可避免的自然现象,庆阳石化公司连续几年来通过优化工艺过程、改进(引进)设备、精心操作等源头管控措施不断降低油品生产、储运过程中的损耗治理工作，把生产中遇到的大大小小的困难都当作是一次次理论与实践相结合的机会，挑灯夜战、集智聚力，不断实现现代化的储运罐区安全平稳生产。

油品储运罐区储罐氮封系统的实施有力规避了突发态势下的油罐火灾应急处置，符合国家环保的总指向，为促进经济发展与环境保护的“双赢”迈出了重要一步。通过定期、不定期的对罐顶氮封系统的运行情况进行检查、判断、处理，为进一步分析判断浮盘密封情况，及时修复浮盘密封老化、腐蚀、磨损等问题处理有较大的指导作用，所以说储罐氮封系统是一项非常实用的保护装置，是降低油品蒸发损耗必不可少的重要措施。以后的工作中，我们还需要在不断实践的过程中对相应的措施进行完善改进，为促进公司的清洁发展、节约发展、企地和谐发展奠定坚实的基础。