储罐应急安全设计及案例分析

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一、引言
紧急切断阀作为一种紧急状态下切断物料进出的有效控制措施,专门用于安装在储罐的进出口管道上,当罐区内发生事故(如火灾、物料泄露)时能够快速及时切断和隔离可燃及有毒物料的开关阀。当储罐内液位达到或超过高高液位值时,紧急切断阀可以有效防止物料溢罐,控制储罐物料进出。
呼吸阀作为固定在储罐顶上的通风安全装置是对储罐进行压力保护措施的措施之一,在储罐因温度变化导致大小呼吸或者储罐进出物料引起的压力变化时的保护手段。一般由压力阀和真空阀组成,安装于常压或低压储罐以保证罐内压力处于正常状态,防止罐内超压或真空使罐体遭受损坏,也可减少罐内储存物料的蒸发损耗,降低环境污染风险。
紧急泄压设备是储罐一种事故状态下的安全设施,也是对惰性气体密封储罐的一种保护措施。采用气体密封的储罐应设置紧急泄压设备(紧急泄压人孔或紧急泄放阀),当储罐遇到火灾或罐内发生化学反应时,会产生大量气体,使得储罐压力急剧上升,紧急泄压设备作为气封系统或呼吸阀故障或失效时的保护措施,其对储罐安全具有至关重要的作用。
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储罐产生超压的主要原因有:液体进出料、气候(热效应)影响、火灾、翻滚或化学逃逸反应及储罐内部爆炸等;产生真空的主要原因有:调节阀失效,非正常流体(含过冷流体)流入或设备失效等。
二、紧急切断阀的设置方式
需设置紧急切断阀的储罐主要有如下几种:储存危险化学品的大型储罐、液化气储罐(压力球罐)、剧毒液体储罐、毒性气体储罐、低温储罐,需配备独立SIS系统的有毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或二级重大危险源。目前,关于紧急切断阀在设计上没有统一的设置方式,主要有3种设置方式:
(1)设置罐前操作阀为紧急切断阀;
如何提高孩子学习成绩(2)设置罐根阀为紧急切断阀;(3)设置紧急切断阀在罐根阀和操作阀之间的总管上。
三种紧急切断阀设置方式的特点及
经济性比较:方式(1)在罐前入口支线上设置紧急切断阀优点是可以对支线进行单独控制,缺点是阀门数量多,投资大。方式(2)特点是紧急切断阀离罐较近,切断效果较好,能够迅速切断储罐物料的进出。方式(3)适用于罐前有足够阀门安装空间的储罐罐前。对于液态烃储罐仅可采用方式(2)设置紧急切断阀,对于需要配备独立SIS系统(构成一级或二级重大危险源)的剧毒液体储罐、
毒性气体储罐应采用方式(2)或(3)。其他情况储罐这三种方式均可选择,罐前操作阀门比较少时,推荐采用方式(1),罐前操作阀门多时从经济角度考虑选择方式(2)或(3)。
三、呼吸阀及紧急泄压设备的设置
储罐呼吸阀的设置能够有效防止储罐因超压或真空吸入而破裂或被抽瘪,呼吸阀能随罐内正负压的变化而自动开启或关闭,呼吸阀一般安装于储罐顶部其口径及数量根据罐型及储罐容量确定。
紧急泄压阀(或泄压人孔/安全阀)是储罐处于事故状态下的最后一重保障,如遇紧急状况,为避免储罐超压或真空受损,紧急泄压设备开启泄放或真空吸入气体。其设定正压高于呼吸阀的设定正压,负压低于呼吸阀的设定负压。
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四、案例分析
案例一:山东某地方炼厂企业将厂区内一柴油罐区(共计四台1万方的柴油内浮顶储罐)进行技术改造,将罐前阀门更换为紧急切断阀满足罐区消防设计要求,实际设计过程中,因罐前阀门位置空间受限制,罐跟阀所在位置大小无法满足气动式紧急切断阀的安装要求,因此,选择将罐前操作阀与罐跟阀之间加装紧急切断阀实现储罐高高液位与罐进口管线紧急切断阀的连锁关阀功能。即选用第2章节中的方式(3),其优点是仅需新加两个紧急切断阀(储罐进出口各增加一个),节省投资,无需更
换阀门,当储罐发生火灾、泄露或其他安全事故时,外部因素作用到了阀门的启闭触发机构,紧急切断阀能够快速切断和隔离物料,关闭管路,有效降低了事故发生时储罐的安全风险。
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尼伯特台风路径图案例二:河北省某石化工程有限
公司在2018年进行了汽油调和质量升级改造,利旧原有两台250方卧罐储存95#汽油调和组分油烷基化油,烷基化油自罐车的卸车快速接头自流进入烷基化油卸车泵后进入到卧罐中,再经过烷基化油外输泵泵送至管网的油品混合器甩头处。烷基化油卸车入罐时在罐入口处设置气动式紧急切断阀,在储罐液位达到一定数值后,紧急切断阀将快速关断储罐物料入口,罐内径为2.8米,当罐内液位达到2.45米时(即储罐总容积的90%),连锁关闭储罐入口紧急切断阀,以免发生溢罐事故。
案例三:某石化公司新建4台30000m3的内浮顶加氮封储罐储存对二甲苯,罐跟进出物料管线上设计安装气动紧急切断阀。储罐设计压力为-500~2000Pa,罐顶油气进入油气回收装置处理,当储罐内油气空间压力达到1100 Pa时,油气回收线上的单呼阀或压力控制阀打开,罐内油气进入油气回收装置,当罐内油气空间压力低于900Pa时,单呼阀或压力控制阀关闭。呼吸阀作为罐顶油气空间安全的第二重保障,当罐内负压达到-300Pa及正压达到1350Pa时,呼吸阀开启吸入空气到罐内或者排出油气维持储罐压力处于正常范围之内。紧急泄压人孔作为储罐罐顶压力保护措施的最后一重保障,当罐内负压达到-400Pa,正压达到1800Pa时,紧急泄压人孔开启保障储罐安全。
五、总结
本文系统分析了储罐应急安全设计的三种措施,设置紧急切断阀、设置呼吸阀及紧急泄压设备,案例一及案例二对紧急切断阀的三种设计方式的特点进行了分析,案例三综合分析了紧急切断阀、呼吸阀及紧急泄压人孔的设置要点,三种保护措施的设置有效保障了储罐安全。
参考文献:
[1] 吴建东. 紧急切断阀应用研究[J]. 科技与企业,2013(9):369.
[2] 伊建华. 常压、低压储罐压力泄放设施设定压力及呼吸量精确计算[J]. 化工设计,2018.28(6).[3] SY/T 0511. 1-2010,石油储罐附件第1 部分: 呼吸阀[S]. 北京: 石油工业出版社,2011: 16-18.
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1.中海油石化工程有限公司;
2. 海洋石油工程(青岛)有限公司
【摘 要】储罐应急安全设计除建立健全的安全管理制度外,设置应急安全装置可有效控制安全风险,应急安全装置包括紧急切断阀、呼吸阀及紧急泄压设备等,本文详细介绍了常压储罐风险产生的原因和安全装置的工作过程及设置原则并进行了相关的案例分析。【关键词】储罐;应急安全装置;设置原则;案例分析

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