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石化苯乙烯儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化方案 |
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一、石化苯乙烯儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化方案問題 主要是產(chǎn)生聚合物、色度改變以及產(chǎn)生雜質(zhì)等。儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)就是在儲(chǔ)罐內(nèi)的油品上覆蓋氮?dú)?目的是防止儲(chǔ)罐內(nèi)的油品與空氣接觸,防止油品氧化與泄露.氮封系統(tǒng)使用過程中可能發(fā)生各種問題,這就需要對(duì)氮封系統(tǒng)的安全附件參數(shù)配置,系統(tǒng)的可靠運(yùn)行等進(jìn)行探討. 供氮裝置 無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源，自動(dòng)控制閥門介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)和冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。苯乙烯在存儲(chǔ)過程中易發(fā)生自聚反應(yīng)，須加入叔丁基鄰苯二酚（TBC）作為阻聚劑，并在苯乙烯空氣飽和前提下用惰性氣體（如氮?dú)獾龋┮悍狻?/p>
可以使用不銹鋼罐，但其中要絕對(duì)避免銅質(zhì)或銅合金材料，因?yàn)楫a(chǎn)生的銅鹽會(huì)使苯乙烯變色并影響其性能。苯乙烯單體的化學(xué)性能十分活潑，在不存在任何阻聚劑的情況下很容易發(fā)生自聚反應(yīng)，而且此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，不加以控制會(huì)導(dǎo)致溫度持續(xù)上升甚至引發(fā)儲(chǔ)罐爆炸，根據(jù)SH3007《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》苯乙烯的儲(chǔ)罐應(yīng)選用拱頂罐，儲(chǔ)存溫度為5～20℃，所以苯乙烯儲(chǔ)罐需要設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻系統(tǒng)。根據(jù)SH3047《石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范》苯乙烯儲(chǔ)罐需要設(shè)氮封，在苯乙烯儲(chǔ)存過程中，氣相中的惰性氣體會(huì)逐步置換苯乙烯中的氧，使氧進(jìn)入氣相而逐步增加氣相中的氧含量，當(dāng)氣相中的氧含量達(dá)到8％(V/V)時(shí)，也會(huì)形成爆炸的危險(xiǎn)，所以同時(shí)要經(jīng)常更換氣封部位的惰性氣體，避免氣相中氧含量增加至8％。苯乙烯中*沒有氧氣(溶解)時(shí)，阻聚劑會(huì)失去阻聚作用，所以氮封要以空氣飽和苯乙烯為條件，要經(jīng)常用空氣補(bǔ)充苯乙烯中的氧含量，以保證阻聚劑的有效阻聚作用。另外，苯乙烯對(duì)人體有較嚴(yán)重的危害，因此，苯乙烯的貯存必須要有嚴(yán)格的化學(xué)、物理和管理?xiàng)l件，以便達(dá)到上述職業(yè)安全衛(wèi)生要求。
石化苯乙烯儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化方案儲(chǔ)存注意事項(xiàng)： 通常商品加有阻聚劑。儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。包裝要求密封，不可與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類分開存放，切忌混儲(chǔ)。不宜大量?jī)?chǔ)存或久存。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。 特點(diǎn)： 控制精度高，可比一般ZZY型直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。調(diào)節(jié)壓差比大（如閥前0.8MPa、閥后0.001MPa）特別適合微壓氣體控制。壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時(shí)可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。
石化苯乙烯儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化方案產(chǎn)品特點(diǎn)： 氮封裝置（氮封閥）是由ZZDG型指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥（這里簡(jiǎn)稱供氮閥）和ZZDX型自力式微壓調(diào)節(jié)閥（簡(jiǎn)稱泄氮閥）兩大部份組成。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過設(shè)定值時(shí)，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開（罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開），將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮?dú)狻９┑y閥前壓力好在1.0Mpa以下，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高時(shí)，可在供氮閥前安裝一只ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至。1.0 Mpa以下，以提高性和使用效果。 氮封裝置（氮封閥）的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從100mm H20需調(diào)整到50mm H20，可通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。泄氮閥的調(diào)整也是同理。呼吸閥設(shè)定值調(diào)整：在上述設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定置。
二、石化苯乙烯儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化方案引發(fā)這些問題的主要因素和苯乙烯儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)采取以下重要措施 1、合理的儲(chǔ)罐選型 行標(biāo)SH／T3007—2007條文說明中第4．2．5條指出：“有些甲A、乙B類化工品有特殊存儲(chǔ)需要，不能采用內(nèi)浮頂罐。如苯乙烯，為了抑制聚合需要與氧氣接觸，雖然苯乙烯屬乙A類液體，但其儲(chǔ)罐只能采用固定頂罐 。"固定頂罐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，儲(chǔ)罐內(nèi)部表面要光滑、清潔，無疤痕、焊瘤，盡量減少橫梁、拉桿等，避免苯乙烯蒸汽的冷凝積聚。而且儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮防止苯乙烯聚合時(shí)流掛于罐壁的措施。 2、控制儲(chǔ)存溫度 在正常儲(chǔ)存條件下，苯乙烯的自聚是緩慢的，但是自聚的速度會(huì)隨溫度的升高而加快，所以苯乙烯儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)控制的諸多因素中，溫度是最重要的。溫度升高，聚合物產(chǎn)生的速度明顯加快，阻聚劑消耗也明顯增加，苯乙烯的儲(chǔ)存時(shí)間大大縮短。表2列舉了不同溫度下阻聚劑和氧濃度對(duì)苯乙烯儲(chǔ)存期的影響。不同溫度下阻聚劑和氧濃度對(duì)苯乙烯儲(chǔ)存期的影響. 3、加入適量的阻聚劑 對(duì)于苯乙烯最適宜的TBC含量是10～15mg／kg和45～55 mg／kg(對(duì)不同規(guī)格)，但在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體的溫度及含氧量情況予以調(diào)整。適量的TBC不會(huì)使苯乙烯因加入TBC而增加色澤，但TBC含量超過40—50mg／kg，就有可能使苯乙烯增加色澤，同時(shí)也給后期脫除TBC增加了難度和成本。 在苯乙烯中加入TBC的數(shù)量，任何時(shí)候不應(yīng)低于10mg／kg，若低于10mg／kg時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。TBC的值(危險(xiǎn)值)是4—5mg／kg，低于這一數(shù)值會(huì)有發(fā)生放熱或暴聚的可能，而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際運(yùn)行的測(cè)量數(shù)據(jù)來看，隨時(shí)問的增加TBC含量逐漸降低，且存放的溫度越高，TBC含量降低得越陜。
4、加入適量的氧氣 從表2的數(shù)據(jù)可以看出，苯乙烯中的TBC和溶解氧相互作用才能達(dá)到有效儲(chǔ)存期的效果，含氧量不足時(shí)，即使TBC含量很高，阻聚效果還是很不理想。這是因?yàn)門BC對(duì)苯乙烯的阻聚作用并不能獨(dú)立完成，苯乙烯單體中必須有一定量的溶解氧，才能使TBC發(fā)揮其阻聚作用。TBC的阻聚機(jī)理是苯乙烯聚合單體自由基與氧結(jié)合后再奪取TBC雙酚中的H，把TBC氧化成醌，從而阻止了自由基的形成，起到阻聚作用。當(dāng)苯乙烯單體中含量不足時(shí)，阻聚能力下降.含氧量低于15mg／kg時(shí)甚至?xí)プ杈勰芰Γ虼吮揭蚁﹩误w中必須要保持足夠的含氧量。 5、設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng) 苯乙烯中*沒有氧氣(溶解)，TBC會(huì)失去阻聚作用。但是過量氧的存在(主要指氣相中)又會(huì)帶來一系列問題。因?yàn)樵诒揭蚁﹥?chǔ)罐上方的氣相中的苯乙烯蒸氣不含阻聚劑。這種苯乙烯蒸氣及其冷凝后形成的苯乙烯液滴會(huì)迅速被空氣中的氧氣氧化，并容易吸附在儲(chǔ)罐的生銹或多孔的表面上。另外，若這些含氧化產(chǎn)物的沉積物的跌落或溶解入罐中的苯乙烯中，也會(huì)使苯乙烯的色澤和聚合物含量增加。同時(shí)，也是促使苯乙烯聚合的因素之一。因此必須用惰性氣體在苯乙烯液面上方進(jìn)行氮封，以減少氣相中氧所帶來的不良影響。在苯乙烯儲(chǔ)存過程中，氣相中的惰性氣體會(huì)逐步置換苯乙烯中的氧，使氧進(jìn)入氣相而逐步增加氣相中的氧含量。當(dāng)氣相中的氧含量達(dá)到8％((p)時(shí)，可能會(huì)形成爆炸性混合氣體的危險(xiǎn)。所以要經(jīng)常用空氣補(bǔ)充苯乙烯中的氧含量，以保證TBC的有效阻聚作用。同時(shí)要常換氣相空間的惰性氣體，保證氣相中氧含量控制在8％以下。
6、改進(jìn)儲(chǔ)存工藝優(yōu)化操作 為了保證苯乙烯的儲(chǔ)存安全和品質(zhì)，必要時(shí)需對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)有操作規(guī)程等進(jìn)行優(yōu)化。苯乙烯儲(chǔ)罐進(jìn)、出罐開口應(yīng)接近罐底，苯乙烯管道避免“死油段" 的出現(xiàn)。儲(chǔ)罐和管道等設(shè)備上的各種儀表引壓管要保溫，并定期排放，防止苯乙烯在引壓管中聚合。為防止爆聚的發(fā)生，應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐及附件各部位處(管底、罐頂、呼吸閥、氮封閥、緊急泄放孔等)苯乙烯中的阻聚劑、聚合物進(jìn)行分析，而且檢測(cè)苯乙烯、苯乙烯蒸汽的溫度。
石油化工企業(yè)油品儲(chǔ)罐區(qū)根據(jù)物料性質(zhì)不同,部分有毒,可燃油品儲(chǔ)罐必須設(shè)置氮封系統(tǒng).儲(chǔ)罐設(shè)置氮封可有效減緩油品直接與空氣接觸,降低產(chǎn)品變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn),降低有毒可燃?xì)怏w帶來的安全風(fēng)險(xiǎn),減少油氣揮發(fā)度降低對(duì)環(huán)境的污染.目前國(guó)內(nèi)油品儲(chǔ)罐氮封設(shè)置時(shí)每個(gè)氮封罐自成體系,沒能將所有氮封罐進(jìn)行統(tǒng)籌考慮.存在這樣兩類問題: ①每具儲(chǔ)罐氮封管線上均設(shè)置有氮封閥,限流孔板,止回閥等,造成管線附件投資增加. ②每具氮封儲(chǔ)罐排放的富氮氮封尾氣未進(jìn)行充分利用,氮?dú)夂牧吭黾?系統(tǒng)運(yùn)行能耗增加. ③儲(chǔ)罐區(qū)氮?dú)庥昧坎痪?考慮最大用氣量,氮?dú)庖?guī)模較大,投資高但利用率低下. |
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