低温乙烯储运安全分析

低温乙烯储运安全分析

原油是原油的基本原料之一。目前，约75%的石油产品由醚生产。烯、醚的产量和生产能力表明，国家石油化学工业的水平。因此，橡胶的储存和储存非常重要。根据乙烯的物理性质,其储存方式通常为高压下常温储存,或者在液态下常压低温储存。低温乙烯储运是指乙烯在接近沸点温度和常压条件下的储存和运输。低温储存有规模大、便于运输、安全稳定等优势,因此在大型乙烯储运装置中得到广泛的运用。低温乙烯储罐作为最关键的设备,有单容罐、双容罐和全容罐类型,其中全容罐由内罐和外罐组成,正常操作条件下内罐储存低温液体,外罐既能储存低温液体,也能够有控制地排放因液体泄漏而产生的蒸发气。1低温乙烯储罐在乙烯储运过程中因外界热量进入罐内,乙烯液体蒸发导致罐内压力升高。此外,对于乙烯船运操作,在预冷卸船管线时也将产生大量乙烯蒸气,同时卸船操作时液相乙烯进入罐内,挤占气相乙烯的空间,也会导致罐内压力升高。为保持储罐压力在正常的操作范围,必须把超压的气相乙烯排出罐外,因此低温乙烯储罐一般设置2套乙烯压缩机系统,两台压缩机规格功能相同,为便于叙述,将其中一台压缩机作为基本负荷压缩机,另一台作为峰值负荷压缩机。在储罐压力升高过程中,随着压力的升高依次启动基本负荷压缩机、峰值负荷压缩机、关闭储罐进料管线上的切断阀、打开排火炬系统的控制阀。在上述措施之后,如果储罐压力继续升高,则罐顶排至火炬系统的安全阀启跳,将气相乙烯排至火炬系统;如果压力继续升高,则通向大气的应急安全阀起跳,将气相乙烯泄放至大气,对储罐起到最终保护作用。由上述可知,为确保超压工况下乙烯储罐的安全,储罐会设置两套定压不同的安全阀,分别排至火炬系统和大气系统。本文以全容罐为例探讨低温乙烯储罐两套定压不同的安全阀的泄放工况和泄放量。2储罐热辐射确定安全阀泄放量应考虑到下列因素的影响(2)外界对储罐的热辐射;(4)储罐周围的火灾;(6)其它的特殊情况,如乙烯泵全回流、储罐破孔等;2.1储罐进料液压泵液的压力低温乙烯进料会挤占罐内气相乙烯的空间,导致罐内压力升高,为维持储罐压力在正常范围内,需将液面上层空间的气相乙烯排出,其排出体积和进入的液体乙烯流量大致相同。储罐进料主要是由乙烯船泵送来的低温乙烯,其容积置换量为乙烯船泵的最大体积流量。此外储罐进料还包括压缩液化后的返回量。式中,W2.2罐内乙烯气化由于环境温度升高,外部环境会向储罐传递热量,使得罐内乙烯气化产生气体,该工况一般考虑储罐高液位时,在最苛刻条件,即夏季一昼夜平均吸热量作为计算基准。式中,W2.3血压下降大气压力的下降,将导致储罐内表压增大,为了维持储罐表压一定,需要从储罐排出部分乙烯气体W式中,W2.4温湿度c储罐周围火灾会引起储罐内乙烯气化,对于大型低温乙烯储罐,湿润表面积为地面以上至9.14m高度以下的面积。式中,W式中,α为保温材料在平均温度下的热导率,w/(m·K);T为安全阀泄放时乙烯的温度,K;δ2.5储罐渗流方程储罐周围管路系统发生火灾时,会引起充满乙烯的封闭管道内的乙烯气化,气化的乙烯通过管路上的安全阀泄放至储罐,然后经储罐安全阀泄放至火炬或大气。该工况泄放量W另外,在非火灾工况下,储罐周围充满乙烯的封闭管道由于环境热辐射发生膨胀,通过管道上的热膨胀安全阀泄压至储罐,然后经储罐安全阀泄放至火炬或大气。该工况泄放量W式中,WW2.6漏热形成有效中气所谓翻滚是指在出现液体温度或密度分层的低温容器内,底部液体由于漏热而形成过热,在一定条件下迅速到达表面并产生大量蒸气的过程。翻滚通常出现在多组分液化气体中,如液化天然气LNG,到目前为止,没有迹象表明在近乎纯净的液体中会发生密度分层现象2.7整个乙烷泵流程在乙烯泵全回流状态下,可假设泵运转的机械能全部转化为热能,则产生乙烯气体量为:式中,W2.8内罐泄漏气的泄放对于全防罐,泄放至大气的安全阀将作为储罐的最终保护系统,该安全阀应设计成能泄放内罐泄漏产生的蒸发气。对于低温乙烯储罐,其压力泄放系统的尺度可用第一圈壁板上一个直径20mm孔的泄放量W式中,W上述分析只针对独立工况,实际操作中存在多种工况同时出现的可能,应考虑在不同工况下可能同时发生的最苛刻情况。3计算示例以上海某企业3×103.1在充分充分过程中释放的蒸发气体储罐最大进料量为747m3.2保温层防蒸剂保温层储罐外罐直径43.5m,内罐直径41.5m,保温层厚度1m,筒体高度28.424m,内外罐之间填充珍珠岩保温。计算得到高液位下外部环境向储罐传递的辐射热量为81.01kW,W3.3血压下降储罐最大气相空间48149m3.4润湿面积的确定储罐安装在被桩柱架空的钢筋混凝土平板上,平板距地面净空约2m,因此润湿面积包括储罐底部面积和9.14m高度以内的筒体面积。经计算,储罐润湿面积为2393.6m3.5热膨胀安全阀储罐周围最大乙烯管道尺寸为DN250,火灾工况考虑10m管道的泄放量W非火灾工况下,储罐周围管路系统有3个DN25的热膨胀安全阀,安全阀的喉径代号为D,喉径截面积71mm3.6整个乙烷泵流程储罐内设置2台功率55kW的乙烯泵,则W3.7储量破洞储罐内最高液位25.05m,储罐第一圈壁板上20mm孔的泄放量W3.8超压泄气量的影响安全阀泄放工况分析见表3。由以上可知,排至火炬的安全阀在储罐充液过程中的超压泄放量最大,为4970kg/h;作为储罐最终的保护系统,排至大气的安全阀在储罐上20mm孔时超压泄放量最大,为12060kg/h。上述两套安全阀系统可以此泄放量来确定尺寸。4低温乙烯储罐的基础设计要点(1)对于大型低温乙烯储罐,为确保超压工况下储罐的安全,设置两套定压不同的安全阀,分别排至火炬系统和大气系统。(2)排至火炬的安全