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1、第4章 轻烯烃储存理论知识乙烯装置生产所得的乙烯、丙烯、碳四、碳五等产品，大多数用管线输送到下游加工装置。为使乙烯生产与下游加工装置能可靠地衔接，要求乙烯装置贮存一定量的乙烯、丙烯、碳四或碳五等产品。装置中间罐区储存，一般推荐天数为35天。乙烯装置的中间罐区多数采用球罐。4.1球罐的分类根据目前所制球罐的用途，球形储罐可大体分为三类：在高温高压中使用的球罐储存液化石油气、氨和氧等。压力大多为1040kgf/cm2，在常温下使用。在中压中温中使用的球罐储存乙烯等液化气为目的而制造的，压力在1820kgf/cm2，温度大多在-20-100的范围。低压、深冷（极低温）中使用的球罐储存-100以下的液
2、化气为目的而制造的，使用压力极低，因为使用的温度是极低温。为了防止与大气温度接触以便保冷，多数都是双重球罐。4.2球罐的结构球罐由上极板、上寒带、上温带、赤道带、下温带、下极板、支柱及拉杆、裙式支座、人孔、进、出料管及法兰、安全泄放装置、扶梯组成。4.3球罐附属设备不管设计压力如何，球罐上必须设置下述各种设备：1）耐热设施；2）开孔处的截止阀；3）液体进出口处紧急切断阀或代用；4）安全阀；5）液面计；6）压力计和温度计；7）铭牌；8）接地设备；9）下沉测定板。4.4球形储罐优点1）与同等容量的圆筒形容器相比，球形容器的表面积最小；2）球形容器受力均匀，且在相同直径和工作压力下，其薄膜应力仅为圆
3、筒容器的环向应力的，故板厚仅需圆筒容器的；3）由1）、2）两项，故球形容器的板面积小，板厚薄，重量轻，材料用量少（见表4-1），造价低。表4-1 圆筒形与球形容器的材料消耗量对比容积/m3圆筒形容器（A）/t球形容器（B）/t钢材消耗比（B/A）50001801000.555100003001900.634300008005300.66230000800185（CT-1钢）0.2314）对抗风压来说，球形容器也比较圆筒形容器安全，球形风压系数为0.3左右，圆筒形风压系数约为0.7左右；而且受风面积球形容器也比同样容量的圆形容器小，所以对抵抗风载荷来说，球形容器比圆筒形容器安全的多。5）基础简单
4、，工程量小，且建造费用低；6）球形容器作为储气罐使用，比水槽式气柜更有以下优点：（1）安装面积小，即气体可以加压储存于球形容器之中，对同一气体重量来说，在同一温度下，其体积与压力成反比，故球形容器的直径要小。（2）不像气柜那样，时而接触水，时而干燥，故腐蚀要小。（3）可以储存干燥气体，也可以储存能溶于水的气体。（4）如果在制造时检查严格，气体不会发生泄漏；而且在内部降压时，空气也不会漏入。（5）由于没有任何活动部分，故保养简单，维护费用少。（6）外观较气柜美观。4.5球形储罐缺点1）与圆筒形储罐相比，制造、安装都较苦难；2）焊接较困难，技术要求高；3）焊缝长、检验要求又高，工作量大。4.6球罐
5、型式球形储罐的型式，从形状看，有圆球型、椭球型。从球壳的划分组合方案看，主要的有足球型和瓜瓣型。从壳体的层数看，有单层、多层、双金属层和双重壳球罐等。4.7球罐对储存介质的限制 在使用高强度钢制造的储存的液化石油气，含有硫化氢等不纯物，在焊缝附近或定位焊痕迹等处常常发生应力腐蚀裂纹，使液化石油气泄漏，进而能导致储罐的破坏。因此，对储罐内储存的物料组成，特别要加以注意。根据焊接施工条件要求，对610MPa级高强度钢而言，石油液化气中硫化氢的含量，尽可能保持在50ppm（液体中）以下。4.8液化气罐布置 液化气罐和油罐在使用、防火等方面有许多不同，如液化石油气罐压力高，而油罐是常压，液化石油气罐组
6、可不设防火堤，而油罐须设防火堤；液化石油气罐的火灾危险性较大，而油罐的火灾危险性相对较小，因此安装仪表，检修动火等要求各有不同；再者从流程上看，油罐和工艺装置、装卸油设施等联系比较多，彼此需要适当靠近，而液化气罐应尽量布置在厂区边缘地带有利于安全。所以二者放在一起问题很多，严禁二者布置在一起。4.9球罐隔热与保冷设施情况球罐本体及支柱，使用绝热材料覆盖。玻璃纤维覆盖在球壳的外侧后，用薄钢板再加以覆盖。支柱用耐热混凝土或绝热材料覆盖。或者，球罐可设置冷却用喷淋水，即是以环形管道的方式装在上极，部分则装在赤道稍微上面的地方。这些作为隔热措施。4.10球壳的应力 1）由于气压、液压、壳体自重和保温层
7、重等产生的应力；2）由于壳壁内、外温度差产生的温差应力；3）由于地震、风力水平载荷产生的短期应力；4）由于局部外载荷产生的应力；5）由于球壳有支柱、加强板等支承结构，则在那些地方会产生局部应力；装有肋、接管等，也会产生局部应力。4.11球罐焊缝产生裂纹的主要原因1）焊接施工时使原有的微裂纹扩展了；2）焊接时入侵了氢，产生延迟裂纹；3）在使用环境和介质条件（H2S、HCN、带水NH3）产生应力腐蚀裂纹；4）高强度钢焊接连接部位及热影响区的材质劣化。4.12球罐使用中常出现的问题1）不均匀沉降；2）低温球罐跑冷结霜；3）安全阀失效；4）表面发生裂纹；5）应力腐蚀开裂；6）漏检的超标缺陷；7）湿H2
8、S导致的氢鼓泡；8）超装。4.13大型球罐结构特征1）大型储气罐，直径虽大，但总质量不大，其支柱尺寸比较小，如2000m3煤罐，总质量1400t；与此相反，5000 m3液化气球罐，总质量达到3500t，支柱13根，每根承载230t，支柱使用外径800mm，壁厚13mm钢管。因此从支柱粗细看，大型储气罐支柱单薄，大型液化气球罐支柱粗大；2）内部有回转梯。为了球内检查方便，都在球内面设置直梯或回转梯。回转梯是一种沿球顶部到赤道或球下部的作成圆弧状的梯子，它可以以球顶为中心，沿赤道部的导轨作全周回转。3）外部有阶梯、平台。对大型球罐外部检查，不能象小型球罐那样设便梯直上，故多沿球外面设置螺旋梯子直
9、到顶部，并在中间设置休息平台。4.14球罐脱水应注意事项球罐脱水采用脱水包二次脱水，脱水包应该始终保持一定液位，防止液态烃脱出造成事故，进行球罐脱水作业前，应先关闭脱水包与球罐体连接阀，然后开脱水阀进行脱水作业，脱水同时应注意观察脱水包水位，严防液态烃脱出，脱水完毕，恢复正常流程。脱水作业时严禁周围一切明火作业，操作人员不得离开现场。4.15球罐高液位报警联锁操作系统对操作要求1）通常球罐有一套高液位报警联锁系统，当球罐液位达到硬高报值时，该罐的罐根阀门自动切断，确保球罐液位不超高；2）球罐一旦投运，联锁切除必须申报主管技术人员；3）遇到改罐操作时，必须先切除改进、改出罐的联锁控制，手动改好流
10、程，然后及时恢复相应罐的联锁；4）联锁投运时，禁止手动操作各罐的罐根阀门；5）当联锁动作时，阀门自动切断后，必需立即解除欲改进罐的联锁，开启改进罐的阀门，然后给改出罐的罐根阀门发一次关闭信号，并做好记录；6）当设备维修时，先切除该罐联锁控制，修好后立即恢复联锁控制，并做好相应记录。4.16引起液态烃储输生产区域火灾原因引起液态烃储输生产区域火灾的原因主要有：1）因发生爆炸而引起火灾；2）被液化气浸渍或饱和的有机物质衣物、棉纱、木材等有机物质遇火种引起燃烧；3）因摩擦或阀门开关的气流冲击产生的静电引起火灾；4）雷击或山火引起火灾；5）残液中的硫化氢等遇空气自燃引起火灾；6）电器、电缆、电器开关等
11、绝缘损坏，接地不良产生电火花引起火灾；7）违章动火、违章吸烟等引发火灾。4.17球罐区域安全、环保健康管理要求严格工艺纪律、操作纪律，按工艺技术规程和操作法进行作业；进入罐区内人员不得穿带铁钉的鞋；按规定进入罐区应穿戴好劳保用品，进入罐区前必须触摸静电消除器，以消除人体身上所带的静电；在易燃易爆场所，工作人员禁止穿、脱易产生静电的服装，不得梳头、拍衣服和用化纤织物擦洗设备；清理干净油罐区内的可燃物，严防低洼处瓦斯积累；球罐在倒罐、循环、转输过程中，流体流动速度一般不得超过计划4m/s，空罐进油流速不大于1 m/s，当进油口被油品浸没后可加大流速，但任何时候流速不得大于6 m/s；对球罐进行脱水
12、作业时，人必须站上风口，脱水阀门开度应控制，防止脱水带气及污染环境；到可能存在硫化氢超标的罐区进行巡检或脱水时，必须携带相应检测仪；严防球罐超温超压，当储存介质温度超过30或球罐压力达到低于该罐最高操作压力0.05MPa时，可进行工艺喷淋冷却降温，必要时可打开泄压阀门进行泄压；因检修或生产需要进行卸压的球罐，卸压应缓慢进行，防止压力释放中伴随介质的制冷效应使罐体温度下降到低温，从而对球罐造成影响，通常卸压过程中需控制其罐温不低于5；防冻季节，特别要做好脱水包的伴热及脱水工作，严防冻坏管线、阀门、设备。4.18球罐区巡检要求1）查阅交接班及报表记录、计量报表、调度作业表，检查作业票执行情况；2）
13、检查各类台帐的记录情况，及时记录有关数据；3）核对流程，检查阀门开关情况；4）检查球罐液位、压力，严防超工艺指标要求运行；5）检查管线、阀门、法兰及脱水阀等，严防泄漏；6）检查球罐温度、管线伴热及管线放压情况；7）检查安全设施完好状况；8）检查有关动、静态设备运行工况及完好状况；9）检查、试用罐区消防设施；10）加强新投用设备管线的检查；11）加强冬季防冻、防凝措施的落实。4.19球罐投用前要准备工作1）新建球罐投用时，必须经过验收，符合设计规范和设计文件后，报当地劳动部门批准，取得使用证后方可进行投用前的置换；2）修复使用的球罐，必须具有修复的详细资料和检查修复报告，并报当地劳动部门批准，取
14、得使用证后方可进行投用前的置换；3）球罐投用置换前必须对球罐区域的消防设施进行一次全面检查，保证处于完好状态；4）置换前，必须确认有关的隔离盲板已经拆除；周围的易燃物品已经清除，操作人员保证可以正常作业；5）置换前还必须确认球罐的安全阀等安全附件已经安装就绪，完好并已经进入投用状态；6）用氮气置换时，先打开球罐上部放空阀，从球罐底部输入氮气，充压后，从上部放空阀排出，反复多次，直至分析排出气体含氧量1%后停止送氮气。然后用气态烃如上法置换氮气（注意：罐内的混合气体往火炬排放时，关闭气柜出、入口阀），使含氮量1%，置换合格后，因故未立即投用，罐内应保持正压（不少于0.05MPa）否则需要重新置换
15、；7）用水置换时，向罐内注水至上部放空阀见水，关闭放空阀和进水阀，向罐内进少量气态烃，置换罐内死角，置换三次后，再缓慢引入气态烃，打开切水阀排水，直至排尽，保持罐内正压，并分析罐内氧含量1%为合格。丙烯及其他须无水的品种，需用N2置换，使氧含量1%；8）经过置换合格后的球罐，应当用同储存介质的棋相进行缓慢充压，使之与其他球罐达到气相平衡，以防止液相进入球罐后产生激烈气化而导致球罐本体温度的急剧下降，从而引起球罐的冷脆破坏。4.20液化烃类球罐着火处理措施1）立即报火警，并向有关单位报告，对罐区实行警戒和交通管制；2）停止着火球罐及相邻球罐的进、出油作业，关闭阀门；关闭切水罐的上、下游阀门，关闭雨水排放阀；若发生在靠球罐内侧阀门处着火，应迅速启用球罐应急顶水流程，往该球罐底部大量顶水，确保泄漏出大量的水，同时可考虑向低压瓦斯系统泄压；3）球罐区应迅速启动消防设施对着火球罐和相邻球罐进行冷却保护；4）切断通往罐区的电源；5）液化烃类发生火灾、爆炸后，无论何种情况，如果未切断物料源，漏点未堵住，只能采取水冷却法，让其稳定燃烧，决不允许在漏点未有效处理、物料仍
