RTO罐区氮封系统安全要求

RTO罐区氮封系统安全要求在进行储罐顶油气收集治理（封闭、密连通等）时， 应保证储罐的本质安全，这是储罐VOCs减排一切工作的前提。根据工艺要求，蓄热氧化反应器设计规模(以标准状态计)15dam3/h，反应器氧化室内设计温度为1000℃、反应器外壁温度小于50℃，设计压力(表压)为12kPa。蓄热氧化反应器为大连石油化工研究“Y”型三床结构，呈*的三角形周向均布，氧化室设置在顶部中心处，与三个蓄热床上部联通;在每个床层下部设置有废气进口、净化气出口和清洗气进口并分别与相应的提升阀相连，清洗气进口处设置有气体分布器，保证清洗过程*。 采用ANSYS软件对蓄热氧化反应器(RTO)内部流场进行模拟，设计蓄热氧化反应器和内构件。如图1分别对进口蓄热床层、出口蓄热床层和清洗蓄热床层进行了流场模拟。从图1可以看出，进气经过下部整流板后，均匀进入蓄热床层，经过氧化反应后的净化气出气均匀从蓄热床流出，清洗气通过分布器后可均匀分布，*，可有效地清洗蓄热体中残存的废气，避免下部残留废气影响净化气的达标排放。

蓄热氧化装置进、出气切换阀门是关键部件，因阀门切换频次高，密封和耐腐蚀要求严格，为蓄热氧化装置易损部件和故障点，如果设计不好将影响装置长周期稳定运行。为保证装置正常稳定运行，设计开发了耐腐蚀气动提升式阀门。提升阀由气缸驱动，设置有缓冲防冲击结构，阀杆采用导轮结构，阀座上设计有密封圈，实现了提升阀操作过程中的低噪音和良好的密封效果，保证了长周期稳定运行。

氮气保护系统包括氮气源、氮气管线、氮封装置、罐内压力检测等。储罐氮封的作用主要是为了防止储罐出现负压而从呼吸阀吸入 空气，以保持罐内微正压；氮封阀正常压力设定值宜为 0.2kPa-0.5kPa，并应避免与呼吸阀和单呼阀或控制阀等设定压力交集，产生不必要的 氮气损耗和浪费。当罐内气体压力低于氮封阀开启压力时，氮封阀打 开向罐内补入氮气；当罐内气体压力达到氮封阀关闭压力时，氮封阀 关闭停止向罐内补入氮气。当罐内气体压力高于控制阀或呼阀定压时，通过呼阀或挥发气收集总管控制阀开启向罐外排出气体。呼吸阀外排压力、紧急泄放阀 定压根据储罐设计压力确定。对于设计压力为-0.5kPa～2.0kPa 的储 罐，宜采用以下控制方案:

1 RTO罐区氮封系统安全要求适用范围
1.1 本规定所称石油化工储运罐区是指石油化工企业的液体物料储运系统储罐区，包括石油化工原料罐区、中间原料罐区、成品罐区和辅助物料罐区。
1.2 本规定适用于石油化工储运罐区含有可燃液体物料的常压储罐罐顶油气连通与 VOCs 收集系统，不适用于液态烃、液氨等低温常压罐区及低压罐和压力罐的罐顶油气连通。
1.3 本规定适用边界为罐区至VOCs 处理设施入口前的VOCs 收集及输送系统，不包括 VOCs 处理设施。

2 RTO罐区氮封系统安全要求术语和定义
2.1 挥发性有机物（volatile organic compounds，简称 VOCs） 指参与大气光化学反应的有机化合物，或者根据规定的方法测
量或核算确定的有机化合物。
2.2 直接连通
将多个储存相同或性质相近物料储罐的气相空间通过管道连通， 且每个储罐 VOCs 气相支线无排气控制设施，从而使连通的储罐气相空间通过连通管道构成一个整体。在收发油过程中，VOCs 可自发从压力高的储罐向压力低的储罐流动，实现压力平衡。
2.3 气相平衡管方案
在一个罐区内将存储同一种油品多个储罐的气相空间用管道连  通，使一个储罐收料时排出的气体为同时付料的另一个储罐所容纳， 从而降低呼吸损耗（见附录 B）。气相平衡管连接的储罐为直接连通。
2.4 直接连通共用切断阀方案
多个储罐气相通过连通管道连通，实现气相平衡功能，并在罐组连通收集总管道上设置远程开关阀，通过监测储罐压力和（或）罐组收集总管的压力，控制连通罐组排气（见附录 B）。共用一个排气开关阀的几个连通储罐为直接连通。
2.5 单罐单控
在每台储罐 VOCs 气相支线与管道爆轰型阻火器之间的管段上设置远程开关阀，通过监测储罐气相压力与开关阀前后的压力（压差）控制储罐排气，不同储罐的排气通过油气管道并入罐组收集总管（见附录 B）。单罐单控方案中连接的储罐不属于直接连通。

2.6 单呼阀方案
在每台储罐 VOCs 气相支线与管道爆轰型阻火器之间的管段上设置单呼阀，控制储罐排气。不同储罐的排气通过油气管道并入罐组收集总管（见附录 B）。单呼阀法案中连接的储罐不属于直接连通。
2.7 试验安全间隙 MESG
在标准试验条件下（0.1MPa，20℃），刚好使火焰不能通过的狭缝宽度（狭缝长为 25mm）。
2.8 极限氧浓度 LOC
在规定的试验条件下，不会发生爆炸的可燃性物质、空气与惰性气体混合物的氧气浓度。

3 RTO罐区氮封系统安全要求基本原则
3.1 石油化工储运罐区罐顶油气连通方案及相关设施应符合《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160）、《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007）等国家相关标准规范及《石油化工储运罐区VOCs  治理项目油气连通工艺实施方案及安全措施指导意见》（以下简称《指导意见》）等中石化相关管理规定的要求，同时满足本规定 的要求。

3.2 挥发性有机液体储罐污染控制与治理应符合《石化行业挥发性有机物综合整治方案》（环发〔2014〕177 号）、《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570）和《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571）等相关法规及标准的规定。应优先采用压力罐、低温 罐、高效密封的内浮顶罐等源头控制措施满足国家和地方的 VOCs 排放标准，无法满足时采用罐顶油气连通集中处理方案。
3.3 罐顶油气连通系统应按《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》（安监总管三〔2014〕68 号）要求进行安全论证。
3.4 罐顶油气连通的安全风险防控重点应是防止重大群罐火灾。 罐顶油气连通安全风险控制准则见附录 C。
3.5 气相连通罐组采用氮封（或其它气体密封）和 VOCs 抽气系统时，应确保在正常生产过程中储罐维持正压，防止形成爆炸性气体环境。

3.6 罐顶油气连通与VOCs 收集工艺应开展 HAZOP 分析，并满足后续处理设备的安全技术要求。
1）在每台储罐上应设置氮封阀组和限流孔板旁路，正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力在 0.3kPa 左右，当气相空间压力高于 0.5kPa 时，氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于 0.2kPa 时，氮封阀开启，开始补充氮气。当氮封阀需要检修或故 障时，使用限流孔板旁路给储罐内补充氮气。

2）当氮封阀事故失灵不能及时关闭，造成罐内压力超过 1.5kPa时，通过带阻火器的呼吸阀外排；当氮封阀事故失灵不能及时开启时， 造成罐内压力降低至-0.3kPa 时，通过带阻火器呼吸阀向罐内补充空 气，确保罐内压力不低于储罐的设计压力低限（-0.5kPa）。

3）为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，应在储罐上设置事故泄压设备，紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限（2.0kPa）。

4）在厂区收集总管上设置在线氧分析仪，判断储罐氮封系统的可靠性，并满足后续油气处理设施的安全性。

5 RTO罐区氮封系统安全要求氮封系统安全要求
5.1 除 SH/T3007 要求外，甲 B、乙 A 类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统。
5.2 对于需要设置氮封系统的储罐，每台储罐应设置单独的氮封阀组，氮气接入口和引压口应位于罐顶。氮封流程应符合《指导意见》的规定。

5.3 储罐氮封量应考虑储罐出料及外界气温变化的影响，可参考《 Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks 》（API2000-2014）规定进行设计，并采取相应的工艺控制措施（见附录 D）。当采用附录 D 中级别及其以下补氮速率的储罐（储罐气相空间为 1 区），应采取以下安全措施：
5.3.1 甲 B、乙 A 类可燃液体储罐，芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐等容积为1000m3 以上的储罐应在每台储罐或气相连通罐组VOCs 收集管道上设置在线氧分析仪；
5.3.2 呼吸阀阻火器应为长时间耐烧大气爆燃型阻火器，耐烧时间不低于 2 小时。全天候阻火呼吸阀应选用进行了整体阻火测试的产品。
5.4 氮封阀宜选用先导式或自立式开关型调节阀，并应符合下列规定：
5.4.1 根据阀前和阀后压力确定阀门的公称压力；
5.4.2 阀门口径应根据阀门的流量-压力曲线和进罐氮气流量及压力确定；
5.4.3 设定开启/关闭压力差不应大于 0.3kPaG；
5.4.4 阀体、阀杆和阀芯材料应为 316L 不锈钢，膜片宜为聚四氟乙烯，阀盖材料可为碳钢;
5.4.5 阀门应自带过滤器以清除杂质。
5.5 每个设置有氮封的罐组宜设置一套氮气计量系统。

(3)安全措施
①对罐区储罐增设氮封设施，保证各罐区氮封系统的合理设置及有效运行。
②相同油品储罐之间设置有气相联通管道，每台储罐油气出口均设置管道阻爆型阻火器，材质选用不锈钢。阻火器选用阻火性能良好的产品，须通过现行的ISO16852国标标准和GB/T13347规定的测试要求，并出具第三方试验验证文件且阻力降不应大于0.3KPa。
③在储罐油气出口（引风机入口远端）安装氧气在线检测仪器，同时将氧气在线检测器与风机出口管道控制阀门连锁，当氧含量达到高浓度值时报警，连锁关闭引风机，同时向系统补充氮气，直至检测指标达到设定要求。氧含量监测信号引入控制室，以便实时监测。控制室设氧含量超标报警仪。

RTO罐区氮封系统安全要求 结论

综上所述，罐顶油气收集去低压瓦斯工艺可行，满足相关标准规范，项目改造实施后，正常情况下能够实现*，减少对环境的污染，满足大气污染物特别排放限值要求（非甲烷总烃去除效率≥97%）。故本次设计选用“罐顶气收集去低压瓦斯工艺技术方案”。