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    苯乙烯储罐工艺设计.pdf

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    苯乙烯储罐工艺设计.pdf

    李大伟等苯乙烯储罐工艺设计 3 苯乙烯储罐工艺设计 李大伟 刘清娟潘秀亮李雪 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林132002 摘要 从苯乙烯物料特性及安全角度出发,介绍苯乙烯储罐工艺设计特点和应采取的安全措施。 关键词 苯乙烯储罐选型工艺流程 苯乙烯是合成高分子材料的重要原料,也是 石油化学工业行业的基础原料。主要用于制造聚 苯乙烯、合成橡胶、离子交换树脂等。苯乙烯是 不饱和芳烃,闪点34.4℃,能自聚生成聚苯乙烯 树脂,也很容易与其它含双键的不饱和化合物共 聚。暴露空气中逐渐发生聚合和氧化作用。其蒸 气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热或 与氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险,爆炸极 限1.16.1%vo1。鉴于苯乙烯的特殊物化性 质,本文介绍苯乙烯储罐的工艺设计和安全措施。 1储罐型式的确定 储罐所储存的介质性质不同需要选用不同型 式。其结构型式主要有固定顶罐、浮顶罐、内 浮顶罐、球罐和卧罐等。具体确定储罐的型式, 首先应明确储罐所储存的介质的火灾危险性类别, 然后根据介质的火灾危险性类别来确定储罐型式。 苯乙烯属于乙A类液体J。石油化工储运系统罐 区设计规范SI-I/T 30072007规定储存温度下饱 和蒸汽压低于大气压的甲B、乙A类液体,应选用 浮顶罐或内浮顶罐。有特殊储存需要的甲B、乙A 类液体,可选用固定顶罐,但应采取限制罐内气 体直接排人大气的措施。有些甲B、乙A类化工产 品有特殊储存需要,不能采用内浮顶罐。苯乙烯 属于乙A类液体为了抑制聚合需要与氧接触,其 储罐型式只能采用固定顶罐。 2工艺设计 2.1流程叙述 苯乙烯储罐工艺流程见图1。 来自苯乙烯主装置成品过冷器冷却至7℃ 的合格产品苯乙烯进入储罐。当罐内温度升高时, 采用苯乙烯罐冷却器冷却至储存温度,通过苯乙 烯产品泵循环回流打人储罐。冷却介质为冷冻水。 出料经取样器检测合格后由苯乙烯产品泵后送出 界区。若不合格由苯乙烯产品泵送回装置回收 利用。 2.2流程分析 2.2.1防聚合措施 苯乙烯储罐物料发生聚合将影响产品质量, 致使产品质量不合格造成经济损失。如果聚合物 堵塞呼吸阀等管口,还会引起储罐超压时无法排 放泄压引发事故。因此,必须采取防聚合措施。 1苯乙烯的聚合反应是放热反应,温度升 高聚合物产生的速度明显加快。如果热量不能迅 速得到释放,苯乙烯温度会继续升高,聚合物就 会增加,同时放出更多的热量,使反应更剧烈, 最后发展到反应无法自控,可能形成爆聚。所以 必须采取控温措施。苯乙烯储存温度要求在5 20℃ 。为了防止苯乙烯储罐受环境因素等影响 导致物料温度升高,除苯乙烯储罐及苯乙烯输送 管线采用保冷设计外,还采用外循环方式冷却。 设置苯乙烯储罐冷却器,用泵打循环,从而保证 苯乙烯储存温度低于l0℃。 2苯乙烯进料中加入一定浓度的阻聚剂 TBC叔丁基邻苯二酚,TBC是需氧型阻聚剂, 当有氧存在时,苯乙烯自由基离子会先与氧反应 生成氧化苯乙烯自由基,再迅速和TBC发生反应, 生成比较稳定的半醌型和醌型化合物,从而使整 李大伟工程师。2007年毕业于青岛技术大学获硕士学位。现从事化工工艺设计工作。联系电话043263917026 Emailjly一1dw5451petrochin eom.cn。 术~ 一设技~ w, 4 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 图1苯加氢罐工艺流程 个反应终止,起到更明显的阻聚作用。当氧浓度 降低时,反应速率减慢,随着苯乙烯中氧含量的 逐渐消耗,聚合物开始出现 J。然而过多的氧又 使苯乙烯生成过氧化物,这些过氧化物在一定条 件下分解成自由基和醛类,因此过氧化物不仅可 以促进苯乙烯聚合还可以使产品中的醛含量增加。 而且苯乙烯属于易燃易爆液体,可与空气形成爆 炸性蒸汽,所以通过苯乙烯储罐上起吹气式液位 计通人一定比例的仪表空气和氮,仪表空气和氮 气管线采用小管径管线,并通过仪表控制流量。 这样既可以保证阻聚剂活性,有效防止苯乙烯发 生反应,又可以防止苯乙烯气相中氧气过高达到 爆炸极限引起的爆炸。 3采用低流量苯乙烯冲洗安全阀人口管线, 在安全阀出口管线设置氮气吹扫线,避免苯乙烯 形成死区而引起聚合。采用小管径管线,并通过 仪表控制流量。 4苯乙烯管道在适当处及弯头处设可拆卸 法兰,无袋形,管道连接避免盲端和死头,备用 泵及管线分支处,要求距离最小;水平管线应有 坡度;尽量缩短不易冲洗的盲端管头的长度。 5苯乙烯储罐底部的排净管线与泵人口管 线相连接,避免苯乙烯储罐底部物料形成死区引 起聚合。储罐检修期间还可以利用此管线将底部 的苯乙烯物料通过苯乙烯产品泵入口的密闭排放 线导人苯乙烯密闭排放系统后回收利用。 2.2.2储罐压力保护设施 对储罐设置三级压力保护措施。 第一级保护措施是储罐压力分程调节。当罐 内物料被泵抽出,或由于温度降低,罐内的气体 冷凝收缩时,要补人氮气。当向罐内送料或温度 升高使罐内压力升高时,通过储罐气体出口调节 阀来维持储罐正常操作压力;氮气出口设置阻火 器。苯乙烯储罐设置氮封,除可以凋节储罐操作 压力,还可以防止储罐中氧气含量过高引起爆炸。 另外氮封的设置考虑了环境变化导致罐内气体收 缩或膨胀的因素,避免了呼吸阀频繁起跳。还可 以避免苯乙烯挥发气在呼吸阀处聚合堵塞呼吸阀, 吸入潮湿空气使水分带人储罐加快自聚速率,影 响产品质量。第二级保护措施为设置呼吸阀。当 氮封系统失灵,或其它原因导致罐内系统压力继 续上升或降低时,呼吸阀自动开启,起到保护储 李大伟等苯乙烯储罐工艺设计 5 罐的作用;呼吸阀采用防冻型防火呼吸阀。除以 上保护设施外,还设有紧急泄放人孔作为苯乙烯 储罐第三级保护措施。当出现紧急情况时呼吸 阀或泄压阀被堵、导致泄放不及时或外部火灾工 况,罐顶设置的紧急泄放人孔可自动打开,及时 排出物料达到泄压目的,防止罐壁破裂,减少事 故造成的危害。 2.2.3储罐管口设置 1为加强储罐内苯乙烯物料循环冷却的效 果,苯乙烯储罐的循环冷却进口设置向上倾斜45 度的特殊喷嘴设计。在循环冷却线上设有限流孔 板,限制苯乙烯流量,防止流速过快,产生静电 引发危险。 2氮气供气管的接管位置远离呼吸阀接口, 并由罐顶部插入200mm,这样氮气进罐后不直接 排出,达到氮封的目的。 3为了避免带水,苯乙烯物料出口接泵 人口高出水排净口。并在苯乙烯储罐底部的排 净管线上低点设置了水的取样连接口,检测水 含量。 2.2.4其它设置及特点 1储罐物料进出口管道靠近罐根部设有总 切断阀,每根储罐进出口管道上还设有一个操 作阀。 2储罐的主要进出口管道,采用金属软管 连接,以防止储罐基础发生较大下沉,特别是不 均匀下沉时,管道可能发生断裂而泄漏,发生 事故 J。 3苯乙烯管线的低点设置密闭排放管线, 检修或长期不用时通过低点排放进入苯乙烯密闭 排放系统后回收利用。由于阻聚剂TBC与苯乙烯 相比较重且不易挥发,导致TBC在罐底沉积,苯 乙烯储罐底部的排净管线上均设有阻聚剂密排线, 将罐底沉积的TBC排入阻聚剂密排系统经处理后 排放,这样有利于保护环境。 4由于苯乙烯易于聚合,聚合后含有固体 杂质粘度较大,苯乙烯产品泵人口采用蓝式过滤 器,并设置备用泵,可以定期清理过滤器,从而 保证泵正常运行。 5设置乙苯冲洗管线,用于检修时清洗苯 乙烯管线和设备的苯乙烯聚合物,便于检修。 3仪表控制 苯乙烯储罐的控制采用DCS控制系统,所有 控制及检测数据在DCS系统上进行显示、控制及 报警。 1苯乙烯储罐设远传压力表、远传温度计、 现场温度计、雷达液位计、吹气式液位计。通过 储罐上设置的压力变送器来调节氮封系统,以达 到控制罐内压力。由于苯乙烯需要控制温度抑制 聚合,设置了温度高报警措施。设置了高低液位 报警和低液位连锁停泵保护储罐。 2安全阀人口的苯乙烯冲洗、安全阀出口 氮气吹扫及吹气式液位计上设置的氮气和仪表空 气管线上均设有流量计,在流量计前部设置针型 阀,用于调节流量,其后部设置止回阀防止超压 时串料。 3苯乙烯属于乙A类、易燃易爆介质,按 照石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计 规范GB 504932009的规定设置可燃气体检测 报警器,信号引人控制室,进行声光报警,储罐 或法兰一旦泄漏则报警,可即时发现,及时处理, 避免爆炸事故发生。 4 结语 根据苯乙烯火灾危险性类别及易聚合特性, 苯乙烯储罐采用固定顶罐,并设置氮封措施及超 压保护措施;为防止苯乙烯发生聚合采取控制温 度、加入阻聚剂并通人仪表空气保证阻聚剂活性 等方法,配合液位计及流量计和调节阀,合理控 制和设置,保证苯乙烯储罐安全运行。 参考文献 1 SH 3501201 1,石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施 工及验收规范[s].国家经济贸易委员会发布. 2 SH/T 30072007,石油化工储运系统罐区设汁规范[s]. 中华人民共和围国家发展和改革委员会发布. 3曹学义.苯乙烯储存聚合原因分析及控制措施[J].齐鲁 石油化.32,2010,3821l】一114. 4 GB 501602008,石油化工企业设计防火规范[S].中华 人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量 监督检查检疫总局联合发布. 修改回稿20121121

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