采用净化干气密封的低压储罐呼吸阀工艺计算与研究
王雪1 郝莹莹1 韩笑2
1.新疆寰球工程公司 新疆克拉玛依市，833699；2.中海油深圳分公司 广东省 深圳市 518000
摘要：根据储存介质类型的不同，低压储罐的附件设计也相应不同。本文主要介绍了采用净化干气密封的低压储罐其密封压力调节装置、呼吸阀、单呼阀、紧急泄压人孔的压力设定，以及呼吸阀、单呼阀的吸入及呼出气量的工艺计算。
关键词：低压储罐；呼吸阀；设计压力；呼吸量；工艺计算
The process calculation and research of breather valve of low-pressure storage tank sealed with purified gas
Wangxue1, HaoYingying1,Hanxiao2
1.Xinjiang HQCEC 2.CNOOC China Limited Shenzhen Branch
Abstract: The low-pressure storage tank appendix design depend on the storage medium. This article introduces the setting pressure of gas pressure regulating device , breather valve, single call valve, emergency relief manhole. Determine the capacity of vapor in and vapor out.
Key words: Low-pressure storage tank; breather valve; design pressure; the capacity of vapor in and vapor out; calculation.
1.概述
随着石油化工工业的迅速发展及其工艺设计技术的不断提高，低压储罐的应用越来越普遍，为适应不同工况下不同介质的储存，低压储罐的设计压力也在不断变化。
某炼油厂催化装置在开停工过程中排放的不合格产品含有轻烃组分，其饱和蒸汽压为54.0kPa(g)，增设低压储罐设计压力：-0.49~75kPa，设计温度：42.9℃，规格：
10400mm×13730mm，形式：拱顶，材质：Q345R，介质：不合格汽油，罐顶气封介质：净化干气。本文拟论述该储罐的设计规范选取、储罐附件压力及呼吸量设定、相关管线工艺计算等几方面。
2.低压储罐的选用依据
本次设计储罐储存介质为不合格汽油，且来料不稳定，主要承接上游装置正常生产和事故状态下轻污油收料，具有流量范围大，流速不稳定，排放压力差别较大等特点。
根据相关规范可知：
2.1低压储罐，其设计压力大于6.9kPa且小于0.1MPa(罐顶表压)的储罐《石油化工企业设计防火规范》2.0.28。
2.2常压储罐，设计压力小于或等于6.9kPa（罐顶表压）的储罐《石油化工企业设计防火规范》2.0.27。
由于该储罐储存介质为不合格汽油，饱和蒸汽压为54.0kPa(g)，所以按低压储罐设计。
3.设计压力及附件定压计算
根据《石油化工储运系统罐区设计规范》5.2.2中规定，采用气体密封的固定顶罐，应设置事故泄压设备。储存甲B、乙、丙A类液体的固定顶罐通向大气的通气管上应设呼吸阀。为维持低压储罐气压平衡，确保储罐在超压或真空时免遭破坏，且能最大限度减少罐内介质的排放，减少环境污染，该低压储罐罐顶设置净化干气密封压力调节装置、呼吸阀和紧急泄压人孔。
3.1净化干气密封压力的确定
采用净化干气对储罐进行密封是为了最大限度降低油品蒸发损耗。净化干气密封压力应大于储罐内储存介质饱和蒸汽压。该储罐内储存的不合格汽油在操作温度38℃下的饱和蒸汽压为54.0kPa(g)，密封压力定为54.5kPa(g)。
3.2紧急泄压人孔定压确定
在呼吸阀正常工作情况下，紧急泄压人孔基本保持密封状态，储罐处于正常压力。当呼吸阀正常工作满足不了因意外原因造成储罐急剧超压时，泄压人孔的泄压盖自动顶开，进行紧急泄压，使罐内压力保持正常；当罐内压力急剧减少时，吸入阀开启吸入大气，以保护储罐。
关于紧急泄压人孔的压力设定，API2000中规定，紧急泄压人孔的压力应小于或等于储罐设计压力。该储罐的设计压力为75kPa(g)，负压为-0.49kPa(g)，本次设计将紧急泄压人孔的压力设定为正压70kPa(g)，负压为-0.445kPa。
3.3单呼阀定压确定
单呼阀的作用是当呼吸阀不能正常工作或火灾工况时的下一道排气措施，单呼阀的设定压力应小于紧急泄压人孔的排放正压，且高于呼吸阀的排放正压，本次设计单呼阀正压设定为67kPa(g)。
3.4呼吸阀定压确定
呼吸阀是用来保持储罐压力始终处于正常状态，降低储罐内挥发性液体的蒸发损失，并保持储罐免受超压或超真空的破坏。
呼吸阀的正压设定为60 kPa(g)。呼吸阀的负压应小于储罐设计负压，罐体本身设计负压为-0.49(g) kPa,，由于呼吸阀正压为60 kPa(g)，当呼吸阀负压值设定较小时选取的阀盘较薄，当储罐通过呼吸阀以60 kPa(g)的压力向外呼气时，对真空阀盘有一定压力冲击，所以呼吸阀负压值定为-0.4 kPa(g)。
4.1吸入量的确定
储罐内气相的吸入量即为净化干气密封管线的通气量，所需的净化干气密封管线的通气量不但包括液体出罐时的最大出液量所造成的空气吸入量，还应包括环境影响造成最大温降导致罐内气体收缩储罐吸入的空气量。
根据《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2007中规定，当缺乏呼吸阀通气量曲线时，可根据设有阻火器的呼吸阀规格表确定，由此，本次设计确定呼吸阀和单呼阀的管径为DN200mm。
通过储罐热呼吸通气需要量表可知容量为1000m3的储罐进行热呼吸时吸入量为169 m3/h，液体出罐时的最大出液量为9m3/h，即178m3/h。
4.2呼出量的确定
储罐内气相的呼出量即为呼吸阀的通气量，呼吸阀的通气量包括两部分气体。一部分是液体进料时的最大出液量所造成的罐内液体蒸汽呼出量（不合格汽油的闪点低于或等于45℃时，应按最大进液量的2.14倍考虑）。
第二部分是低压储罐应采取减少日晒升温的措施之后，因环境温度升高导致罐内气体膨胀而呼出的气体。
校核过程：根据《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2007储罐热呼吸通气需要量表，1000m3低压储罐进行热呼吸时呼出量为169 m3/h，液体出罐时的最大进液量为80m3/h，即340.2m3/h。
当呼吸阀不能正常工作时，为保护储罐安全，还需设置一单呼阀，以保障气体能及时排出，单呼阀的通气量曲线由第三方认证，通气量为14000Nm3/h。
5.结束语
综上所述，采用净化干气气封的低压储罐，净化干气密封管线的通气量应包括液体出罐时的最大出液量所造成的空气吸入量和因环境最大温降导致罐内气体收缩所造成储罐吸入的空气量，保证了储罐压力平衡；呼吸阀呼出气体排入火炬，减少了环境污染，并且避免了呼吸阀呼出的净化干气排向大气造成的安全隐患。
参考文献：
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作者简介:王雪,1982.12,女,汉族,籍贯:辽宁省朝阳市,现供职于新疆寰球工程公司,工程师,研究方向:油气储运
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