本意见是在《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求(试行)》的基础上,结合炼油安全环保生产特点,对部分内容进行补充和修订,明确了常压储罐VOCs治理安全环保基本原则,补充了常压储罐密闭收集改造、内浮顶设计安装验收、常压储罐安全环保运行及检测等内容,以进一步规范常压储罐VOCs治理和异味(恶臭)治理的安全风险防范工作。
解释:为做好常压储罐VOCs治理安全环保工作,事业部对企业的现状进行了摸底(附件1),邀请安工院、洛阳院和北京院等设计单位,以及部分企业对储罐治理过程中存在的风险进行了模拟计算和分析(附件2)。总体上看,罐顶气VOCs治理和异味(恶臭)治理中,采用了罐顶油气直接连通方式的储罐数量较多,虽然解决了排放超标问题,但由于这种方式对设计、安装质量,以及安全附件等要求较高,如考虑不周或管理不到位,存在事故扩大的重大风险。为规范罐顶气相连通的安全管理,原国家安监总局下发了《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),提出储罐连通要经过安全论证后方可投用。集团公司安全监管部下发了《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求(试行)》,对连通设计等提出了详细要求。事业部根据企业调研的情况,经和设计单位、研究单位研究后认为,有必要对储罐VOCs治理的基本原则进行界定,并针对这些原则,结合企业前期治理过程中暴露出的问题,在源头治理、储罐本质安全、精细管理等方面补充完善了相关内容,以更加安全环保的推进储罐VOCs治理工作。企业在治理过程中涉及本意见中提及的内容,按照本意见执行;未涉及的内容,按照《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求(试行)》等相关规范和要求执行。
一、基本原则
1.安全环保兼顾。
1.1常压储罐VOCs治理、异味(恶臭)治理等环保治理应满足国家和地方、行业相关环保规范标准要求。
1.2设计规范要求采用内浮顶结构的常压储罐,应首先通过“内浮顶+密封”改造、维修的方式达到VOCs治理要求。确需对罐顶气集中收集处理的,应按照相关设计规范、《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求(试行)》和本补充要求执行。
2. 源头过程并重。
2.1加强储罐设备完整性管理,严格按照规范做好储罐设计(选型、内浮顶和密封、安全附件等)、采购和安装质量管理,强化运行维护,从储罐源头减排、控制VOCs排放。
解释:常压储罐的选型和内浮顶安装质量等,是降低油品损耗的主要措施。因此,储罐VOCs治理,不管是否采用密闭收集处理的方式,均需做好储罐选型设计、确保内浮顶安装质量等,从源头控制油品损耗,降低VOCs排放。
2.2工艺装置之间尽量采用原料直供方式,减少中间原料储罐数量及操作频次。严控储罐上游工艺装置出装置物料的温度、蒸气压等指标,确保储罐运行不超温、不超压,从工艺源头减排、控制VOCs排放。
二、范围界定
1.储罐 VOCs治理。国家和行业规范、集团公司相关规定等明确要求储罐,如储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类含苯液体储罐,加工高(含)硫原油的直馏石脑油储罐、焦化汽油、轻污油等储罐,苯乙烯等易自聚、氧化的特殊性质的物料储罐,其罐顶气应集中收集处理。没有明确要求的储罐,如储存柴油、航煤组分的成品、半成品储罐,优先采用“内浮顶+密封”方式满足排放要求(附件3)。
2.异味(恶臭)治理。酸性水储罐、含油污水储罐等属于VOCs治理范围内组分的储罐,参照VOCs治理原则执行。单纯治理异味(恶臭)的储罐,如高温沥青、高温蜡重(渣)油等固定顶储罐,应在满足相关条款(运行维护1.1.3条)的基础上,根据罐顶气相分析结果,采用相应的处置工艺。
三、内浮顶改造和验收
解释:近年来市场上出现了较多新型浮盘和密封形式,现行的行业规范和标准仍没有相应的内容,因此本意见对全接液式内浮盘等新型浮盘和密封,只是请设计单位提出原则性要求,以和国家、行业规范要求保持一致,详细设计要求待新规范出台后按照新规范执行。
1. 内浮顶储罐新建和改造、罐体施工应符合GB50128、GB37822、GB31570、GB31571等规定。装配式内浮顶的选型应符合GB50074、SH/T3007、GB50160、GB37822、GB31570、GB31571等规定,设计制造除应符合GB50341、SH/T3046的规定外,还应满足设计文件和SH/T3194规定等。
2. 为了规范内浮顶的结构和性能要求,企业采购时应编制相关技术文件,对内浮顶设计条件、载荷工况、材料、结构、性能、制造、安装、试验、检验及验收等方面要进行明确规定。供货商的 价技术文件中,应提供零部件一览表(包括名称、数量、材料、尺寸厚度规格等信息)。供货商在交货时还应提供计算书(浮力计算、各部件强度刚度稳定性计算、密封压紧力计算)等。
3. 内浮顶的设计改造。
3.1 组装式内浮盘。
3.1.1 组装式铝制内浮盘应按照GB50341等相关规范和要求执行。
3.1.2不锈钢内浮盘不宜用于氯离子含量超过25×10-6kg/L(25ppm)的油品环境。
3.2 全接液式内浮盘。
解释:目前,内浮顶储罐的设计标准只有组装式内浮顶的设计标准,对全接液式内浮顶没有相关的设计标准。因此请SEI、LPEC和北海炼化等根据应用经验,对部分重要参数进行了规定,以供企业在改造过程中参考执行。
3.2.1全接液内浮顶浮盘整体结构应保证足够的稳定性,满足强度和刚性等要求。
3.2.2浮力单元装配结构,箱板之间的密封应选用耐油性材料且用螺栓连接。
3.2.3浮顶外圈边缘板材质为304不锈钢时,厚度不小于2.5mm。
3.2.4全接液内浮顶浮盘的结构设计,应能防止使用中箱体之间的密封性能降低或失效。
3.2.5装配式内浮顶的设计浮力不应小于其自重的2倍+密封装置与罐壁的摩擦力。其中全接液内浮顶的设计浮力不小于自重的 2.5 倍+浮顶上升时产生的摩擦力。当采用高效全补偿弹性密封装置时,应在边缘密封气相空间和内浮顶上方气相空间之间设置气相压力平衡设施,控制二者之间的压差低于设定值;如果采用密闭式内浮顶储罐(即带氮封不设置通气孔)时,内浮顶结构设计时应考虑罐内浮顶上部气相空间压力对内浮顶厚度方向的挤压作用。
解释:如果高效全补偿密封装置的气密性非常好时,全补偿密封滑动弹力板下侧液面以上的气相空间压力与浮顶上部的气相空间的压力始终存在较大的压差,这个压差值接近于(弹力板下侧液面以上的气相空间存在一定的微正压,这个微正压是在液面上升至浮顶下表面时开始建立起来的)内浮顶储罐的气相空间压力,如果按照储罐气相空间压力2000Pa考虑,为了平衡压差,内浮顶的浸没深度需要增加200mm(按水的密度计算,如果按照汽油密度计算,浸没深度需要增加285mm)的浸液深度。这个浸没深度已经大大超过了内浮顶的高度,即液面超过了内浮顶上表面,其结果是造成内浮顶的沉顶事故。因此,这个压差必须消除掉才能保证内浮顶安全运行。
4. 密封设计和安装。
4.1 装配式内浮顶边缘构件与储罐内壁的环形空间应设置密封装置。密封装置应符合GB31570要求,至少能补偿±100mm的环形间隙尺寸偏差,具有良好的密封性能。
4.2 普通密封橡胶带所用材料应符合HG/T2809、SH/T3194等要求。密封用泡沫填充材料宜符合SH/T3194、GB/T10802等规定。
4.3全补偿弹性密封装置的一次密封,当采用滑动弹力板式密封时,滑动弹力板厚度应为0.5~1.0mm,材料一般为S30110,并为全硬化(H)状态,符合GB/T3280要求。内浮顶正常漂浮状态下,滑动弹力板应插入液面100mm以上。滑动弹力板与浮顶之间应有可靠的电气连接,当没有可靠的电气连接时,应采用截面积不小于10mm2的软铜电缆线进行连接,沿内壁间距不宜大于3m。
全补偿弹性密封隔膜选用高分子耐苯耐油材料(聚四氟乙烯乳液涂覆玻璃纤维布),耐温-30℃~+250℃,耐酸碱及有机溶剂,厚度不小于0.25mm,拉伸断裂强力、断裂伸长和撕裂强力不低于JC/T171.2中规定的Ⅰ类要求,且整个密封圈只允许搭接一次。
解释:采用全补偿弹性密封装置的钢板不宜太厚,弹性钢板一般为S301不锈钢,板太厚弹力过大,一是增大了摩擦力,二是容易损伤罐壁和弹性板本身,欧盟标准《EEMNA159》一般要求厚度为0.5~1.0mm。
4.4全补偿弹性密封装置安装完成后应进行气密测试,水运时可向边缘密封空间内充压300Pa,保压30分钟,压力下降不高于15%。
操作方法可参照以下方式:浮盘整体安装完成后,通水试运行时进行气密性检测(内浮顶试水试验刚完全起浮时约2.1米左右),对一级密封进行气密性检测。可利用自动泄压阀位置加装进气口、测试口法兰,或者采用在边缘板开孔等方式,安装好进气及测试设施,使用充气设施(打气筒或其他方式)向一次密封空间内充入空气,同时观察压力表示数,当显示为300Pa(或30mm水柱),关闭进气阀持续观察30分钟,其压力值下降不高于15%。
5.设计寿命。
装配式内浮顶的使用寿命不宜低于16年,密封装置等易损件的使用寿命不宜低于8年。
6. 新浮盘安装验收要求(VOCs检测)。(设备专业)
浮盘和密封安装后应按照GB50128、GB50074、SH/T3007的规定检验外,还应增加VOCs检测要求,并编制详细验收方案。
6.1 排放检验指标。
6.1.1未实施密闭收集改造的储罐,新安装的内浮盘,静止状态VOCs检测值不超过800mg/m3,收油状态不超过1000mg/m3。运行第二个周期不超过2000mg/m3。(设备专业)
解释:本条款根据北京和天津等地区VOCs检测数值,补充了浮盘安装后油气检测的要求,以检验浮盘和密封制造和安装质量。运行周期按照储罐全面清罐检查时间界定,一般情况下,3-4年为一个周期。
6.1.2地方标准严于上述要求的,按照地方标准执行。
6.2 取样点应至少选取以下两个部位,并参考风速、罐内温度、环境温度等确定。
6.2.1浮盘与罐顶中间位置;
6.2.2罐顶中央通气孔或呼吸阀处。
6.3检测方式。
6.3.1 首次进油7天以后,且储罐收付4个周期以上。
6.3.2 检测应安排在储罐收料过程中,分别在浮盘处于低位(高于浮盘落地高度)、中部、高位(小于安全高度)时,在每个位置取样检测不少于3次、取平均值。
6.3.3 储罐检测应在落实安全防范措施后,方可实施。
四、密闭收集改造
储罐密闭收集改造应严格遵照GB50341等规范要求执行。涉及专业性较强的核算时,应请原设计单位或有相应能力的设计单位核算后方可实施。
1.储罐密闭改造设计。
1.1 密闭改造的储罐,设计压力不宜超过原储罐的设计压力。当需要提高设计压力时,应重新校核罐壁、罐顶和罐底的强度。
1.1.1 储罐改造应以储罐罐体不被提离为原则确定储罐的设计压力,具体可参照GB50341附录A等内容,根据储罐现场实测数据对罐内的举升力重新核算。
1.1.2 实施密闭改造后,储罐内压产生的举升力不能满足设计要求时,储罐应进行加固处理。锚栓和锚固附件的相关设计要求参照GB50341附录A执行。
1.1.3 能否采用设置锚栓的加固方式以及锚固力的大小等,企业应视现场条件和储罐基础结构,与设计土建专业共同确定。
1.2 罐顶核算。
1.2.1 储罐改造应根据原罐顶设计的许用均布外载荷和实测结果,核算罐顶的稳定性。
1.2.2 罐顶确需增加载荷时,应对罐顶和罐壁的强度和稳定性进行校核,并根据校核结果采取适当的加固措施。
1.2.3 当罐顶设置油气回收增设呼吸阀、阻火器和切断阀门等附属设施并需要罐顶支撑时,应尽量将这些附件分散布置,其支撑点尽量靠近罐壁设置。
1.2.4 加固后罐顶稳定性校核可采用有限元数值分析法。
1.2.5 当罐顶载荷增加较多时,除了对罐顶进行校核外,还应校核罐壁稳定性。
1.3 罐顶与罐壁连接核算。
1.3.1 除特殊要求外,常压储罐顶板与罐壁包边角钢仅在外侧连续角焊,焊脚尺寸不应大于5mm,内侧不得焊接。
1.3.2 储罐密闭后需要在罐顶设置紧急泄压设施,泄放量按照API 2000计算。
1.4 储罐密闭收集改造,通气管(孔)或通气窗等改造应参照GB50341、《炼油轻质油储罐安全运行指导意见》等相关规范和要求执行。
1.5 内浮顶储罐改造,应根据储罐罐体厚度实际检测结果测算,严禁用原设计值代替实际检测数值。
2.工艺及管道设计。
2.1工艺设计。
2.1.1不同油气收集系统共用油气回收(处理)装置时,应避免系统之间的相互影响。储罐收集不应与污水提升及污水处理设施、工艺装置储罐及设备、酸性水罐等共用油气收集系统。
2.1.2储罐油气收集连接方式优先采用非直接连通方式(包括单罐单控、单呼阀方案),逐步取消气相平衡管直接连通方式;采用直接连通共用切断阀方案时,连通储罐应为同罐组内储罐,连通储罐的数量应符合下列规定:
1)单罐容积大于等于3000m3、小于等于5000m3的,连通储罐数量不宜超过6台;
2)单罐容积大于5000m3、小于20000m3的,连通储罐数量不宜超过2台;
3)单罐容积大于等于20000m3,不宜采用直接连通方案。
2.1.3罐顶油气回收系统宜单独收集处理,经安全评估并按照重大变更履行相关程序,落实技术、操作、应急等措施。
1)油气回收系统进独立的RTO、RCO等油气回收处理设施时,按照《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求(试行)》执行。
2.2 气相连通管道设计。
2.2.1 气相收集支管道。
1)储罐的油气支管道应从罐顶沿罐壁敷设至储罐底部,与罐区的油气总管连接,保证油气支管道具有足够的柔性。
解释:储罐之间相连的油气收集或平衡支管道,如果采用罐顶部直接连接方式,存在事故状态下收集管线位移变化对相邻储罐造成机械破坏的风险,因此规定收集支管线采用从罐顶下到罐底的设计,最大限度减少事故影响。
2)罐顶油气支管道的支托设置应兼顾罐顶的设计载荷,不应超过罐顶允许的许用均布外载荷。
2.2.2 油气收集总管。
1)罐组内总管宜采用地上敷设,坡向设置,坡度不宜小于2‰,在低点设置排凝(液)及收集设施。
2)当储罐区的油气总管采用管架敷设时,油气总管应采取限制位移量过大或加固措施。
五、运行维护
1. 运行管理。
1.1 完善工艺监控指标。
1.1.1 完善工艺介质出装置监控指标。进入常压轻质油品储罐的工艺介质,出工艺装置的温度不应大于40℃或应低于闪点5℃。
1.1.2工艺介质的蒸气压应根据物料性质、生产工艺特点等确定,轻石脑油、拔头油等采用常压储罐储存时,蒸气压≯88KPa(37.8℃)。
解释:根据前期调研的情况,部分企业的轻质油组分没有相应的控制指标,出装置温度、蒸气压已经超过储罐的设计值,这些介质,无论采用何种密封都将难以到达效果。因此,制定该条款对企业操作进行约束。
1.1.3 储存高温沥青、渣油和蜡重油的储罐,应避免柴油及以上轻组分进入储罐。
1.1.4 加强装置开停工或运行异常期间的收付油管理,必要时对收集污油、不合格产品的储罐,增加相应的预处理措施、临时收集处理设施等。
1.1.5储罐运行应严格按照操作规程执行。
1)内浮顶储罐浮顶起浮前收油管道流速不应大于1m/s,起浮后收付油管道流速不应大于4.5m/s。
2)含油污水储罐、酸性水储罐等要及时去除上部浮油,减少VOCs排放。
3)原则上,收付油期间应停止罐顶所有作业,如有检测或特殊工作需要,登罐人员必须佩带相应的防护设施,做好监护,确保安全。
1.1.6装置开停工期间、生产波动或事故状态时,应做好出装置物料监控,采取措施避免对储罐和VOCs收集设施产生较大冲击。
2. 检测监测。
2.1 储罐VOCs检测。
未实行密闭收集处理的储罐,应定期开展检查、检测,检测标准参照GB31570执行,内浮顶罐采用与“设备与管线组件泄漏检测”相同性能的便携式探测仪器检测,或符合技术规范要求的其他检测仪器。
解释:由于国家和地方检测标准规定的比较宽泛,目前企业检测方法、检测部位等不尽一致,数据的代表性、可比性不高,为统一管理和提高数据的可靠性,特制定本条款。
2.1.1 检测点至少选择罐顶中央通气孔/呼吸阀位置处、检尺口下100mm位置2个位置,并在环境风速小于3m/s的气象条件下进行检测。
2.1.2 检测方法。
1)在指定的检测周期内,检测至少需覆盖储罐收油、静止两种工况,上午、下午两个时段。
解释:如七天作为一个检测周期,七天内包括了收油、静止两种工况,时间选择某天上午8:00、当天或另外一天下午14:00,分别检测。
2)采集的样本数每个点不少于3个检测数据,计平均值,采样间隔时间为5分钟左右。
3)常用检测方法。火焰离子化便携式检测器(FID,以甲烷为校准标准气)现场分析方法、气相色谱分析仪分析法,以及符合技术规范要求的其他仪器。
2.2 设备检查。
2.2.1 设备附件检查。
1)常压储罐呼吸阀、紧急泄放阀等安全附件的超压宜为定压10%,回座压力宜为定压15%。安全附件的泄漏量不低于AP12000要求。
解释:根据前期调研的情况,常压储罐的呼吸阀、紧急泄放阀本体泄漏严重,即使采用密闭收集的方式,储罐VOCs仍超标。按照API2000规定,设定压力的75%时测定阀门的泄漏量,最大允许的泄漏量值为:阀门尺寸≤DN150:最大泄漏量为0.014m3/h;阀门尺寸>DN150且≤DN400:最大泄漏量为0.142m3/h;阀门尺寸>DN400:最大泄漏量为0.566m3/h。
2)新安装的呼吸阀、泄压人孔,供应商宜按照ISO28300/API2000的要求对上述指标进行检定测试,企业应要求供应商提供泄漏量测试 告、定压 告等;在现场安装前宜进行定性检定,检测定压值、回座压力值及定性检测泄漏量等。
3)在运的呼吸阀、泄压人孔应定期进行定性检定,发生故障、全面清罐(3-4年)时须进行检定,标准不低于ISO28300/API2000要求。
2.2.2 内浮顶储罐浮顶上部气相空间可燃气体浓度超标(大于爆炸下限的50%)的储罐,经检查确因设备原因的要及时安排停运检修
1)没有设置氮封设施的轻质油储罐每月检测不少于1次,设置氮封措施的储罐可适当延长,但至少每季度检查1次。
2)重点检测内浮顶拱顶和浮顶之间气相空间(检测部位宜接近浮顶),检测点应具有代表性。
2.2.3 未实施密闭收集的储罐,内浮顶在使用进程中至少每6个月进行一次通过罐顶透光孔作目视检查,内浮顶罐浮盘上的开口、缝隙密封设施,以及浮盘与罐壁之间的密封设施在工作状态应密闭,记录应保存1年以上。
3. 检修维护。
3.1全面清罐检查。
3.1.1 清罐检查。应全面检查边缘构件、浮管(或浮箱)、主梁和副梁、盖板及压条、连接件、支柱、密封装置、静电导出装置、自动通气阀、导向及防旋转装置、量油采样口、内浮顶人孔等各附件的完好情况,并做好记录。
3.1.2 组装式浮顶检查。直馏石脑油和经碱洗的催化汽油因含氯离子和碱液,对铝材、304材料有较强的腐蚀性,应重点检查储存该类介质的储罐浮顶情况。
3.1.3 内浮顶密封不能满足要求的应及时进行检修、更换。
3.2 储罐检修。浮盘检修或更换完成,储罐充水试验应按照SHS01012要求执行,同时参照新建浮盘和密封的要求,首次投用后进行VOCs检测。
六、其他
1. 本意见由工程建设有限公司、洛阳石化工程公司、青岛安全工程研究院、北海炼化等单位编制,炼油事业部和青岛安全工程研究院负责统稿。
2.引用的规范和标准。
《石油化工企业设计防火标准》(GB 50160)
《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570)
《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571)
《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB 37822)
《石油库设计规范》(GB 50074)
《立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范》(GB 50128)
《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》(GB 50341)
《通用软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料》(GB/T 10802)
《不锈钢冷轧钢板和钢带》(GB/T 3280)
《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T 3007)
《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》(SH 3009)
《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》(SH/T 3046)
《石油化工储罐用装配式内浮顶工程技术规范》(SH/T 3194)
《常压立式圆筒形钢制焊接储罐维护检修规程》(SHS 01012)
《浮顶油罐软密封装置橡胶密封带》(HG/T 2809)
《炼油轻质油储罐安全运行指导意见》
附件1
炼油储罐VOCs治理安全管理现状调研情况
为做好常压储罐VOCs治理安全环保工作,事业部对企业的现状进行了摸底,邀请安工院、洛阳院和北京院等设计单位,以及部分企业对储罐治理过程中存在的风险进行了分析,有关情况如下:
一、基本情况
28家炼油企业4137台储
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