浮顶油罐沉盘原因分析预防措施

篇2：氯碱聚氯乙烯分馏工段特点常见事故预防措施

一、生产特点

分馏是聚合的前道工序,也是生产氯乙烯单体生产的最后工序。分馏过程系统压力一般控制在0.25~0.55MPa,其尾气吸附后情性气体经减压后放空。当发生故障或操作不当时,就会发尾气跑料。氯乙烯与空气混合,会形成易燃易爆气体,一旦遇上火源就会立即爆炸。

高沸残液1,l--二氯乙烷如不回收,放入下水道,一遇上火源也会着火或爆炸。因此生产者必须了解本工段的这些生产特点,确保本工段的安全操作。

(一)易燃易爆

除了氯乙烯之外,高沸残液1,1--二氯乙烷闪点14--21℃,自燃点413℃,与空气混合后爆炸的范围为6.2--16%一般氯乙烯的易燃易爆性质人们较为重视,而1,l--二氯乙烷经常被人们忽视。

(二)有毒有害

同样,除了氯乙烯是有毒、有害物质外,1,l--二氯乙烷对人体也引起中毒症状.它

由呼吸道吸入体内,刺激粘膜,如浓度较高时会引起急性中毒呈现麻醉状态,严重中毒时可昏迷致死。急性中毒前期有头痛、恶心等症状。长期接触会引起慢性中毒,一般出现的症状为皮炎和肝肿大。

(三)易堵塞

氯乙烯精馏过程中存在少量水分,由氯乙烯与氧生成的过氧化物,能被水水解,产生氯化氢、甲酸、甲醛等酸性物质。从而使钢质设备腐蚀,产生铁离子Fe3+。铁离子在氯化氢和水存在时,又促进氯乙烯的氧化过程,生成更多的过氧化物。这种过氧化物会引发氯乙烯聚合,生成聚合度较低的氯乙烯。最终造成低沸塔盘构件堵塞而被迫停车清理。

(四)易结焦

高沸塔加热釜温度控制过高,不但易使塔底馏分中的高沸物蒸出,使塔顶馏分(作为高纯度精氯乙烯单体)的高沸物含量增加而影响质量;还会使蒸出釜列管中液面下降,液体蒸光,导致多氯烃的分解、炭化和结焦,影响塔的稳定操作和连续正常运行。

二、安全操作要点

(一)氯乙烯脱水

1.机前预冷器借0℃盐水间接冷凝氯乙烯中水分,每班放水3—4次。

2.全凝器冷凝后的液相氯乙烯与水借重度差分层脱水,每班放水1—2次。

3.中间槽和尾气冷凝器分层脱水,中间槽底部放水每班放1—2次。

4.液态氯乙烯固碱脱水,废碱每班放一次,定期对固碱干燥补加固碱。

(二)严格控制高沸塔加热釜温度和液面,不让液面蒸干。

(三)开停车操作注意事项

1.单台设备检修前必须关闭气、液相进出口阀门,并用氮气置换设备内氯乙烯气。有液体的设备先将液体放尽,(即压力放平)。然后按上法进行排气,排至取样分析氯含量小于0.2%以下为止。经检修后的设备开车前用氮气排放,直到分析其中含氧气含量小于3%以下。

2.系统大检修,设备内剩料集中到最后氯乙烯贮槽,用泵或汽化槽送至聚合计量槽进行聚合,绝对不能放入大气和下水道。然后按上法进行排气,检修结束并车前也用氮气排气,取样分析其中氧气含量小于3%以下方可投料开车。

3.设备和管道调新,在开车前对设备要试压查漏,管道和法兰等结合排气时进行查漏,待设备和管道等无泄漏时方可开车。

三、常见事故及预防

精馏系统操作的常见事故归纳如下。

1.低沸塔下料波动

(1)产生原因①加热釜蒸发量过大;②平衡管堵塞;③全凝器下料管堵塞或结冰;④尾气放空量大;⑤切换吸附器时进口阀开启太快;使底沸塔压力波动。

(2)预防措施①调整加热水温度和水量;②疏通平衡管;③用热水或氮汽吹扫;④减少放空量;⑤注意吸附器切换操作。

2.低沸塔系统压力突然升高

(1)产生原因①尾气放空自控仪表故障;②盐水泵电源跳闸停水;③切换吸附器时未开口阀或停用时未并尾气放空旁路阀,④切换尾冷凝器时来并进口阀,或固液单体逸出造成尾气放空管结冰。

(2)预防措施①检修议表或切换手动;②再启动泵运转;③开启上述阀门;④检修和凋换上述阀门,用热水或蒸汽吹扫堵塞的管道。

3.低沸塔系统压力突然下降

(1)产生原因①尾气放空自控仪表故障;②吸附器泄漏;③压缩机电源跳闸。

(2)预防措施①检修仪表或切换手动放空;②停吸附器检修;③关闭尾气放空阀。

4.尾气放空量剧增

(1)产生原因①压缩机送气量剧增;②氯化氢纯度低、转化率差或乙炔过量;③冷凝效果差;④切换尾气冷凝器时调错阀门;⑤低沸塔釜蒸发量过大,⑥低沸塔塔顶温度过高,⑦尾气放空自控仪表故障。

(2)预防措施①通知压缩机均匀送气,②与合成系统联系;③通知冷站降低冷冻盐水温度,提高盐水压力或排除不凝性气体,④检查和调整上述阀门,⑥调整加热水温和水量;⑥调整冷冻盐水水温和水量,检修仪表,切换手动阀。

5.尾气冷凝器不下料而造成尾气跑料

(1)产生原因①尾气冷凝器下料管堵塞,②尾气冷凝器结冰堵塞;③切换尾气冷凝器时未开进口阀;④低沸塔釜蒸发量过大。

(2)预防借施①用热水或蒸汽吹扫,或停车清理;②切换化冰;③开启进口阀,④调整加热水温和水量。

6.高沸塔压力突然升高

(l)产生原因①下料贮槽内单体已满;②下料贮槽平衡阀或进料阀未开启;③成品冷凝器盐水阀自控故障或泵电源跳闸;④塔内有惰性气体。

(2)预防措施①切换备用贮槽进料;②开启平衡阀、进料阀;③开启盐水旁路手动阀,再启动盐水泵运转;④排除隋性气体。

7.高沸塔釜液面上升

(1)产生原因①液面计被炭化物堵塞;②加热釜传热效果差;③回流量大或塔釜温度低;

④成品冷凝器效果差,造成高沸塔压力上升。

(2)预防措施

①检查并清理液面计;②停车清理塔釜列管;③调整回流量或塔釜温度;④调整冷冻盐水水温、水量或压力。

篇3：燃料油罐清洗作业安全技术方案

一、油罐清洗要领书

(一)概况

公司现决定对T8681油罐进行COW封闭式机械清洗作业。

(二)施工任务

1、《油罐清洗合同》,编号:

(三)技术文件

1、GBJ128-90《钢制油罐施工及验收规范》

2、GBJ235-82《工业管道施工及验收规范》

3、SHJ12-89《石油化工企业管道布置设计通则》

4、Q/SHS0001.1——20**《安全、环境与健康(HSE)管理体系》

5、《COW施工和操作方案》

二、油罐清洗组织与管理

(一)组织及安全机构

1、经理及安全总监:

2、现场安全负责人:

3、现场作业管理:

4、现场作业操作人员:

5、后勤保障人员:

(二)原材料的使用计划。

1、本工程用惰性气体由甲方供给。

2、水清洗用水量约为60m3

3、本工程用电、蒸汽由甲方供给。

(三)主要设备

机泵装置,抽吸装置,油水分离槽,清洗喷射机,管道器材,阀门等。

(四)作业过程管理

1、作业前与生产单位共同进行现场确认。

2、现场确认后进行临时设备管道安装、铺设、操作及运行。

3、清洗运行管理:每隔2小时记录进行操作记录

4、水的排放:含油污水经过处理,由甲方处理。

5、竣工验收

(1)罐内检查,干净、无杂物、达动火条件,作业现场清扫干净,做到工完料净场地清。

(2)竣工验收,竣工后10天内,甲方现场代表组织相关人员与我公司共同对工程进行验收、确认、签证。

6、淤泥的堆放及搬运方式

COW工程清洗过程中的滤渣装袋暂集中堆放于过滤器旁;待开罐后清出的罐底砂、铁锈等固体物一起,装袋运至或甲方指定地点填埋。

三、COW安装、操作作业

(一)作业前的准备

1、COWS设备的运送及吊卸准备

(1)载货汽车:10--20吨平板车2辆。

(2)起重机:35吨起重车1辆。吊车由甲方提供。

2、油罐清洗作业盲板加装的确认

3、、油罐进出管线由甲方负责安排在水清洗前加好盲板,并提前2天与甲方协商落实,由甲方生产单位出盲板图并经技术确认。

(二)临时设置设备、管道、器材

1、器材的搬入:主要使用器材须按照临时敷设管道图吊卸布置,一次卸装到位,并分散放置。

注意:

①起重作业场地,挂“起重作业”警示牌1块。

②在临时通道附近,挂“临时通道,注意安全”警示牌1块。

③操作人员作业前须经安全教育,并经安全教育考试合格方许施工。

④搬入器材要整理、整顿,妥善保管。

⑤严禁轻物乱堆、乱放、投掷,避免伤人。

⑥平均风速15米/秒以上时,严禁高处、起重作业。

⑦发生地震4级以上时,中止全部作业,进行现场巡查。

2、COWS机器、管道的配置与安装

(1)配置总则与组装顺序

按照临时敷设管道图配置器材。组装作业,先从COW装置、过滤器、油水分离槽等难以移动的重物的管嘴进行,然后是主管、支管的顺序连接。器材的配置,从离器材放置地由远及近,依次进行,安装清洗机和全面气密。

(2)地面管道、设备安装连接。

①水、电、风、气系统的安装。②管道布置、连接、气密。

(3)电线布线:电线应避免车辆的碾压。

(4)水管道安装

工业水管线接管引至油水分离槽。

(5)管道安装完毕后的全面检查及气密

(6)机器的试运。

(三)残油移送

1、将T8681油罐中的重油泵至甲方指定的T8682油罐。移送路径从T8681的脱水口(DN80)到T8682

(四)水清洗作业

往水槽内中注入水,注水量约50m3,边使水循环,边用清洗机喷射清洗,直至将整个油罐内部完全清洗干净。含油废水由甲方处理,浮油回收到甲方指定的油罐。

注意事项:①打开人孔前通知生产单位。②经现场确认后打开人孔

(五)检修孔的开放及换气

温水清洗工程结束后,为清理、清扫油罐内部,须打开检修孔进行换气。

(六)罐内部清扫

1、经COWS、水清洗作业后,罐内残留的砂砾等固体物,须进行罐内清扫。

2、操作要领:①现场确认照明及淤渣搬出方式。②残水移送至生产单位指定位置。③进行残余淤渣收集并处理。

2、注意事项:

①、确认罐内状况、气体分析合格后方可再作业。

②、进罐作业须严守进罐作业安全事项。

④、罐内人员须穿戴防静电服装、橡胶手套。

⑤、使用无火花工具和防爆照明。

(七)最终清理清洗

刷洗油罐附着物。

(八)解体、拆除作业

1、罐顶管道:罐顶管道的拆除安排在换气及油罐内部清理清扫之前。管道内残存油水,在打开检修孔之前,须清除到清洗油罐内。

2、清洗油供油管道:使抽吸槽内保持负压状态,打开清洗油供给罐附近的排气阀进行回收,把管内清洗油回收到抽吸槽内或移送目的油罐。

3、回收管道:移送及废油管道:须预先准备1个足够容量的油水承接盘,以便承接回收油罐止回阀与总阀间的油水。

4、COWS装置周围管道的解体,在拆除电线、软管后进行。解体前,将该管道内的油水回收到抽吸装置内。

5、各类安全警示牌的拆除和整理。

6、解体器材的清扫和整理:解体器材均须进行内部清扫。故障器材须作好标记并记录。

(九)器材的运出:采取与运进时相同方法。

(十)作业现场的清扫:清扫整个场地。

四、安全管理措施

1.严格按照HSE管理体系和甲方《安全生产管理标准》组织清洗作业和操作管理,落实项目安全责任人。

2.在防火墙内使用各类电气机器、工具类必须是耐压防爆的,作业区内严禁动火。

3.执行《防止H2S中毒安全管理规定》,在拆罐壁人孔等作业时,须先办理安全作业票,落实好安全防范措施,才能进行作业。

4.起重吊装严格执行《起重作业安全管理规定》,吊装前对机具、电动设备等认真检查,确认安全才投入施工,吊装做到指定专人负责,统一指挥,明确分工,并安排吊装监护人进行过程监护。

5.起吊钢丝绳不能与电缆和尖锐物互相接触摩擦。吊装机具、索具必须符合安全使用要求,吊装物体摆放要平稳,细小或捆扎固定的物件必须使用吊篮。

6.执行《进设备作业安全管理制度》,认真做好作业过程安全监护工作,罐内作业禁止单人作业。合理安排作业人员作息时间,做好防暑降温工作。

7.作业用电严格执行《临时用电管理规定》。电源线绝缘良好,用电设备装漏电保护开关。作业照明用电执行有关安全电压标准。

8.作业人员高处作业应注意选好安全站位,作业前要认真检查作业环境,落实施工安全措施,防止高处坠落事故。高处物件必须放稳放牢,防止落物伤人。上下交叉作业必须设安全隔层。

9.作业人员必须按规定穿戴好劳保用品,上罐前取除人体静电,高空作业要系安全带。架上高处作业,每次对用架必须检查,确认安全可靠方能投用。

10.清罐工作要在经划定的区域内完成,进场施工机具、材料等按统筹规划排放整齐,不得阻碍消防通道和影响作业安全。加强作业过程安全管理,及时做好隐患整改工作。

11.两人以上同时作业指定一人负责安全,作业中认真做到“三不伤害”。特种作业人员持证上岗。

12.做好作业中的票证管理工作,做到票证齐全、有效,随时备查。

13.清洗作业中所涉及的电气设备全部用铜质接地线连接到铜质接地棒上,接地阻抗小于10欧姆。

14.清洗作业过程要做好环保工作,清罐过程要加强检查,防止油品的跑、冒、滴、漏。罐内剩余的残渣,需用塑料袋装好,运往废渣场填埋。清罐完毕,有少量含油废水加添加剂分解油组分后,并经生产单位安全环保人员检查同意后排入作业区含油污水管网。

施工安全技术方案

一、安全管理措施

1.严格按照HSE管理体系和公司《安全生产管理标准》组织清洗作业和操作管理,落实项目安全责任人。

2.在防火墙内使用各类电气机器、工具类必须是耐压防爆的。且作业区内严禁动火。

3.执行《防止H2S中毒安全管理规定》,在拆罐顶支柱、罐壁人孔等作业时,须先办理安全作业票,落实好安全防范措施,才能进行作业。

4.起重吊装严格执行《起重作业安全管理规定》,吊装前对机具、电动设备等认真检查,确认安全才投入施工,吊装做到指定专人负责,统一指挥,明确分工,并安排吊装监护人进行过程监护。

5.起吊钢丝绳不能与电缆和尖锐物互相接触摩擦。吊装机具、索具必须符合安全使用要求,吊装物体摆放要平稳,细小或捆扎固定的物件必须使用吊篮。

6.执行《进设备作业安全管理制度》,认真做好作业过程安全监护工作,罐内作业禁止单人作业。现场装设防爆风机,改善作业环境。合理安排作业人员作息时间,做好防暑降温工作。

7.作业用电严格执行《临时用电管理规定》。电源线绝缘良好,用电设备装漏电保护开关。作业照明用电执行有关安全电压标准。

8.作业人员高处作业应注意选好安全站位,作业前要认真检查作业环境,落实施工安全措施,防止高处附落事故。高处物件必须放稳放牢,防止落物伤人。上下交叉作业必须设安全隔层。

9.作业人员必须按规定穿戴好劳保用品,上罐前取除人体静电,高空作业要系安全带。架上高处作业,每次对用架必须检查,确认安全可靠方能投用。

10.清罐工作要在经划定的区域内完成,进场施工机具、材料等按统筹规划排放整齐,不得阻碍消防通道和影响作业安全。加强作业过程安全管理,及时做好隐患整改工作。

11.两人以上同时作业指定一人负责安全,作业中认真做到“三不伤害”。特种作业人员持证上岗。

12.做好作业中的票证管理工作,做到票证齐全、有效,随时备查。

13.清洗作业中所涉及的电气设备全部用铜质接地线连接到铜质接地棒上,接地阻抗小于10欧姆。

14.清洗作业过程要做好环保工作,清罐过程要加强检查,防止油品的跑、冒、滴、漏。罐内剩余的残渣,需用塑料袋装好,运往废渣场填埋。清罐完毕,有少量含油废水经分解油分后,经生产单位安全环保人员检查同意后排入作业区含油污水管网。

二、事故处理应急预案

(一)、安全职责

1、当发生突发性事故后,立即报告生产车间及有关部门。

2、组织力量对事故进行善后及处理。

3、协助生产、消防队等部门对事故进行调查。

(二)、发生事故原因

1、发生事故主要是由于员工责任心不强、安全措施不落实、违章操作及设备、器材老化引起故障。

2、清洗设备着火的主要原因是设备故障、电路短路引燃外溢的油汽。

3、清洗设备、管线漏油的主要原因是安装检漏不好、操作压力波动过大、温度偏高、垫片损坏破裂等。

4、油水分离槽冒油的主要原因是无人监护、流程错误流量控制不好、抽吸隔膜损坏不上量等。

5、发生设备、器材吊装高空坠物的主要原因是安全检查不严、吊装物品过重、捆绑不好及吊绳吊索老化断裂等。

(三)、防范措施

1、严格执行《安全生产管理标准》和《油罐区十大安全规定》,落实安全防范措施。

2、严格执行操作规程和工艺纪律,控制好罐内O2含量。

3、加强设备管线安装和拆卸、操作和使用、维护和保养、检漏和检查的管理。

4、严格吊装设施和器材安全检查。

5、严格劳保穿戴,非防爆区域关闭手机等非防爆通讯工具。

(四)、事故处理预案

1、清洗油罐着火的处理

1)事故发现者应立即向消防队报警、报告生产车间及厂有关部门。

2)在确保人身安全的情况下,关闭该罐进出口阀及与清洗设备相连的阀门,防止油品外流。

3)及时打开着火油罐相邻的消防喷淋水,使油罐温度得到控制。

2、清洗设备着火的处理

1)当清洗设备着火时,先报告消防队、公司及有关部门。

2)对火势较小的,要及时组织人员扑火,使火灾得到扑灭或控制。

3)在确保人身安全的情况下,关闭与设备相连阀门及油罐阀门。

4)向消防队报警,配合好消防队做好灭火工作。

3、清洗设备、管线漏油的处理

1)停止清洗作业,关闭相邻阀门,做好设备的维修。

2)关闭好罐区防水出口闸阀,防止油品漫延。如果有油品流出外面的下水道、明沟,要及时通知沿途动火点停止动火。

3)配合好车间做好事故的处理工作。

4、油水分离槽冒油的处理

1)立即停止关闭回收泵,调大清洗泵抽吸量,使油水分离槽液位下降;

2)密切注意抽吸槽,防止液位过高时液体流进真空泵;

3)待抽吸槽液位下降到大约中线时重新恢复清洗作业;

4)组织人力清理现场。

5、设备、器材吊装高空坠物的处理。

1)立即停止一切吊装作业,并报告现场管理干部及突发事故领导小组。

2)如有地面人员受伤,应立即送医院。

3)协助生产、消防队等部门对事故进行调查及善后处理。

4)组织人力清理现场。

清洗作业统筹表

工程号码:

T8681燃料油罐机械清洗工程

项目:T8681罐机械清洗

清洗时间(天)

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

办理进油罐区的

各项手续及证件

—

2

COWS设备与资料进场准备

—

3

COWS清洗设备运吊入现场

—

4

安装临时管道、试压

—

—

5

残油移送

—

6

温水清洗、浮油回收

—

—

—

7

处理废水及气体分析

—

8

罐内清渣作业及检查

—

—

—

—

—

—

9

拆除临时设置作业

—

10

全部设备器材外搬

—

环境因素、危害识别及风险削减措施登记表

作业内容:T8681罐机械清洗

危害识别人员:

作业地点:T8681罐区内

作业时间:**年**月**日至**年**月**日

序号

作业内容

主要危害或潜在事件

主要后果

关键控制措施

1

器材搬运

绊跌

人员受伤

戴好安全帽,穿好劳保服装

2

临时人孔板安装

罐内H2S浓度高

H2S中毒

立警告牌,佩带防毒面具,监护人在场,H2S浓度<10mg/m3

3

清洗设备运行

产生静电

静电火花

铜棒接地,配备灭火器,罐内注入N2确保O2<8%

4

临时人孔开放

工具产生静电

静电危害

使用防爆工具,监护受限空间入口

5

清洗作业

清洗后水排放

水质污染

经车间确认后排入含油废水系统

6

清渣作业

工具产生静电

静电危害

使用防爆工具,配备灭火器

7

残渣回收

油水分离槽冒槽

环境污染

水槽四周配备石棉布(或毛毡),挂警告牌,监护人在场

8

废渣处理

废渣掩埋

土地污染

运送至环保部门指定地点掩埋

9

废渣处理

废渣搬运

草皮污染

搬运过程中铺塑料纸保护

篇4：轻质油罐腐蚀防护措施

据调查数据显示,世界工业发达国家因腐蚀造成的经济损失约占当年国民生产总值的1.8%-4.2%左右。我国每年因腐蚀引起的损失估计达5000亿元,约占国民经济总值的5%。储油罐的腐蚀问题也是个老大难问题。储油罐腐蚀的加剧会造成储罐泄漏,并引发严重的爆炸事故发生。

金属储罐所储存的油品往往含有氢、硫酸、有机和无机盐以及水分等腐蚀性化学物质,加上罐外壁受环境因素影响,油罐的寿命会大大缩短。如果不能及时对金属油罐进行防腐处理,轻则影响油品质量,重则易造成油品泄漏,污染环境,而且容易造成火灾、爆炸。因此,对金属油罐进行防腐蚀处理是非常必要的。

一、轻质油罐的腐蚀特点及环境分析

轻质油罐主要是指储存汽油、柴油、煤油等轻质油品的储罐,挥发性高的轻质油品如汽油等比挥发性低的重质油品腐蚀性强,特别是在气相部位,腐蚀更严重。这类油料储罐的罐体外壁容易发生化学腐蚀,油罐内部则容易发生其余几种形式的腐蚀。由于氧在轻油中的溶解度很高,一部分溶解氧可以进入罐底水中,所以罐底仍存在轻度的电池微腐蚀和氧浓差电池腐蚀。而且这类油料储罐的具体腐蚀情况也随介质的不同。另外,石油产品尤其是轻质油品在其生产、储存、使用时常常发生磨擦、冲击、碰撞、挤压,在油罐喷射、晃动、加注、冲洗等过程中,极易产生大量静电荷并引起静电燃爆,此类破坏是十分危险的。下面对轻质油罐的不同部位的腐蚀环境进行分析(见下图)。

油罐的内腐蚀与储存介质的种类、性质、温度和油罐形式等因素有关。油罐内部存在两个腐蚀环境,一个是液相,一个是气相。对于温度小于100℃且存在水相的油罐,液相又分为两层,除油层外在油罐底部通常有水层。对于固定顶油罐,内部各部位腐蚀特点如下:

罐顶及罐壁上部。这个部位不直接接触油品,属于气相腐蚀。根据大气腐蚀机理,其实质属于电化学腐蚀范畴,腐蚀是通过冷凝水膜,在有害气体如S02,C02,H2S,02等的作用下,形成腐蚀原电池。由于水膜薄,氧容易扩散,耗氧型腐蚀起主导作用。在罐壁气液结合面处的腐蚀,是氧浓差电池条件下的腐蚀,是罐壁腐蚀最严重的部位之一。自支撑固定顶在高应力区域有时存在应力腐蚀。

罐壁中部。罐壁中部直接与油品接触,其腐蚀主要是油品的化学腐蚀,这个部位腐蚀程度最轻。但对于液位经常变化的油罐,气液结合面处的腐蚀比较严重。罐壁下部和罐底板上表面。这个部位是油罐内腐蚀最严重的部位,主要是电化学腐蚀。由于储存和运输过程中水分积存在罐底板上,形成矿化度较高的含油污水层,造成电化学腐蚀。通常含油污水中含有CL-和硫酸盐还原菌,同时溶有S02,C02,H2S等有害气体,腐蚀性极强。在罐壁下部和罐底板上表面油水结合面处,存在浓差腐蚀。当底板上设置加热盘管时,由于温度和焊接形成的电偶因素会加剧局部腐蚀。由于罐底存在向外的坡度,因此在罐壁和罐底结合处,腐蚀最严重,是防腐重点保护区域。罐底板上表面除了存在均匀腐蚀外,局部腐蚀(特别是点腐蚀、坑腐蚀)非常严重,是造成底板穿孔的主要原因。

裸露的固定顶和罐壁。属于大气腐蚀。根据大气腐蚀机理,其实质属于电化学腐蚀范畴,腐蚀是通过冷凝水膜,在有害气体如S02、C02、H2S、O2等的作用下,形成腐蚀原电池。由于水膜薄,氧容易扩散,耗氧型腐蚀起主导作用。工业大气和海洋大气条件下,腐蚀最为严重。

油罐底板下表面。主要为土壤腐蚀和水腐蚀。另外,由于基础中心部位和周边的透气性存在差别,也会引起氧浓差电池,中心部位成为阳极而被腐蚀;地下的杂散电流也会加剧底板腐蚀;接地极可引起电偶腐蚀,采用锌接地极可以有效减小电偶腐蚀。此外,在油罐内部结构不密闭处,如间断焊焊缝处,存在缝隙腐蚀。

二、腐蚀机理分析与讨论

金属的腐蚀都是在两种或两种以上的因素影响下发生的,轻烃储罐的腐蚀也是这样。由轻烃液体中所含的水分引起的电化学腐蚀由于生产的需要,轻烃中掺有少量的水,在涂层破坏的地方,铁与水发生如下电化学反应:

在通常情况下,以上电化学反应的速率不是很快,达不到以上所提到的0.4~1.4mm/a这样高的速率。那又是什么原因使得罐壁的腐蚀速率如此之高呢?这应从电偶腐蚀的角度来分析。当防腐涂层被破坏的时候,裸露的金属电位较负(铁的标准电极电位是-0.44V),而涂层的电极电位却比较正,这样裸露的金属与涂层之间就形成了一个腐蚀电池。阳极是被破坏的涂层下裸露的金属,阴极是没有被破坏的涂层。特别要强调的是,这里所形成的腐蚀电池是大阴极、小阳极,在这种情况下腐蚀速率将会成倍增加,以致出现了上面所提到的较高的腐蚀速率。

由此可见,硫化氢腐蚀的最终产物是FeS。尽管FeS膜不溶于轻烃液体,但它却不具保护性,以上的腐蚀过程可以在膜下继续进行,而且腐蚀速度更快。

三、防腐现状及几种防腐措施

南通石油分公司有一部分轻油储罐由于使用年限长、腐蚀严重,防腐手段比较单一,大部分轻质油罐外壁采用刷银粉,罐底板刷环氧煤沥青漆,部分轻质油罐内壁刷导静电防腐涂料,存在着注重防腐材料,忽视基层处理的问题。由于金属基层除锈不彻底,刷漆后罐壁表面大面积返锈。在油罐防腐表面处理时,有条件的尽可能用压力为0.4MPa-0.6MPa的工业风进行喷砂除锈。在完全除去氧化皮、铁锈、焊渣、油污及旧漆,达到金属表面无氧化皮、无铁锈、无油、无渣、无灰、无水,露出金属本色,达到Sa2.5级后,在24h内喷涂防腐涂料。并要确保喷涂厚度,涂层外观没有流泪、汽泡、针孔、桔皮、起皱、刷痕、边界不清等病态。

针对以上现状问题,建议采取以下防护措施:选用好的防腐涂料保护。涂层保护对于轻烃储罐来说是最实用也是最经济的保护措施。涂层破损的原因多数是因为涂料附着力不好、涂层有针孔、耐溶剂性能差、抗轻烃液体渗透能力不好。因此,在涂料的选择上应遵循以下几项原则:优良的附着力;优良的抗渗透性;稳定的耐溶剂性(轻烃液体);良好的柔韧性和抗冲击性;良好的施工性,即流平性好、不流挂、表干时间适中。

为此,底层可采用环氧玻璃鳞片涂料,涂料中极薄的玻璃鳞片可以像鱼鳞一样平行于金属基体表面很致密的一层层的排列,液体和气体介质要想到达金属表面,必须像走迷宫似的绕过层层鳞片,以起到很好的隔离阻挡作用。这种涂料目前在欧美等国很受青睐,也是国内防腐专家大力推荐的优质涂料。

面层涂料建议采用导静电涂料,以便将罐内产生的电荷及时排除,保证储罐的安全。热喷铝+防腐涂料+导静电涂料。这种方法实际上就是在第一种方法实施之前,先在罐壁上用热喷涂的方法喷一层铝。这种方法有两大优点,其一是热喷铝与基体金属的结合力比有机涂料好;其二是铝对于钢质罐壁有阴极保护作用。

在涂层保护的基础上添加缓蚀剂。实践证明合理的添加缓蚀剂是防止钢铁腐蚀的一种简单而有效的方法。添加缓蚀剂的关键在于合理的选择。在含有水和H2S的轻烃液体中通常使用吸附型膜缓蚀剂,因为这种缓蚀剂分子中有极性基团,能在金属表面吸附成膜,并由分子中的疏水基团来阻碍水和去极化剂到达金属表面,从而保护金属。

适当增加腐蚀严重部位的钢材厚度。适当增加腐蚀严重部位如罐底和罐顶的厚度可以提高防腐能力,但不应超过钢板总厚度的20%。定期检查。做好每年至少一次的油罐外部检查,每年对油罐至少进行一次测厚检查。对腐蚀严重的储罐,如汽油、煤油等腐蚀严重的半成品罐采用一年一次开罐检查,发现问题及时修补。此外,在考虑经济性的前提下,可以考虑必要的材质升级。

篇5：石油工业泄漏预防措施

亡羊补牢,不如防患于未然。

实践证明,泄漏以后的治理往往需要付出成倍的代价。对生产设施采取积极的预防措施,可以有效地减少泄漏的发生,减轻其危害。因此,重视泄漏预防,进行超前投入,既有必要,又有经济效益。然而“有钱买棺材,没钱吃药”的现象在今天仍然比比皆是。

第一节泄漏产生的原因

石油工业中的泄漏产生的原因很多,归纳起来主要有以下几个方面:

一、人为因素

1.麻痹疏忽

由于市场经济的激烈竞争,为了降低成本,追求高额利润,人们急功近利,往往存有侥幸心理,有意忽视安全,如缩小安全系数、减免安全保护设施,各种“麻痹大意、疏忽”等造成的失误层出不穷;有时对急于投入生产的新技术认识有限,尚没有完全掌握伴随之而来的副作用,也会造成泄漏事故。

2.管理不善

管理和技术好比是人的大脑和手脚,缺一不可。管理的科学化甚至比技术更为重要,就像大脑比手脚更重要一样。生产现场的跑、冒、滴、漏正是其管理落后的标志,各种泄漏事故往往都能从管理上找到漏洞。

3.违章操作

违反安全规定,不按程序操作是造成泄漏的最重要的原因。由于操作人员工作不认真、想当然、技术不熟练、误操作造成泄漏事故的例子屡见不鲜。引起泄漏的错误操作通常有:操作不平稳,压力和温度调节忽高忽低;气孔、油孔堵塞,未及时清扫;不按时添加润滑剂,导致设备磨损;不按时巡回检查、发现和处理问题,如溢流冒罐等;误关阀门和忘记操作等。

二、材料失效

构成设施材料的失效是产生泄漏的最主要的直接原因。因此研究材料失效机理,是防止泄漏的有效手段。据统计,腐蚀、裂纹、磨损等是导致材料失效、造成泄漏的主要原因;此外,地震等自然灾害以及人为破坏也会引起破坏性泄漏。

1.材料本身质量问题

如钢管焊缝有气孔、夹渣或没焊透,铸铁管有裂纹、砂眼,水泥管被碰裂等。

2.材料破坏而发生的泄漏

如输送腐蚀性强的流体,一般钢管在较短时间内就会被腐蚀穿孔;输送高速的粉料,钢管会被磨蚀损坏;还有材料因疲劳、老化、应力集中等造成强度下降等。

3.因外力破坏导致泄漏

如不法分子在管道上打孔盗窃,野蛮施工的大型机动设备的碾压、铲挖等人为破坏;地震、滑坡、洪水、泥石流等造成管道断裂,车辆碰撞造成管道破裂,施工造成破坏。

4.因内压上升造成破坏引起泄漏

如水管因严寒冻裂,误操作(管道系统中多台泵同时投入运行,或关闭阀门过急)引发水击造成管道破裂。

三、密封失效

密封是预防泄漏的元件,也是容易出现泄漏的薄弱环节。

密封失效的原因主要是密封的设计不合理、制造质量差、安装不正确等,如设计人员不熟悉材料和密封装置的性能,产品不能满足工况条件造成超压破裂,密封结构形式不能满足要求,密封件老化、被腐蚀、磨损等。

所谓的“无泄漏”泵也不是绝对的。某油田输油泵投产时就用了磁力泵,没有动密封,但由于轴承损坏,窜轴磨坏玻璃钢隔离套,导致泄漏、着火事故。

第二节泄漏预防的措施

搞清了产生泄漏的原因,也就确定了防泄漏的措施。为了提高可靠性,就应该构筑起阻止泄漏的层层防线。

一、提高认识,加强管理

首先,从思想上,要树立“预防泄漏就等于提高经济效益”的认识。试想,泄漏轻则造成物料损失、停产,重则厂毁人亡,哪里还谈得上经济效益呢而预防则能起到事半功倍的效果。

其次,完善管理、按章行事,是防止泄漏的重要措施。

事实上,各种物质的泄漏往往都能从管理上找到漏洞。制定一套完善的管理措施是非常必要的,如“巡回检查制”;强化劳动纪律;经常对职工进行业务培训和职业教育,提高技术素质和责任感。职工要熟悉生产工艺流程和设备,了解、掌握泄漏产生的原因和条件,才能做到心中有数,以及早采取措施,减少泄漏发生。

第三,要加强立法,以提高管理者的责任。美国联邦法律规定,新建油罐必须采取防腐措施,按有关规范安装,并配置泄漏检测和冒顶报警装置,石油及化工产品储罐必须设置二次封闭;同时要求石油公司监测、报告油罐的泄漏,并进行泄漏预防及控制对策的研究。从1994年起,美国就要求新建和更新的管道必须设置智能清管器收发装置,对管道定期进行检测。对违法者予以重罚。

我国对锅炉压力容器的制造、安装和使用的管理,制定了《锅炉压力容器安全监察暂行条例》。应该进一步健全法制,加大执法力度。

但是,由于人的失误不可能避免,还必须依靠多种技术措施,进行综合治理。

二、可靠性设计

为减少泄漏的发生,在设计上应采取提高可靠性的技术措施。例如,航天器由上百万个零部件组成,又需要经受苛刻的条件,极易发生事故,但是由于对可靠性的高度重视,火箭上天前必须进行严格的热试车和测试检查,与航空、陆上各种交通工具比较,载人航天器有着最好的安全飞行记录。

1.紧缩工艺过程

可靠性理论告诉我们,环节越多,可靠性越差。

当前,化工行业将紧缩工艺过程作为提高生产装置安全性的一项关键技术,即尽量缩小工艺设备,用危害性小的原材料和工艺步骤,简化工艺和装置,减小危险物存储量。

2.生产系统密闭化

生产工艺中的各种物料流动和加工处理过程应该全部密闭在管道、容器内部,实现“搞油不见油”。

3.正确选择材料和材料保护措施

材料选用的正确与否,直接关系到设计的成败。材质要与使用的温度、压力、腐蚀性等条件相适应,能够满足耐高温、强腐蚀等苛刻条件。不能适应的要采取防腐蚀、防磨损等保护措施。

胜利油田乐安、单家寺等稠油热采油田的高压注蒸汽管道(350℃、17.5MPa),投用时间从45天~11年不等,在1994~1996年间接连发生管道爆裂事故。原因是国产20G碳钢缺少炉外精炼工艺,质量不稳定,不耐氢蚀以及水质差等。现改用15CrMo合金钢,并配合化学除氧等措施,解决了腐蚀爆裂问题。

另如在含硫化氢及硫蒸气腐蚀环境中,各种金属材料的耐腐蚀性铝的耐腐蚀性最好,且其机械性能和价格都使之成为高硫油加氢精制反应装置上密封垫的首选材料。

4.冗余设计

为了提高可靠性,应提高设防标准,要提倡合理的多用钢材,而不是挖空心思节约钢材,比如在强腐蚀环境中,壁厚一般都设计有一定的腐蚀裕量,重要的场合可使用双层壁。我国现行的结构设计标准安全度较低,应大幅度提高。

5.降额使用

对生产设施最大额定值的降额使用,是提高可靠性的重要措施。

设施的各项技术指标(特别是工作压力)是指最大额定值,在任何情况下都不能超过,即使是瞬时的超过也不允许。要综合考虑异常情况、异常反应、操作失误、杂质混入以及静电、雷击等引起的后果,比如要重视防震设计。如台湾石化公司为了防震,投资500亿新台币改善防震设施,在1999年9月台湾大地震中,没有发生油罐移位、破裂泄漏事故;而电力系统防震等级普遍较低,没经得起地震的考验,台中、协和两电厂的发电机组主汽机漏油引起火灾,造成大面积停电。

6.合理的结构形式

结构形式是设计的核心,是由多种因素决定的。为了避免零件的磨损,要有一个润滑系统,进而为了防止润滑油泄漏,尽量使用固体润滑剂。为避免设备和管道冻裂,须采取保温、伴热等措施。

中石化从本质安全管理和可靠度出发,提出球罐底部接管应最小化。在重要的泵、塔、容器等存在危险因素较多的地方增加遥控切断阀,采用双密封机械以及设置中压蒸汽灭火设施等。欧洲LPG(或C2、C3)球罐设计标准中要求,底部物料进出管线宜设一根,底部进出口阀门加设遥控电动切断阀,并放置于保护堤之外,发生泄漏时,不必到罐底切断第一只阀门。

如由上海石化与美国大陆谷物公司合资建设的金地液化气工厂,按API标准,配置了先进和周全的安全保障设施。2×50000m3大型低温常压液化气储罐采用安全系数很高的双壳体结构,外壳为500mm厚的钢筋混凝土整体水泥浇铸,是一座坚固的圆柱形防爆墙;低温罐底部和侧面没有一根管道,全部管道均由罐顶部出入;设置高液位报警及进出罐遥控切断阀连锁控制。

正确选择连接方法,并尽量减少连接部位。由于焊接在强度和密封性能上效果较好,应尽量采用焊接。

压力管道尽量采用无缝钢管,且宜采用焊接,但由于直径<25mm的管道焊接强度不佳,且易使焊渣落入管内引起管道堵塞,应采取承插管件连接,或采用锥管螺纹联接。对于强腐蚀性尤其是含HF等介质的易产生缝隙腐蚀的管道,不得在螺纹处施以密封焊,否则一旦泄漏,后果不堪设想。要考虑振动和热应力的影响,对于容易产生应力载荷的部位,应采取减震、热胀补偿等消除应力措施,防止焊缝破裂或连接处破坏而造成泄漏。

阀门内漏可能造成反应失控,可设两个阀门串连以提高可靠性。为防止误操作,各种物料管线应按规定涂色,以便区分。阀门的开关应有明显标志,采用带有开关标志的阀门,对重要阀门采取挂牌、加锁等措施。

如果泵输送的介质温度达到自燃点以上,应能遥控切断泵。

7.正确选择密封装置

密封结构设计应合理。采用先进的密封技术,如机械密封、柔性石墨、液体密封胶,改进落后的、不完善的密封结构。正确选择密封垫圈,在高温、高压和强腐蚀性介质中,宜采用聚四氟乙烯材料或金属垫圈。如果填料密封达不到要求,可加水封和油封。许多泵改成端面机械密封后,效果较好,应优先选用。

8.变动密封为静密封,也是密封技术的突破。如泵和原动机之间,使用磁力传动,取消密封结构,这种密封传动称为封闭型传动。还有封闭型谐波齿轮传动、曲轴波纹管传动等,但是主要的还是磁力传动。

磁力传动由内磁转子、密封隔套、外磁转子等零件组成,如同电动机的定子与转子之间被一层隔套隔开。当外磁转子受到外力作用而旋转时,内磁转子就在磁场的带动下而随外磁转子一起转动。

磁力传动结构简单,易于制造和装配,使用寿命长。如磁力泵,在80年代中期已成为屏蔽泵的调整产品,有稳定增长的趋势。此外,磁力传动还用于磁力釜、截止阀等地方。

9.设计应方便使用维修

设计时应考虑装配、操作、维修、检查的方便,同时也有利于处理应急事故和及时堵漏。开关设在便于操作处。阀门尽量设置在一起,空中阀门应设置平台,以便操作。有密封装置的部位,特别是动密封部位,要留有足够的空间,以便更换和堵漏。法兰和压盖螺栓应便于安装和拆卸,空间位置不能太小;对于容易出现泄漏以及重要的部位和设备,应设副线、备用容器和设备。

三、设置齐全、可靠的防漏安全装置

人们在与泄漏的斗争中,创造了许多预防措施和安全装置,如安全阀、压力表、液位计等预防装置,有效地减少了泄漏发生,保障了安全生产。

1.防爆泄压装置

当出现超高压力等异常情况发生时,安全设施是防范泄漏事故的最后一道屏障,如果这一道屏障失去作用,那么泄漏就将不可避免地发生。各类安全阀件要做到灵敏可靠,绝不能成了聋子的耳朵—摆设。

安全阀、呼吸阀,用与防止设备超压引起爆裂。

爆破片用于防止有突然超压和爆炸危险的设备爆炸。

放空管可用来紧急排泄物料。

火炬用于将安全阀外泄的气体、紧急放空、设备检修等必须排放的可燃物料燃烧掉。

还有一些辅助措施,如为了防止杂质进入密封面产生泄漏,在阀门和密封装置处设置过滤器、排污管、防尘罩、隔膜;疏水器前的过滤器;轴封处的防尘罩;安全阀前为防止结晶和异物侵入而设的爆破膜片。

2.检测、报警监控仪表

生产参数检测仪表可使人及时掌握流量、压力、温度、液位等工作参数,而自动化系统能实现自动报警、控制,如有条件可安装电视监视系统,方便巡查。

容器液位计,是防止容器内介质泄漏的重要仪表。常见的种类有:玻璃管、玻璃板、电接触(电极)、浮球(磁翻板)、浮筒、静压(或差压)、电容、超声波、光纤传感器、雷达波法以及核辐射式等。

盛装易燃易爆物料的压力容器应避免使用玻璃管(板)液位计,以免玻璃管易被撞击破裂后造成泄漏,可改用磁浮子液位计等先进、可靠的仪表。对于常压储罐,可用透明塑料管,不易破碎。

中石化集团规定,单罐400m3以上的液化石油气罐都要配上高液位报警及其连锁系统和快速切断阀。

当今仪表正向着自动化、数字化的趋势发展。但我国油罐液位的检测方法,直到今天还是靠工人“上罐检尺”,劳动强度大,工作效率低,而且由于疏忽、检测不及时而造成冒顶、抽空等事故时有发生,严重影响到安全运行。采用液位自动检测技术后,工人坐在值班室内,就可准确地知道油罐液面。

液位计的可靠性也相当重要,如果液位计失灵,造成液位失控,危险性更大。如加拿大蒙特利尔市的一座石油化工厂,因为一个丁烷球罐液位计发生故障,导致丁烷大量外溢,引发火灾爆炸,6个大型丁烷、原油、汽油贮罐连续爆炸,炸片横飞,其中一根长9m的球罐支柱飞出350m,击中变电室,使整个蒙特利尔市停电,数栋房屋起火,这次事故损失额约1183万美元。

3、隔离措施,工业下水道在各区(生产区、辅助生产区等)之间应设水封隔开。

四、日常维护措施

生产装置状况不良常常是引发泄漏事故的直接原因。因此,及时检修非常重要。

生产装置在新建和检修投产前,必须进行气密性检测,确保系统无泄漏。

平时,生产装置要经常进行检查、保养、维修、更换,及时发现并整改隐患,以保证系统处于良好的工作状态。如发现配件、填料破损要及时维修、更换,及时紧固松弛的法兰螺丝。

必须定期对装置进行全面检修,通过预防性地更换改进零部件、密封件,消除泄漏隐患。如金陵石化在对炼油厂二套常减压常压塔进料段进行联合检查时,发现衬里开裂,气孔有缺陷,每周期都出现切向进料处焊缝泄漏,造成塔壁迅速腐蚀。改为径向进料后,消除了多年的隐患。

至于检修周期,国外已能做到3年1修,而国内大多还停留在3年2修的水平上。石家庄炼油厂重油催化裂化装置通过技术检测和局部检查、每季度对易腐蚀部位测量壁厚等措施,及时消除事故隐患,保证了设备的安全运行。1999年5月实现了“三年一修”,创造了国内运行周期最长的记录。

如果设备老化、技术落后,泄漏此伏彼起,就应该有计划地对其更新换代,从根本上解决泄漏问题。

下面重点谈谈无损检测和试压。

1、无损检测

压力容器、锅炉、管道(重点是弯头、三通及焊缝)等关键部位,易出现腐蚀、磨损、裂纹、变形、结垢等缺陷。无损检测可以对壁厚、裂纹等缺陷的损伤程度及发展趋势进行预测,从而使检修有的放矢,避免失修或过剩维修。

常规的无损检测技术有超声波、*射线、磁粉检查、电磁感应、涡流、着色渗透、红外热成像等。超声波对裂纹检出率高,也可用于测厚,但需要耦合剂,检测效率较低。

常规的无损检验方法存在很多缺点和不足,如抽查检验的盲目性大,易造成漏检;检验周期长,工作量大。

声发射技术可以为射线或超声波等检测方法制定检验方向,和常规的无损检测结合起来,可以减少盲目抽检,从而缩短停产检验时间。据统计,采用常规检测方法,按20%射线探伤计,每个卧罐需要拍片30~50张,每个球罐需要拍片150张左右,还不能保证找到所有危险缺陷。而采用声发射技术,每个容器只需拍片10张左右,还不会放过一个危险源。这样就大大减少了检验工作量。如果声发射检验没有发现危险源,就不必再开罐检验,省略了常规的无损检验。

在对锅炉等压力容器进行水压试验时,若加上声发射监测,效果会更好。因为试压时,如果出现破裂泄漏,这种较大的缺陷可以立即被发现,但是不能发现在试验时微小裂痕的亚临界扩展,也就是发现不了“预后不良”的危险缺陷,甚至由于压力试验反而扩大了这种缺陷。尽管容器顺利通过了超压试验,但是在长期投入运行后,势必造成缺陷的失稳扩展,造成泄漏。所以,单纯水压试验评价质量的方法不全面,在水压试验中,进行声发射监测,可以得到试验过程中某些缺陷的信号。

声发射现在主要用于评价压力容器的服役寿命,可以不停产在线检测,检验速度快,是在用压力容器定期检验方法的发展方向。胜利油田引进了美国PAC公司生产的SPARTAN型20通道声发射检测系统,在大型液化气储罐等压力容器的定期检测中使用,效果良好。

2、试压

水压或气压试验是最普通的检测管道及压力容器质量的方法,是预防泄漏的重要措施。生产装置安装及大修投产前,必须首先进行水压试验,然后做气密性试验。

水压试验就是往系统内充满水,增压到一定压力(试验压力一般是工作压力的1.1~1.5倍),然后封闭,观察压力降。气密性试验是压缩空气充入系统(压力是设计压力的1.05倍)。

进行水压或气压试验,必须严格按照规程标准来进行,《石油化工设备维护检修规程》对压力容器的耐压试验有明确的规定。气压试验比水压试验危险性大。新建管道必须用水试压,不允许用气试压。

耐压试验和无损探伤是从不同角度对压力容器进行检验的两种不同的方法,二者不能相互代替。经常有这样的情况,耐压试验合格的设备,无损探伤却发现缺陷。因此,耐压试验仅仅是对承压设备短时强度和气密性的考查。同时,耐压试验对设备来说也是一次过载。断裂力学指出,裂纹的扩展与裂纹处应力大小有关,随着应力的增加,裂纹扩展速度亦加快,所以不能随便地、多次重复做耐压试验。对于来历不明(无设计资料、不明材质等)的容器,不能盲目进行耐压试验,不能企图通过耐压试验来检漏或反推工作压力。

五、操作措施

控制正常生产的操作条件,如压力、温度、流量、液位等。要防止出现操作失误和违章操作,减少人为操作所致的泄漏事故。为此,有“操作前思考30秒”的提法。

六、控制泄漏发生后损失的措施

1.装设泄漏报警仪表

如可燃气体报警器、火灾报警器等。

2.将泄漏事故与安全装置连锁

应采用自动停车、自动排放、自动切除电源等安全连锁自控技术措施。一般来说,与监控系统连锁的自动停车系统速度快,仪表报警后由人工停车较慢,大约需要3~15min。

3.采用工艺控制装置

当设备和管道断裂、填料脱落、操作失误以致发生泄漏等特殊情况时,为防止介质大量外泄,可能引起着火、爆炸而应设置停车、紧急切断物料的安全装置。

紧急截止阀(断流阀),在管道中间增加断流阀来系统分段,能够中止向泄漏处供应物料,可以减少泄漏量,危险性较大的储槽等重要装置应设置远距离遥控切断阀。

过流阀也称快速阀,一般装在液化石油气储罐或汽车、铁路槽车的液相管和气相管出口上。

单向阀,又叫止回阀,只允许介质沿一个方向流动,用以防止倒流。

反向密封装置(专利:.2),能够在压力仪表一旦泄漏时迅速堵塞泄漏。

4、设立泄漏物收集装置,下面给出几个例子。

安全防护罩:法兰接头和阀门是薄弱环节,安全防护罩可以把法兰和阀门全部包容在保护罩内,一旦发生泄漏,泄漏的物质被限制在其内部。保护罩上有观察窗,能清晰地察看和检查其中阀门的实况,同时,它还有可更换的PH值指示器,泄漏发生后会改变颜色。如果泄漏出的物质需要回收的话,可选用有丝扣塑料嘴的防护罩,通过软管将泄漏物质回收。

防火堤:就是油罐区内围绕油罐而构筑的堤堰,它可以把油罐损坏泄漏的油品围在堤内,起到防止泄漏油品外流、控制油罐火灾蔓延的作用。但是有些单位,忽视了防火堤的作用,平时缺少维护和管理,使其存在漏洞。一旦发生泄漏,就可能导致油品外溢,加大事故损失。例如,1993年9月27日,南京炼油厂一座10000m3浮顶油罐溢油着火后,大量油火从防火堤的雨水排水口流出,险些烧毁排水沟下游的炼油装置。这个雨水排水口平时根本没人管,任其敞开,终于酿成大祸。

事故氯气处理装置:在氯碱生产过程中,工艺和设备故障造成前后工序失衡就可能造成氯气泄漏。上海天原化工厂研制了事故氯气处理装置,能在氯气外泄可能之时,紧急启动使系统由正压变成负压,成为防止泄漏的有效手段。通常整个氯气处理工序设两套处理装置,一套在电解槽出口,与湿式氯气水封相连;另一套设置在氯气压缩机出口,与机组排气管相连。设置在电解槽出口的事故氯气处理装置的启动与电解槽出口压力连锁。即当电解槽总管刚出现正压时,该处理装置的碱液循环泵及抽吸鼓风机便自动开启,16~20%的碱液送入吸收塔内,自上而下喷淋,与正压冲破水封进入喷淋吸收塔的逆向吸收,未能吸收的不含氯气的尾气被鼓风机抽吸放空。设在压缩机出口的处理装置的启动与机组的停机信号及与电解槽直流供电系统连锁。当机组因故停机时,该处理装置的碱液循环泵及抽吸鼓风机便自动开启,将氯气管网(输出)中倒回的氯气经排气管抽吸入事故氯气事故喷淋吸收塔进行吸收,惰性气体放空。

5、采用泄漏防火、防爆装置

自动喷淋水的洒水装置,可形成水幕,将系统隔离,控制气体扩散方向;用蒸汽、惰性气体(氮气)吹扫流程,可置换、吹散、稀释油气;还有消防泡沫灭火设施等。

第三节钢铁及玻璃钢材料失效原因及对策

在石油工业中,碳钢是最常用的材料,其次是玻璃钢。

一、钢铁材料

对于钢铁来说,失效原因主要有腐蚀、磨损、裂纹等。

1、“腐蚀”触目惊心

人们通常看到的钢铁生锈,就是金属腐蚀现象。这种由于化学和电化学作用引起的材料损坏,就称为腐蚀。腐蚀会使金属材料减薄、变脆造成机件破坏、承受不了原工作压力而引起泄漏。据发达国家统计,由于腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的2~4%,对于石油和化学工业则高达6%。

生锈只是腐蚀的一种形式,而且是最不具危险的形式,因为它使材料均匀减薄。而局部腐蚀如晶间腐蚀、应力腐蚀,是最具危险性的腐蚀形式,腐蚀速度快,最快的几个月就能腐蚀穿孔。在材料大部分还完好时,就使局部失去强度,造成突发性泄漏。

石油工业中的腐蚀问题大致可以分为三种类型:来自原油组份的腐蚀、生产中所用腐蚀性原料以及环境(大气和土壤)的腐蚀。我国油田的原油集输管道和污水管道普遍使用钢管,防腐能力差。胜利油田某油区金属集输管道平均腐蚀速度高达14mm/a,严重的不到半年就穿孔,造成大量油水外泄,大面积污染环境,不到两年就被迫全部更新。

2、磨损

磨损是指流体特别是有固体存在的流体对容器、管道及其设备的物理性磨蚀。

磨损一般发生在流动受阻及方向改变的地方,如管道弯曲半径过小,存在死角,在高速气流或粉料冲蚀下,局部可迅速被磨穿。天然气管道弯头处最容易因为冲刷磨损及腐蚀造成穿孔,其它部位还有泵壳、阀座、喷嘴、弯头、悬流器内壁、热偶等。在发生磨损的地方,如果还有腐蚀性介质存在,会加剧金属的冲蚀。如一些油田油井采出液中含砂,而且随着后期开采、大泵提液技术的广泛使用,携砂量增多,油田多相流(油、气、水、砂)集输管道底部因砂磨穿孔严重,最短的只用3个月就穿孔泄漏,表现为管道内壁成槽沟磨蚀穿孔。联合站旋流分离技术,由于采出液中含砂对旋流管的磨损,使用不到一年,流道就产生变形,使分离效率下降。磨损严重的不到三个月就穿孔,造成泄漏直至停产。催化裂化装置,大直径再生器在700℃以上高温下运行,万一脱落,将产生危险的后果,常常导致停产。

经验证明,磨损与流体速度、冲击角度、固体浓度及操作温度四个因素有关:冲蚀速率与气流速度的三次方成正比;20°~30°的冲击角度最具有破坏性;冲蚀速率随气流中的固体浓度增加而增加;钢的冲蚀阻力通常随操作温度上升而减小。

3、钢铁材料的保护

保护钢铁等金属材料的措施主要有两点:一是防腐蚀,二是防磨损。

常用的防腐蚀措施有:①使用耐腐蚀材料(如合金钢、不锈钢、玻璃钢等材料),如对于含H2S腐蚀环境(PH2S>300Pa)必须采用抗氢致开裂(HIC)钢材;②把金属和腐蚀介质隔离开来,如在金属表面加绝缘保护层,切断金属与腐蚀介质的联系;③外部补充电流以消除金属表面的电位差;④在介质中加入缓蚀剂;⑤消除腐蚀环境。

(1)保护层法

保护层法就像让士兵穿上铠甲一样,使用一层厚度薄、耐腐蚀的材料做隔离保护层,保护里面的金属材料。常用的有耐腐蚀性较强的金属、涂料、塑料等多种材料。

热喷涂是将熔融状态的材料,通过高速气流雾化喷射在零件表面上,形成保护层。

热喷涂技术被认为是解决锅炉“四管”腐蚀泄漏问题的最佳途径。西安交通大学采用等离子喷涂技术对“四管”进行防腐处理,喷涂材料为金属陶瓷,结果表明,金属陶瓷具有良好的耐热腐蚀性能和力学性能。全军装备维修表面工程研究中心采用电弧喷涂技术对电站锅炉水冷壁管进行防腐处理,取得了良好的效果。

(2)阴极保护法

阴极保护就是给遭受腐蚀的金属上通入足够的阴极电流,使得金属的电极电位变负,使腐蚀过程减缓。这是一种经济、可靠的防腐方法,保护效率高,已被广泛应用。

按照保护电流的来源,阴极保护又可分为外加电流法和牺牲阳极法两种。

外加电流法使用一个直流电源来提供保护所需要的电流。一般将金属对地电压作为控制指标,只要对地电位达到-0.85~-1.5V,就能起到良好的防腐效果。

牺牲阳极法,就是把比要保护的某种金属(如钢铁)更活泼、更容易腐蚀的金属(如锌、镁)与其连接,来替代钢铁的腐蚀。

由于保护涂层和阴极保护是结合使用的。涂层不可避免地存在微小的针孔,光靠它是不行的;若仅用加电保护,电量消耗过大,无法保护大面积、长距离。这两种方法结合在一起,防腐效果十分理想。这就像先在金属表面筑起“城堡”,而外部通入的电流就象流动的“哨兵”,两者互相补充,共保“城池”安全。

在煤气柜的腐蚀中,局部腐蚀,即点蚀穿孔是致命的,主要原因是被横架和立柱挡住而漏涂的钢板形成了腐蚀原电池的小阳极,而整体涂层较好的钢表面为大阴极,使小阳极迅速穿孔。由于涂层施工质量不好而形成的针孔,也同样导致局部点蚀穿孔。

气柜内壁选用富锌底漆与弹性聚氨酯涂料相配合,外壁选用锌底漆与氧化橡胶涂料相配合的防护方法是较为合理的。

(3)缓蚀剂

缓蚀剂是一种投加在腐蚀介质中的、能减缓或阻止金属腐蚀的化学物质,它能够吸附在金属表面,形成保护膜,阻滞电化学腐蚀过程的发生。

缓蚀剂在石油、天然气、工业水、海水、酸、大气及钢筋混凝土等环境中都有成功的应用。

胜利油田东营压气站从日本进口的100×104m3/d离心压缩机组,由于天然气中含微量H2S等原因严重腐蚀,威胁着机组的正常运行。中科院长春应用化学研究所研制的一种气相缓蚀剂(主要成分是粗轻吡啶),成功地解决了腐蚀问题,每年的药剂费不到10万元。

(4)消除腐蚀环境

电化学腐蚀离不开水,如果油气中没有水,也就避免了腐蚀。我国目前唯一的一条干含硫天然气管线是川东开江—长寿输气管,用脱水工艺保持天然气在最高压力、最低温度下的水分处于不饱和状态,避免了腐蚀、爆管和冻堵停产现象。

(5)防磨损

为了使设备免遭磨损,最好是除去磨蚀颗粒,如胜利油田孤东采油厂在油井井口安装多相流除砂器,较好地解决了集油管砂磨蚀穿孔的问题。而对于不能除去颗粒的情况,通常采用耐磨材料衬里。

耐磨陶瓷如Al2O3、ZrO2等耐磨材料,能有效地解决磨损问题。如胜利油田使用ZrO2陶瓷制做的出砂气井气嘴,解决了气嘴刺大难题,保证了气井安全正常生产;采用Al2O3工业陶瓷精铸原油分水旋流管,可延长使用寿命3~5年,降低成本40%。

碳化钨是一种硬质合金,耐磨,密度大,胜利油田孤东采油厂用它制做出砂油井抽油泵凡尔和凡尔座,减少了泵漏,延长了检泵周期。

铸石制品也具有良好的耐磨损、耐腐蚀性能,广泛用于矿山、冶金、石油、化工、电力等行业中的剧烈磨损、腐蚀的关键部位。实践证明,其耐磨强度是普通钢材的十几倍。

平顶山煤矿选煤厂张玮,则利用离心力原理,使磨面均匀受力,发明了“选矿用耐磨弯头”,使用寿命从20天提高到3个月以上,解决了煤浆管道的磨损难题。

二、玻璃钢

以合成树脂为胶粘剂,玻璃纤维作增强材料而制成的复合材料,称为玻璃纤维增强塑料。因其强度高,可以和钢铁相比,故又称“玻璃钢”(FRP)。

合成树脂常用的有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等。在增强纤维方面,除了玻璃纤维以外,还出现了碳纤维、硼纤维和有机纤维等。

玻璃钢具有密度小、强度高(相当于普通碳钢)、耐化学腐蚀性优良、施工工艺简单灵活等优点,质量良好的玻璃钢设备使用寿命可达15~25年。

玻璃钢在石油工业中得到了越来越广泛的应用,如制作管道、储罐、防腐保护层等。玻璃钢管道具有耐腐蚀、耐砂磨、重量轻、强度高、输送效率高、不易结蜡和结垢等优点,使用压力已经提高到24MPa,用于油气集输、污水输送等工程。玻璃钢储罐有取代钢罐的趋势,美国加油站已经普遍使用玻璃钢地下油罐。

玻璃钢已成为氯碱工业主要结构材料之一。早在20世纪50年代初,玻璃钢首先被用于收集热(93℃)、湿氯气以及来自石墨电极的有机物。这一应用取代了当时的标准材料酚醛石棉塑料。接着玻璃钢又被用于取代混凝土电解槽盖,解决了腐蚀后的混凝土碎块落入电解槽的问题。从此,玻璃钢被逐渐用于制造与氯气、盐水、碱液等接触的设备、管道系统。

玻璃钢也存在一些缺点,同金属相比,其弹性模量较低,长期耐温性一般在100℃以下,个别可达到150℃,低于金属和无机材料,对溶剂和强氧化性介质的耐蚀性也较差。

对于玻璃钢设备渗漏的检查,除肉眼观察外,还可用巴氏硬度计或针入度试验。

1.玻璃钢渗漏原因

玻璃钢在20世纪70~80年代,经历了一个由兴起到受怀疑的曲折过程,主要表现在:FRP管道和设备在酸、碱、盐等介质中使用一段时间(少则数周、长则1~2年时间),便出现冒汗现象,继而介质渗漏,严重时会出现较大的鼓泡或分层剥落,导致与FRP相连的基体(钢铁或混凝土等)受到介质的腐蚀而破坏。这是介质可从某点渗出,但其内部渗漏源可能在远离渗漏点处,因此,修复难度很大。如某油田数十立方米的盐酸储槽,开始使用就出现局部渗漏,在渗漏处周围几经修补、加厚处理均无济于事。渗漏一直是影响玻璃钢寿命的主要威胁。

造成玻璃钢渗漏的主要因素有:

(1)玻璃纤维未浸透树脂,使其构成的许多单丝本身不可避免地存在微裂纹,这样就成为扩散渗漏的通道。玻璃纤维的存在及其含量的高低是影响FRP抗渗性的主要因素。

(2)树脂在固化过程中,存在收缩和放热,而产生内应力。如果固化工艺处理不好,树脂内部就产生较大的内应力和微裂纹。此外,环氧树脂中的稀释剂(丙酮)的挥发、某些树脂(酚醛、呋喃)固化时还放出水分,使固化后的树脂内留下针孔,从而留下扩散渗透通道。

(3)树脂—纤维粘接界面处理不当。界面往往成为玻璃钢制品的薄弱环节,虽然可以通过加入偶联剂加以改善,但是要使之成为一体而无懈可击,是不可能的,何况在目前的施工中,相当部分没有经过偶联剂处理。

2.玻璃钢防渗措施

(1)在耐蚀玻璃钢中必须普遍采用富树脂防渗层。减少FRP中玻璃纤维的含量是改善抗渗性的主要方向。国外的长期实践经验指出,在某些苛刻条件(如高温湿氯气、盐水)下,要保证15~25年的寿命,富树脂层最小厚度约6.5mm。

(2)用热塑性塑料作玻璃钢内衬。将热塑性塑料(PVC、PP)的优良抗渗性和耐蚀性同FRP的高强度特性相结合,是改进FRP抗渗性的又一有效途径。为保证塑料与玻璃钢的良好粘接,塑料表面要进行处理,以免脱开。

(3)应用玻璃鳞片涂料与玻璃钢复合结构。由于玻璃鳞片在涂层中上下交错排列,形成独特的屏蔽结构,抗渗性能提高,可以替代塑料、橡胶、和玻璃钢衬里。由于我国玻纤表面毡生产较少,如用玻璃鳞片涂料(胶泥)取代富树脂层,是解决FRP渗漏问题的一条简便、易推广的途径。

(4)认真选材与施工。选用延伸率较高的树脂,可减少产生裂纹的机率;保证玻璃纤维对树脂的良好浸润;当连接FRP设备时,应打磨其表面使玻纤暴露出来,然后再刷胶泥连接;固化工艺要适当。