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公司丙烯球罐压力升高原因分析及应对措
施
【摘要】丙烯20℃饱和蒸汽压大约为0.8MPa，而仓储三分公
司丙烯球罐压力大约1.6MPa。通过取样分析，球罐内气相氮气含量最高可达30%，氮气压缩系数比液态烃小，是造成丙烯罐压力升高的根本原因，对氮气的来源进行了分析，并提出该问题的解决措施。
关键词：丙烯球罐；氮气；饱和蒸汽压；回气相装车
1 丙烯罐区工艺流程
仓三球罐区1号、2号、3号、4号用来储存从码头接卸的丙烯，罐容均为3000m3。主要工艺流程有卸船入库、装车出库等（见图1）。
图1 球罐区卸船、装车工艺示意图
2014年4月投产以来，丙烯球罐压力持续上升，从最初的1.0MPa上升到1.6MPa，最高曾达到1.8MPa。2014年10月份，岚山沿海地区的环境温度大约20℃，这个季节，丙烯的饱和蒸汽压约为0.8MPa，因此丙烯储罐的正常操作压力应该低于1.0MPa，图2为球罐区DCS控制系统记录的1#球罐的压力变化图。
图2 1#球罐压力曲线图
由图2可知，2014年10月份1号球罐的压力在逐渐升高，峰值约为1.6MPa，高于丙烯饱和蒸汽压。虽然球罐压力仍在设计压力2.17MPa范围内，但是罐压偏高给卸船作业带来了很大的困难，使得作业速度大大降低，尤其是丙烯船舱气相压缩时间很长，严重影响到了港口船舶接卸效率，必须着手进行解决。
2 丙烯球罐压力过高原因
为查找丙烯球罐压力升高原因，公司计量化验站14年10月底，对4个丙烯球罐气相分别取样化验，结果如表1。
表1 2014年10月丙烯球罐取样化验结果统计
球罐 1#G 2#G 3#G 4#G 平均
氧气% 0.701 0.85 0.774 0.715 0.76
氮气% 30.348 17.922 24.708 18.266 22.811
一氧化碳%
0 0 0 0 0
从化验结果可以看出，丙烯球罐气相中杂质气体主要为氮气，平均含量高达22.8%。查找氮气理化特性得知，氮气在常温下属于不凝气体，体积被压缩时压力升高较快。
2.1 氮气来源分析
经调查分析，丙烯球罐内氮气的来源主要有两个：一是球罐区进料前投产筹备时，所有工艺管线内空气均采取氮气臵换法，首次卸船作业时，管线内的氮气与货物混合后全部进入了球罐内；二是丙烯装车作业时，采取回气相装车工艺，罐车内混合气体通过鹤管气相线返回至球罐内，使得球罐内氮气集聚越来越多。
9月份各主要货主丙烯罐车气相化验结果统计如表2。
表29月份各货主丙烯罐车气相化验结果统计
货主 广信化工 晨曦化工 山东蓝帆 山东宏信
抽检数量 平均容积m3 175 79 36 12
55.5 55.4 55.4 57.08
平均温度℃
23.1 23.22 21.3 23.17
平均压力MPa 平均氮气含量%
1.1 1.17 1.06 1.11
15.6 6.3 2.59 4.23
由表2可以看出，各家货主的丙烯罐车气相内，都含有一定量的氮气。受装车泵扬程影响，若不回气相无法实现罐车满装，也严重影响装车效率。故公司装车作业一直采取回气相工艺，空罐车内的丙烯、氮气混合体大部分进入球罐内，并在球罐上部逐渐集聚。通过上面分析可以确定，球罐气相中的氮气来源于货主罐车。
2.2 氮气是丙烯球罐压力升高的根本原因
因卸船作业与发车作业公用一根气相线（见图1），当发车和卸船同时作业时，发车罐和卸船罐的气相就会相连，两罐平衡压力时气相相混，所以各罐内氮气含量均已超标。氮气属于惰性气体，压缩系数较小，丙烯的压缩系数比氮气大；且氮气密度小于丙烯，因此氮气进入球罐后，占据球罐液面上部的气体空间。
球罐收货作业时，随着液面的不断上升，球罐内气体空间逐渐被压缩，在此压力下氮气无法被液化，导致球罐内压力持续升高；球罐内氮气含量越多，压力升高越明显。若球罐内不含氮气，为纯丙烯货物，压力升高后气相丙烯会被液化，实现气液平衡，不会导致球罐压力持续上升。
3 解决措施
（1）制定《罐车化验操作规程》，严格控制化验合格指标，装车前对罐车取样化验，氮气含量超标（＞10%）的罐车装车时严禁回气相。从根源上减少球罐内氮气的来源。无法接气相的罐车可通过降低空车压力提高充装率。
（2）卸船作业球罐压力过高时，及时与船方沟通协调，将球罐内部分气相回至船方，平衡船岸罐压差，降低球罐压力，提高卸船速度。这种方法也能在一定程度上减少罐内氮气含量。
（3）添加压缩机和氮气膜分离系统（如图3示意），将球罐内混合气体压缩分离，分离出的氮气有组织排放。
图3 球罐内氮气分离工艺示意图
至截稿前，以上解决措施前两项公司已经开始实施，第三项措施正在筹备中。实施一段时间以来，丙烯球罐内的氮气含量处于下降趋势（见表3），球罐压力得到了得到了稳定控制，压力稳定在1.0-1.3MPa之间。
表3 2015年8月丙烯球罐取样化验结果统计
球罐 1#G 2#G
氧气% 0.612 0.518
氮气% 11.636 9.531
一氧化碳%
0 0
3#G 4#G 平均
0.468 0.455 0.513
10.247 7.771 9.792
0 0 0