关于使用低压拱顶罐储存环氧丙烷的可行性分析

张帆

摘 要：环氧丙烷是重要的有机化工原料，常温工况下储存挥发性极强，挥发的气相形成爆炸危险环境，对储运过程的安全管理要求较高。一些港口企业在建设初期并未考虑环氧丙烷的储存而布置中压不锈钢拱顶罐，而随着近年来环氧丙烷市场需求量的快速增加，其储运市场行情走高，如何高效、低耗的进行环氧丙烷的安全储存，成为了一个具有价值的课题。本文对使用现有碳钢低压拱顶罐进行适应性改造，使其具备安全、经济储存环氧丙烷的客观条件，提出了不同方面的升级解决方案及储运工艺。

关键词：环氧丙烷;碳钢拱顶储罐;夏季储存

1 产品特性

环氧丙烷（以下简称PO）是无色、具有醚类气味的低沸易燃液体。是除草剂异丙甲草胺的中间体，也是重要的有机合成化工原料。作为非液化烃介质，在常温工况储存下，主要要注意起易沸性和不稳定性，34℃的沸点，室外工况达到25℃以上时，其挥发性极强。同时PO化学性质活泼，易开环聚合，可与水、氨、醇、二氧化碳等反应，生成相应的化合物或聚合物。在静态储存和动态运输过程中，要注意其与铁锈、氧气的隔绝。

2 储运设备升级

（1）对储罐进行升级，调整升级安全阀、呼吸阀等，提高大小呼吸整定压力。为隔绝铁锈，罐内可做内涂层，或入货前进行喷砂彻底除锈，并在2小时内进行惰性气体保护。罐体底部增加制冷盘管，底部可考虑增加冷凝毛细管（循环介质为冷媒）。罐体侧壁循环线入口增加中部第二进罐口，用于液位较高时的制冷循环，防止出现冷坨现象。

（2）罐顶增加气相板式换热器，用于重新冷凝受热挥发的PO。考虑到氮气与PO蒸汽的混合气体饱和蒸汽压较低，对罐顶氮封系统进行工作范围调整，加大氮封保压范围。因PO静态储存饱和蒸汽压较大，罐顶外部的泡沫发生器进行升级，在保证应急需求的前提下提高承压。

（3）对储罐、产品线、汽车线、码头线等计划储运PO的相关设备管道增设不低于CC30的保冷层，以保证储运过程中PO不会因局部受热过快出现局部聚合现象，堵塞管道。

（4）增设功率曲线及扬程符合PO作业参数的保冷机泵，增设密闭下装下卸鹤管，并对装卸相应管线增加保冷层。并自装卸作业区域至储罐区之间，增设密闭气相平衡管。

3 配套设备及附件升级

（1）增设或升级配套制冷系统，升级或更换冷媒，提高制冷系统的输出功率，使其在夏季高温室外工况下仍能输出温度不低于12℃的冷媒介质，并依据罐体容积测算确定最小流量。

（2）增设液相管式换热器，用于PO液相与冷媒的换热，换热比、效率、接触换热面积及对流比都要符合工艺需求。

4 夏季储存工艺

日常储存全程保持低温密闭氮封储存。当温度缓慢上升后，主要通过自循环降温和气相冷凝降温两个方式进行降温制冷，以保证罐内产品储存温度为-5～10℃，最高不超过15℃。制冷系统经过改造后最低出水温度应达-10℃，可将罐内产品降温至最低-8℃，考虑到制冷效率及经济性，可拟定降温至-5℃。因制冷系统满荷运转时制冷效率与能耗费用比值最大，故日常储存方式采用间歇式制冷。建议根据罐温定期进行满负荷作业一次，每次将PO降温至5-10℃以下（结合制冷系统冷量输出能力确定）。正常密闭储存过程中罐内气相压力保持在2～6kpa，若压力低于2kpa，氮气补偿装置正常工作，充入氮气恢复罐内气相压力至2kpa，若压力大于6kpa，制冷系统循环冷媒至气相冷凝回收器，将气相压力降低至4kpa。

5 装卸工艺

（1）装卸车工艺：使用专用卸车泵对来司槽车进行卸车，卸车前将鹤管连接槽车，使槽车气相空间与罐内相通，进行密闭卸车作业。在卸车期间启动气相冷凝器冷媒循环，通过调节冷媒流速（冷媒变频泵）保证罐内气相压力保持在微正压（0～2kpa）。使用卸车泵进行卸车作业，预计流速为平均22.5m3小时，卸车作业过程中的产品蒸汽均由气相冷凝器回收。卸车入罐后，若作业不连续，罐内液位未超过循环线，使用制冷盘管进行临时降温，保证产品温度不高于15℃，并根据气相压力反馈情况启动气相冷凝回收器。若液位高于循环线，PO液相温度高于15℃时，可使用循环管线经管壳式换热器进行降温。

（2）装船作业：装船前进行管线准备，使用不锈钢码头线作为液相产品线，另一条碳钢或不锈钢码头线作为气相平衡线，装船前通过作为气相平衡线的码头线对船舱进行氮气置换，根据氮气流量计算仪进行现场记录。可通过对液氮罐蒸发增压器进行安全合理的除霜来提高氮气充入速率，后续在根据实际需要增加增压器。气相平衡码头线与PO储罐罐顶尾气线进行连接。 装船过程中储罐及船舱通过两条码头线及罐顶气相线进行气相平衡密闭作业，船舱气相进入储罐气相空间，作业过程中保证整个系统气相空间相连且密闭，氮气补偿装置保证系统气相维持正压。首次装船流速建议最大不超过2m/s为准，同时考虑到船舱已经经过氮气置换，平均流速建议为1.9m/s，因换仓等作业流速波动造成的最大流速不超过2m/s。出货后期，液位低于循环线高入罐点时，确认循环线高入罐阀及低入罐阀为打开状态，循环线罐根阀为关闭状态，使循环线高位入罐管线内的產品自流回罐内。

综上所述，利用现有碳钢储罐进行适当改造，增设现有附件，采用合理的温度控制工艺和密闭隔氧储存管理，是经济可行的。