强爱红

（中国天辰工程有限公司工艺系统部，天津 300400）

常低压储罐安全设施设计

强爱红

（中国天辰工程有限公司工艺系统部，天津 300400）

常低压储罐安全设施的设置对于维持储罐正常压力，使储罐免受超压或真空破坏，降低储罐内液体挥发损失至关重要。总结了石油化工常低压储罐安全泄放设施设计的主要原则和呼吸量的计算方法。

呼吸阀；紧急泄放阀；安全设施；超压；呼吸量

1 概述

石油化工行业经常使用常低压储罐来储存各种液体原料和产品，这些原料和产品大都具有易燃、易爆及一定的挥发特性。为了避免常低压储罐由于进出料、外界温度变化等原因导致储罐出现超压或真空，工艺设计中通常在罐顶安装安全泄放设施来维持储罐内气压平衡，既可以减少储罐内挥发性液体的蒸发损失，同时对安全和环保也起到一定的促进作用。

按照我国工程惯例，常低压储罐上呼吸阀的呼吸量主要考虑液体进出罐时的最大液体量和极端天气下温度变化所造成的吸入与呼出量，即可以满足常规储罐的安全防护要求。但是，储罐在运行中可能发生调节阀失效、盘管破裂、下游气体穿透等非正常工况，因此呼吸阀的设计需要考虑多种非正常情况下的呼吸量。长期以来，国内的标准规范对安全泄放设施设计的规定过于粗略，安全设施设计过于保守，造成浪费。本文依据《石油化工企业设计防火规范》GB50160—2008、《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007—2007、《石油库设计防火规范》GB50074—2014及美国石油学会标准《常压和低压储罐的泄压》API STD 2000—2009等标准规范中的有关规定，结合实际工作中的经验，综合阐述和分析常低压储罐安全泄放设施的设计和选用[1]。

2 呼吸阀的设计和选用

相关规范规定：甲B、乙类液体的固定顶罐和地上卧式储罐，采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐，储存甲B类液体的覆土卧式油罐应设呼吸阀[2]。

2.1 呼吸阀的分类

呼吸阀按结构形式分为阀盘式呼吸阀（重力式呼吸阀）和先导式呼吸阀。重力式呼吸阀又分为自重式和弹簧式两种。按用途可分为：A呼吸阀；B单呼阀；C 单吸阀。目前国内大都采用阀盘式呼吸阀，又称之为重力式呼吸阀。从国外引进的装置中大多采用先导式呼吸阀。

2.2 呼吸阀的设定压力及超压

呼吸阀的设定压力需综合考虑各方面的因素，保持储罐在正常操作情况下，其内压在储罐设计压力范围内，即为：储罐设计负压力＜呼吸阀负开启压力＜储罐操作压力＜呼吸阀正开启压力＜储罐设计正压力[2]。

常压储罐的正常操作压力小于等于6.9kPa左右，低压储罐的设计压力大于6.9kPa小于0.1MPa[1，3-4]。在工艺设计中，需要根据实际工况在满足设定原则的基础上相应调整呼吸阀的呼出和吸入压力值，以满足储罐的安全设计需求。

应考虑呼出气体要排放至火炬或进入吸收系统等后续处理单元所需的压头。如果呼吸阀排气端管线较长，气体流动阻力较大，或呼吸阀排气端管线有液封，导致呼吸阀排气端系统背压较大，此时就需要选择呼出压力相对较低的呼吸阀。反之，如果呼吸阀排气端管线直接接到风机入口，风机对呼吸阀排气管网有抽吸作用，导致呼吸阀排气端管网压力降低，甚至为负压，此时就需要选择呼出压力相对较高的呼吸阀，来抵消风机的抽负作用，以减少储罐内物料的挥发损失，保证储罐免受负压风险。

温度一定时，挥发性液体的饱和蒸汽压是相应确定的，若储罐呼吸阀设定的呼出压力过低，则呼吸阀尺寸增大，频繁启动导致阀门震动、磨损且造成物料损耗、污染环境；若储罐呼吸阀设定的呼出压力过高，由于呼吸阀本身的结构特点导致其有可能会延迟起跳，导致储罐承受超压风险，发生鼓罐事故。

呼吸阀的流量规则决定了不同类型呼吸阀的超压百分比。如：重力式呼吸阀的结构特性决定呼吸阀在超过定压70%以上才会达到其额定流量点，因此选型时不仅要注意呼吸阀的设定压力，还要计算其泄放压力，并将其控制在合理范围内；而先导式呼吸阀超压10%时即可达到额定流量。

2.3 呼吸量计算

呼吸阀的正常呼吸量不能小于以下各项的呼出量之和及吸入量之和[2，5]：（1）液体出罐时，最大出液量所造成的空气或氮气吸入量；（2）液体进罐时，最大进液量所造成的罐内液体蒸汽呼出量；

（3）因大气最大温降导致罐内气体收缩所造成储罐吸入的气体量和因大气最大温升导致罐内气体膨胀而呼出的气体量；

《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007—2014和《常压和低压储罐的泄压》API 2000—2009的呼吸量选取原则分别如下：

（1）SH/T3007中规定：最大进料量所造成的罐内气体的呼出量为：①当物料闪点＞45℃时，取呼出量为最大进料体积流量的1.07倍；②当物料闪点≤45℃时，取呼出量为最大进料体积流量的2.14倍；API 2000中规定：储存温度＜40℃或饱和蒸汽压小于5.0kPa的流体，气体的呼出量等于最大进料量，对于其他易挥发、高温物料需要进行闪蒸计算或增加呼出量。

（2）SH/T3007中规定：最大出料量所造成的气体吸入量，应按液体最大出料体积流量考虑；API 2000对气体吸入量取值与SH/T3007规范相同。

（3）SH/T3007中规定：对于因环境温度变化所造成的最大热呼吸量可按表①选取：

API 2000采用公式计算热呼吸量[5]，公式如下：

VOT：热呼出量，m3/h；

Design of Safety Device for Constant Low Pressure Tank

Qiang Ai-hong

It is very important to maintain the normal pressure of the tank and to protect the storage tank from overpressure or vacuum damage.It is very important to reduce the volatilization loss of the liquid in the storage tank.This paper summarizes the main principles and the calculation methods of the respiration rate of the safety venting facilities in petrochemical low pressure storage tanks.

breathing valve；emergency relief valve；safety device；overpressure

E972

A

1003–6490（2016）10–0057–02

2016–09–20

强爱红（1976—），女，河北沧州人，高级工程师，主要从事化学工程工作。