油气储运第八章

1、8储存安全技术、2、8.1采集运输系统的安全技术、天然气采集运输系统是一个受压系统，天然气介质易燃易爆，气田采集的天然气还包括腐蚀性和毒性强的H2S，这些因素对天然气采集运输的安全生产和人身安全带来危险。 因此，天然气集输系统的建设和操作管理尤其要树立安全生产观念，根据集输系统的特点采取各种有效的安全技术措施。 3、3、3,8.1.1防火和防爆技术天然气的主要成分是甲烷，含有乙烷、丙烷、丁烷等比较重的烃类，从地层采集的未处理含硫天然气中也含有毒性大的硫化氢气体。 甲烷、乙烷等烃类和硫化氢气体是可燃性物质，与空气以一定比例混合后会形成爆炸性气体混合物。 4、1、燃烧和燃速燃烧是热和光同时产生的强氧化反应。 燃烧需要以下条件： (1)具有可燃性物质；(2)具有助燃物质(氧或氧化剂)；(3)导致起火的火源，如明火、静电火花、灼热物体等。 5、气体燃烧不需要像液体一样经过蒸发过程，因此燃烧速度快。 气体的燃烧性能通常以火焰传播速度进行测定，可燃性气体和空气的混合物为直径25.4mm的管道，火焰传播速度的试验数据如表8-1所示。 6、7、2、可燃物质的自燃1 )自燃物质在没有火源的情况下，在有助燃物质的环境下能够自燃燃烧的最低温度称为自燃点。 表8-2显示了空气中几种物质的起火点。 8、9、影响可燃性物质着火点的因素很多。 压力对起火点有较大影响，压力越高起火点越低。 苯为1atm，起火点为680，10atm为590，25atm为490。 可燃气体和空气混合物的着火点随其组成而变化，混合物组成符合燃烧的化学理论计算量时，着火点最低。 混合气体中氧浓度升高时，自燃点也降低。 催化剂的存在影响着液体和气体的起火点，容器的直径和容积也在一定程度上影响着物质的起火点。10、2 )可燃物质的自燃可燃物质的自燃程度低，在常温下自燃。 与常温空气接触而发火的物质有黄磷、磷酸氢、铁的硫化物等，这些物质是最危险的。 现以硫化铁为例说明如下。 11、干燥铁硫化物(FeS、Fe2S3等)易自燃，自燃时，其主要反应如下：12、在含硫气田的集输管和站场设备中，存在很多由腐蚀引起的硫化铁。 如果设备和管道不开放采取适当措施，干燥的硫化铁与空气接触，就会引起自然起火，如果存在天然气，就有可能发生爆炸事故。 13、预防硫化铁自燃的措施包括： (1)在打开可能存储有硫化铁的容器之前，喷水使硫化铁处于湿润状态；(2)定期清洁管道和清洁设备，去除管道和设备中的硫化铁；(3)减少或防止产生硫化铁，减少或防止金属设备的腐蚀。 14、3、爆炸性混合物的可燃性气体以一定比例与空气均匀混合后，遇到起火源时，混合物的瞬时快速燃烧会引起爆炸，这种混合物称为爆炸性混合物。 15，1 )可燃爆炸性气体与空气的混合物不是以任何混合比例可燃的或可爆炸性的，而是以不同的混合比例扩散火焰所占的速率。 浓度低于某一限度或高于某一限度时，火焰不能扩散。 可燃性气体是足以在空气中延烧火焰的最低浓度，和这种气体的爆炸下限一样，把足以扩散火焰的最高浓度称为爆炸上限。 爆炸极限一般以混合物中可燃性气体的体积百分比表示。 16、爆炸极限对防火、防爆具有重要意义，为保证生产安全，必须确保经过处理的气体不超过爆炸极限范围。 表8-3列出了一些气体的一般爆炸极限。、17、2 )爆炸极限的主要影响因素爆炸极限不是一定的数值，而是根据几个因素变化的，影响爆炸极限的因素有混合物的原始温度、压力、惰性气体含量、容器大小等。 (1)原始温度混合物的原始温度越高，爆炸极限的范围越大，即下限越低上限越高。 这是由于混合物的温度升高，燃烧速度加快的结果。 这样的话，原本不燃烧的混合物和不爆炸的混合物，温度一高就会燃烧爆炸。 18、(2)原始压力混合物的原始压力对爆炸极限有很大影响。 一般来说，压力增加时爆炸界限的范围扩大，压力引起的上限变化显着。 这是因为增压时，物质分子间距离更接近，燃烧反应容易进行，图8-1显示了压力对甲烷爆炸极限的影响。 相反，在减压下，随着压力的减小，爆炸极限的范围变窄。19、20、(3)向惰性介质混合物中加入惰性气体时，爆炸极限范围变窄。 惰性气体达到一定浓度后，可完全避免混合物爆炸。 这是因为惰性气体的加害者将可燃物分子和氧分子隔离，在它们之间形成不燃性的“障碍物”。 在含甲烷的混合物中加入惰性气体对爆炸极限的影响如图8-2所示。 由、21、22、图可知，混合物中的惰性气体增加，对上限的影响比下限明显，惰性气体浓度增大，氧浓度相对减少，但上限中氧浓度已经变小，因此惰性气体浓度稍微增加，产生大的影响，爆炸上限急剧增加23、(4)容器的材料和尺寸也影响爆炸极限。 在管道中进行的混合气体爆炸实验表明，管道直径越小，爆炸极限的范围也越小。 这可以通过在器壁的接触效果和热损失来说明。 (5)发火源能量火花的能量、发火源与混合物接触时间的长短等对爆炸极限有一定影响。 像甲烷一样，对于电压为100V、电流强度为2A的电流产生的电火花，爆炸极限的范围为5.9%13.6%，3A的电流产生的电火花，爆炸极限的范围扩大到5.85%14.8%。 24，3 )爆炸温度和压力气体混合物爆炸后的最高温度可以根据气体和燃烧产物的焓值以热平衡的原理计算。 爆炸过程是瞬间完成的，所以没有热损失。 实际上，气体混合物在密闭容器中的爆炸刚刚结束，当系统处于最大爆炸压力状态时，爆炸中心和爆炸边缘点的温度不同。 因此，计算出的最高爆炸温度被认为是平均值。25、26、4、预防燃烧和爆炸的措施在生产中，防止火灾和爆炸事故的基本原则是： (1)应避免处理过的物质处于足以引起燃烧和爆炸的危险状态；(2)清除足以引起起火灾的火源。27、1 )可燃性防爆系统的形成(1)系统的密闭和环境通风。 系统的密封防止煤气和蒸汽泄漏，环境换气防止泄漏的可燃性气体蓄积。 如果可燃性气体泄漏或空气进入填充有可燃性气体的设备，可能会导致事故，因此设备请保持密闭状态。 设备本身及其相关的所有管道均无明显泄漏，应控制生产开始前或定期检查时应按规定进行试验压力和严密性试验的操作压力，防止过压。 28、设备100%绝对不泄漏难以保证，因此需要通过换气的方法使可燃性气体不积蓄在工厂内。 安装通风系统时，请注意密度较高的气体和蒸汽堆积在较低的地方。 通风设施的电气部分应采用要求的防爆型。29、(2)充入惰性气体。 通过向可燃性气体和空气的混合物中加入足够量的惰性气体，可以消除爆炸的可能性。 工业常用的惰性气体有氮气、二氧化碳和水蒸气。 开工前和停止作业后，用惰性气体清除或置换系统，防止事故。(三)遵守安全操作规程，加强科学管理； 根据工艺介质易爆特性，制定安全操作规程和管理制度，必须严格遵守。30、2 )火源的去除引起燃烧爆炸的火源一般有火、摩擦和碰撞引起的火花、电气设备和静电放电火花等。 为了消除火源，(1)建立严格的火源制度，未经许可不得在生产区使用火源或进行焊接作业。 (2)防止摩擦和碰撞产生火花。 例如，敲击的设备和配管在流过必须使用不会产生由铜、铝等材料形成的火花的工具的易燃液体时，为了防止铁桶与金属设备碰撞引起的火花，请勿在其接触部产生火花。31、(3)使用防爆型电气设备。 根据爆炸和火灾危险场所的等级选择防爆等级不同的电气设备，照明应采用防爆灯具。 (4)将有关设备、设施按规定接地，将产生的静电迅速引导至大地。 (5)对于含硫天然气的集中运输系统，必须密切注意防止硫化铁的自燃。 脱水后的含硫干气运输可以防止管道腐蚀。 但在管道进入运行前，必须规定管道内彻底干燥。32、8.1.2防病毒含硫气体集中输送系统除预防火灾、爆炸危险事故外，还应采取相应措施预防中毒事故的发生。 由于硫化氢是毒性强的气体，吸入高浓度的硫化氢就会马上死亡，即使是低浓度的硫化氢也会刺激眼睛、鼻子和喉咙。 33、空气中不同浓度硫化氢对人体的危险性如下：1)长期接触限值(TLV):10mg/L (体积，下同)2)接触数小时后出现轻微症状： 70150mg/L； 3 )在呼吸1h下不发生严重反应的最高浓度： 170300mg/L； 从30min接触1h时危险： 450500mg/L； 5)30min以内致命浓度：人体对600800mg/L硫化氢的生理学反应如表8-4所示。 34、表8-4硫化氢对人体的毒性、35、表8-4硫化氢对人体的毒性(续表)、36、比较低浓度的硫化氢也对人致命。 为了预防硫化氢中毒事故的发生，含硫气体集中输送系统必须采取有效的防毒安全措施： (1)集中输送管道需要正确的设计、施工和规范的操作管理，以避免含硫气体泄漏；(2)含硫天然气集中站场， 必须在适当的位置设置23个风向指标37、(3)在车站的技术装置和有技术设施的建筑物内设置硫化氢检测报警器，以防止操作员误入有硫化氢泄漏的场所；(4)操作和维护人员在对故障进行取样或处理时， 必须佩戴防毒器具(5)进入容器内检查时，置换容器内的介质清除，容器内的氧含量超过18%，H2S含量不足10mg/m3时，允许检查作业。38、8.1.3集中运输系统的安全保护集中运输系统的安全保护包括集中运输管道和集中运输站场的安全保护，安全保护内容包括防火、防爆和防毒等。 病毒对策的内容在上一节中介绍过，接下来介绍集输管道和车站的防火、防爆安全保护。 39、1、集输管道安全保护1 )集输管道防火安全保护集输管道防火安全保护主要防止管道破裂和开放失误引起火灾。 主要方法是采取防火安全措施实现安全生产。 安全措施的内容包括两个方面： (1)管道选址准确，强度足够；(2)管道与其他建筑物、构筑物、道路、桥梁、公共设施和企业等保持一定的安全距离。 40、管道强度设计必须符合有关规章、规范规定的管道工程保证焊接质量，在满足现行标准要求的同时，还要采用强度试验压力和严格试验压力来测定生产过程中管道的定期厚度，保持良好的维护管理，保证管道的安全运行。41、2 )集输管道的防爆安全保护主要应防止管道泄漏，避免泄漏气体的燃烧和在封闭空间内的爆炸。因此，集输管道的防爆安全保护必须通过管道设计时材料选择和强度计算的准确性、施工质量的确认和生产中的定期巡检泄漏作业来保证。 42、3 )集输管道的压力限制保护和放空(1)采气管道的压力限制保护采气管道的压力限制保护一般通过井场装置的安全阀来实现。 天然气集气站进入前的管道上设置的紧急放空阀和超压警报设施，发挥保证采气管道安全的作用。43、(2)集气管道的压力限制保护集气管道的压力限制保护通常通过出站管道安全阀的压力限制功能实现，集气管道自身系统的断路和开放设施是必要的。 集气支管在集气站的天然气排出阀之后可以设置集气支管排气阀的长度超过1km的集气支管可以在集气支管和集气干管的连接处设置支管截止阀。 集气干管末端可在进入外部第一站或天然气净化厂入站(工厂)截止阀之前设置集气干管开放阀，并在其中设置高低压报警设施，该报警设施一般设置在车站内，由车站内的作业人员管理维护。 44、2、集中终端场的安全保护1 )集中终端场的防火防爆对策(1)集中终端场的位置与周围建筑物的距离、集中终端场的总图配置等必须符合防火规范的规定(2)在有过程装置和过程设备的建筑物内，产生必须具有良好通风条件的天然气、45、2 )集送站场的压力限制保护和放空(1)井场装置的压力限制保护。 井场装置的压力限制保护如图8-3所示。 图8-3井场装置的压力限制保护、46、各种压力限制保护设备的作用为：高低压安全阀。 如图8-3的3所示，是以气体为动力的活塞式高低压截止阀。 采气管道的压力高于上限或低于下限时，安全截止阀3会自动关闭。 采气管道超过上限压力一般是因为采气管道堵塞，或者因集气站事故紧急关闭入口截止阀。 采气管道之所以低于下限压力，一般是因为采气管道在事故中破裂了。 弹簧安全阀。 如图8-3中的5、8所示，是超压泄漏设备。 管道系统具有不同的压力等级，为防止前段压力失控，保护下段压力系统的设备和管道，一般应设置压力溢流阀。47、(2)集气站的压力限制保护。 通常，集气站的节流阀将所有站的操作压力分为两个阶段。 有压力变化的系统必须在低级压力系统中设置超压溢流阀。 请在安全阀与系统之间安装截止阀，以确保检查或拆卸安全阀不会影响正常生产。 通常操作时，安全阀前的截止阀应始终处于打开状态，并进行铅封。 常温下分离单井集气站，进出的截止阀之间，可以在高压系统和中压系统中设置兼备紧急开放和检查时开放的开放阀。 放气要从车站外的安全地带放出来放气。 48、常温分离多井集气站的多组平行生产装置，应在安全阀设置的管段附近设置检查压力排气阀，收集安全阀的排气，将抽出站外的排气管对准抽出。 在多组平行生产装置的集气管上设置紧急开放阀，作为全站超压排放用。 在低温分离集气站，由于在高压分离器和低温分离器之前分别设有节流阀，因此压力水平的变化，在高压分离器和低温分离器之前或之后的管段必须分别设有超压溢流阀。 设置在隔板入口管段的安全阀认为其释放介质为气液混相，设置在隔板出口管段的安全阀则认为其释放介质为气相。 49、8.2油库的安全技术知识可能会导致石油库、易产生静电、易挥发、易泄漏以及毒性石油产品失控，发生火灾、爆炸、中毒等事故，进而导致必要的安全技术知识不足、无法采取措施等事故受害程度增大。50、1998年，国家发行了消防法，确认了“以预防为主，消防结合”的消防方针。 中国石油化工集团公司也重新审视“安全第一、预防为主、全员动手、综合管理”的安全生产方