低温乙烯储罐翻滚预防

汇报人：XXXXXX低温乙烯储罐翻滚预防技术目录CONTENTS低温乙烯储罐概述储罐翻滚现象解析翻滚预防关键技术安全管理体系检测与预警系统事故应急处理01低温乙烯储罐概述储罐基本结构与原理材料与焊接工艺控制选用高韧性特种钢材如N-TUF490钢板，采用JIS6216LB—62N焊条进行焊接，通过工艺评定验证焊缝强度、韧性和致密性，确保低温环境下结构完整性。双层真空绝热系统低温储罐采用内罐（奥氏体不锈钢）与外罐（Q235-B/345R）双层结构，夹层填充珠光砂或铝箔保温棉并抽真空，有效减少热传导和对流造成的冷量损失。球形压力容器设计乙烯球罐采用球形壳体结构，受力均匀且节省钢材，设计压力通常为2.2MPa（设计温度-45℃），实际需满足-50℃低温工况要求。球罐制造需精确控制成形、焊接及热处理工艺，确保低温韧性。乙烯的物理化学特性低温相变特性乙烯沸点为-103.9℃，临界温度9.2℃，临界压力5.04MPa。低温液态乙烯（-102℃、0.1MPaG）具有压力低、运输量大的优势，需通过降温降低储罐设计压力。01易燃易爆风险乙烯爆炸极限2.7%-36%（V/V），引燃温度425℃，空气中最高容许浓度100mg/m³。储存时需严格隔绝火源并配置气体检测系统。溶解性与腐蚀性乙烯微溶于水，易溶于有机溶剂，对碳钢有低温脆化作用，故内罐必须采用不锈钢材料，外罐需进行防腐处理。热力学参数密度0.42（气相），燃烧热1411.0kJ/mol，饱和蒸气压4083.40kPa（0℃），这些参数直接影响储罐的保冷系统设计和安全泄放装置选型。020304低温储存的特殊要求材料低温韧性保障壳体板材需逐张进行拉伸和低温冲击试验，焊接过程需精准控制层间温度，焊后需进行磁粉等无损检测，防止低温脆性断裂。绝热性能维持夹层真空度需保持≤3Pa，珠光砂填充密度需严格控制，定期检测真空度衰减情况，避免绝热失效导致蒸发率上升。安全防护系统需配置紧急切断阀、泄压装置和泄漏监测系统，针对乙烯的低温特性设计防冻保护措施，如外罐吹扫系统防止湿气凝结。02储罐翻滚现象解析翻滚的定义与形成机理密度差驱动外界热量持续输入使底层液体温度升高，蒸发压力增大，破坏原有分层平衡，形成自下而上的对流翻转。热力学过程多组分效应触发条件翻滚是由储罐内液体因组分或温度差异导致密度分层，当上层轻质液体与下层重质液体突然混合时，引发剧烈汽化现象。不同来源的LNG因甲烷、乙烷等组分比例差异，导致饱和蒸气压和沸点不同，加剧分层不稳定性。新注入低温液体与罐内残留液体密度差超过5kg/m³时，可能形成明显分层，为翻滚提供初始条件。翻滚的危险性分析压力骤升风险翻滚导致液相瞬间大量汽化，可使储罐压力在数分钟内上升至设计压力的2-3倍，引发安全阀频繁启跳。快速压力波动可能造成储罐焊缝疲劳、内罐屈曲变形，严重时导致全容罐混凝土外顶开裂。未及时处理的翻滚可能引发BOG压缩机过载、火炬系统超负荷，甚至发展为BLEVE（沸腾液体扩展蒸气爆炸）。结构失效威胁连锁事故链典型翻滚事故案例1234组分混合事故某接收站因混合高甲烷LNG与重烃含量较高的调峰LNG，导致储罐在静置72小时后发生翻滚，安全阀持续排放4小时。某乙烯储罐因保冷层破损，局部热泄漏使底层液体温度升高0.5℃，引发分层液体突然混合，罐压瞬间达到0.85MPa。热渗透案例操作失误实例未执行密度检测直接补注密度差达15kg/m³的乙烯，造成储罐液位剧烈波动并触发联锁停机。监测失效教训某装置因密度传感器故障未能预警分层，翻滚气浪冲毁顶部管线支架，导致次生泄漏事故。03翻滚预防关键技术在储罐垂直方向布置高精度温度传感器，实时监测液相与气相区的温度梯度变化，精度需达到±0.1℃。多点温度传感器阵列通过CFD（计算流体力学）模拟结合实测数据，建立储罐内温度分布动态模型，预测分层风险阈值。动态温度场建模当监测到温度分层超过安全限值（如>2℃/m）时，触发搅拌系统或BOG（蒸发气）回收装置，抑制翻滚发生。自动报警与联锁控制温度分层监测技术采用SIL3级气动调节阀与电磁阀双冗余配置，通过PID算法动态调节BOG（蒸发气）排放量，控制罐压稳定在5-10kPa范围内，防止超压或负压破坏罐体结构。双阀组冗余设计注入氮气覆盖层（氧含量＜2%），抑制乙烯与空气混合爆炸风险，同时通过差压变送器监测气相空间压力，联动补氮系统维持微正压环境。气相空间惰化保护在BOG回收管路中设置压力平衡罐，利用弹性膜片吸收压力波动（响应时间＜50ms），减少因进料/出料操作导致的瞬时压力冲击。缓冲膜片式平衡罐针对极端天气（如台风），采用动态负荷调节技术，通过预冷乙烯注入量分级控制，抵消外部温度波动对罐内压力的影响。台风应急响应机制压力平衡控制系统01020304紧急泄放装置设计在储罐顶部安装爆破片（爆破压力为设计压力的1.1倍）并联安全阀（设定压力为0.9倍设计压力），双重保障超压泄放，泄放能力需满足API2000标准。爆破片与安全阀组合泄放的乙烯气体通过阻火器后导入高空火炬，采用高压蒸汽雾化技术确保完全燃烧（燃烧效率＞99.9%），避免可燃气体聚集。火炬系统快速引燃泄放管路采用奥氏体不锈钢（如S30408）或9%镍钢，耐受-165℃低温脆性，法兰密封选用石墨缠绕垫片，确保极端工况下的密封可靠性。低温材料选型04安全管理体系日常巡检要点4环境安全确认3压力动态监控2仪表校准验证1阀门管路检查检查防雷防静电接地电阻值（≤10Ω）、可燃气体报警器功能状态（每周标准气测试），确保消防设施（灭火器、沙箱）处于可用状态。核对现场液位计、压力表等仪表与DCS显示数据的一致性，偏差超过5%需立即校准，确保监测数据准确可靠。实时监测储罐压力变化，当压力接近设计压力的85%（如1.7MPa/2.0MPa）时启动泄压程序，防止超压风险。每日检查阀门及管路是否存在泄漏现象，观察壳体是否出现结霜或出汗等异常情况，确保密封性能良好。应急预案制定根据泄漏量划分应急等级，小量泄漏启动隔离通风程序，大量泄漏需联动消防系统并疏散周边人员。泄漏分级响应明确火灾初期使用干粉灭火器扑救，火势扩大时切换至泡沫灭火系统，同步启动冷却水喷淋保护相邻储罐。火灾处置流程配备防冻伤急救包和正压式空气呼吸器，规划中毒人员转移路线及定点医院联络机制。医疗救援预案操作人员培训要求每月开展1次翻滚事故桌面推演，每半年组织实战演练，重点培训紧急切断阀手动操作和BOG回收系统应急启动。所有操作人员需取得压力容器操作证，每季度进行低温介质特性、保冷系统原理等专业理论考核。熟练使用便携式气体检测仪（开机自检+报警值设定），正确穿戴防静电服（表面电阻≤10⁹Ω）及低温防护手套。建立双人确认的交接班清单制度，需完整记录当班异常情况、未完成事项及下一班次重点监控参数。专项技能认证模拟演练频次个人防护考核交接班标准化05检测与预警系统液位监测技术超声波液位计通过发射超声波并接收反射信号计算液位高度，适用于无泡沫、无剧烈挥发的介质，安装简便且耐腐蚀性强（PP/PTFE材质外壳），但易受蒸汽和粉尘干扰。外贴式超声波液位计非侵入式设计，直接粘贴于储罐外壁，适用于不允许开孔的密封储罐，通过检测液体与空气的声速差异计算液位，但对罐壁厚度和介质稳定性要求较高。雷达液位计采用高频微波测量液位，抗干扰能力强，适用于高温（≤200℃）、高压或含泡沫的工况，精度高达±0.1%，但需专业校准且成本较高。泵吸式检测仪内置微型抽气泵，可深入隐蔽区域检测，分辨率达0.01PPM（0-100PPM量程），精准捕捉微量泄漏，适合储罐区、法兰密封点等高危区域。通过红外光谱分析乙烯浓度，不受环境温湿度影响，响应时间≤30秒，适用于低温液态乙烯储罐的实时监测。自然扩散采样，覆盖0-300PPM量程，适用于开阔车间或仓库的常态化监测，具备IP65防护等级，抗电磁干扰且防尘防水。针对低浓度乙烯泄漏（0-100PPM）设计，重复性误差≤1%F.S，内置报警记录功能，可存储80000条数据并支持远程查看。气体浓度检测扩散式检测仪红外原理检测电化学传感器自动报警装置阈值联动报警当液位或气体浓度超过预设阈值时，自动触发声光报警，并通过短信/邮件通知管理人员，支持多级报警设置（如预警、紧急报警）。实时远程监控集成无线网关的控制器可实时传输数据至中央平台，支持PC端和移动端访问，便于管理人员远程调整参数或启动应急措施。故障自诊断功能系统定期自检传感器和通信模块状态，异常时自动上报故障代码，减少误报和漏报风险，确保预警系统持续可靠运行。06事故应急处理7，6，5！4，3XXX初期泄漏控制快速切断泄漏源立即关闭上下游阀门，切断乙烯输送管道，防止泄漏范围扩大。对于法兰泄漏可使用专用堵漏夹具，管道裂缝可采用带压堵漏技术。启用蒸汽幕屏障在泄漏点下风向部署移动式蒸汽发生器，形成高温蒸汽幕墙，利用热扰动改变乙烯扩散路径，为堵漏作业创造安全环境。启动喷淋稀释系统开启储罐区固定式水喷雾系统，通过雾状水幕吸收和稀释乙烯蒸气，降低可燃气体浓度至爆炸下限以下（乙烯爆炸极限2.7%-36%）。应用泡沫覆盖技术对地面流淌的液态乙烯喷射抗溶性泡沫，形成覆盖层抑制挥发，泡沫厚度应保持15cm以上，覆盖范围需超出泄漏区域边缘1.5倍。紧急疏散程序分级疏散半径划定根据泄漏速率和气象条件计算影响范围，瞬时泄漏按500m初始疏散半径，持续泄漏每增加1kg/s扩大100m半径，重点监测下风向区域。设置至少3条不同方向的逃生路径，避开低洼地带和蒸气云可能积聚区域，疏散路线沿途设置防爆型应急照明和方向指示标志。对行动不便人员采用防爆担架转运，配备正压式空气呼吸器（SCBA），医护人员在集结点设置临时检伤分类站，优先处理窒息症状伤员。多通道疏散路线设计特殊人群优先撤离后期环境恢复残余气体催化燃烧处理使用移动式热氧化装置，在800℃高温下将残余乙烯完全分解为CO2和水，处理效率需达到99.9%以上，尾气经检测达标后排放。土壤气