苯的安全储存和输送分析

摘要 本文探究了苯危险品的安全储存和输送方式,论述了氮封措施对苯储存和运输的影响。

关键词 苯；安全性；储存；氮封；输送

中图分类号TE6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0039-02

0 引言

作为化工生产的重要原料，其结晶点高，且有毒性，苯的储存和运输的重要性不言而喻，本文针对苯在不同气象条件下是否需要采取保温伴热措施、以及氮封在苯储存过程中的必要性进行论述，并提出了自己的见解。

1苯的物性

苯（Benzene）在常温下为无色透明、易燃液体，分子式C6H6，分子量78.11，相对密度0.8794（20℃），熔点5.51℃，沸点80.1℃，闪点-10.11℃（闭杯），自燃点562.22℃，蒸汽密度2.77g/L，蒸汽压（表）13.33kPa（26.1℃）。蒸汽与空气混合物爆炸极限1.4%~8.0%，不溶于水，与乙醇、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、冰醋酸、丙酮等混溶。遇热、明火易燃烧、爆炸。能与氧化剂，如五氟化溴、氯气、三氧化铬、高氯酸、硝酰、氧气、臭氧、过氯酸盐、（三氯化铝+过氯酸氟）、（硫酸+高锰酸盐）、过氧化钾、（高氯酸铝+乙酸）、过氧化钠发生剧烈反应。不能与乙硼烷共存。

苯作为有毒物质，正常时苯气体毒性为中度，当在密闭储存时应将其作为剧毒考虑。苯蒸汽可经呼吸道吸收，液体经消化道吸收完全，皮肤可吸收少量。

2 苯的储存

常压下苯的熔点为5.51℃，沸点为80.1℃，因此可以认为储存苯的当地极端最低气温高于5.51℃时，苯罐及苯输送管道是不需要保温的。现在我们将储存苯的当地极端最低气温低于5.51℃时，苯的储存方式进行讨论。

以湛江项目炼油配套完善工程苯抽提原料和产品罐区所设计的2 000m3苯罐为例，罐直径14.5m，罐壁高14.22m，拱顶曲率半径17.4m，拱顶高度1.58m，大气极端最低温度2.8℃，苯密度880kg/m3，储罐总传热系数1.454W/m2℃，苯比热容0.5068Ws/kg℃。由以上条件可以计算出：

苯罐总高H=14.22+1.58=15.8m；

最高液位下苯总质量M1=1860000kg（以罐壁高的0.9倍计算得出）；

最低液位下苯总质量M2=85000kg（按实际最低液位计算得出）；

地表温度3.8℃（按大气温度加1得出）；

容器周围介质温度tj=[ttu+（4ψ+1）×tqi]/(2+4ψ)

=[3.8+（4×15.8/14.5+1）×2.8]/（2+4×15.8/14.5）

=2.96℃

其中ttu为最冷月地表平均温度，℃；

tqi为最冷月油罐周围大气的平均温度，℃；

ψ为油罐的高度H和直径D的比值。

容器总冷却面积（即苯罐内表面积）985.6m2。由此我们可以得出苯从储存温度（介质初温）降至介质终温所需要的天数。

裸罐 介质初温℃ 介质终温℃ 所需天数

最高液位 40 5 72.6

40 8 22.6

40 10 15.5

最低液位 40 5 3.3

40 8 1.0

40 10 0.7

最高和最低液位是两种特殊工况，由于收油大多连续而发油大多间断，因此最低液位很少出现，所以我们在计算降至介质终温所需天数时应该根据一个合理的液位进行计算。当所需天数大于储存天数时，是不需要采取保温的，当降至介质终温所需天数小于储存天数，就应该采取保温措施。

苯罐保温其容器周围介质温度可以根据不同的保温材料得出，根据上述公式同样可以得出苯在保温条件下从储存温度（介质初温）降至介质终温所需要的天数。

同样，当降至介质终温所需天数大于储存天数时，储罐只需保温，不用采取加温及伴热措施，当降至介质终温所需天数小于储存天数，就应该采取加温及伴热措施。

对于加温及伴热的方式，蒸汽加热或者电加热，以及内伴热或者内外伴热，我们可以根据当地条件进行选择设计。

另外，裸罐情况下，为防止苯达到凝点温度，我们在生产作业中还可以采取油品切换的办法，即当某个苯罐液位较低且温度在苯凝点以下，可以对此罐进行收油作业或者倒罐作业。

3 苯罐的氮封

在苯罐设计中，根据罐区设计规范，应选用内浮顶罐，另外设置氮封。个人认为氮封在苯罐设计中是非常必要的。

3.1 氮封的目的

首先，油罐静止储存时，由于罐内气体空间温度和油气浓度的昼夜变化而引起油罐的静止储存损耗（“小呼吸”损耗）及油品收发作业中由于液面高度变化造成油品的动液面损耗（“大呼吸”损耗）等都会造成油品不可回收的损失以及油品质量的下降。由于空气中大量气体是氮气，这种通过加氮封减少呼吸损耗的作用不是很大，但是苯为有毒物质，当在密闭储存时应将其作为剧毒考虑，减少苯的蒸发损耗尤为重要，苯罐加氮封设施即是减少这种损耗的方法之一。

其次，苯罐加氮封可以防止苯与空气接触被氧化变质，避免了由于自燃而引起爆炸事故。另外，若不设氮封，当向罐外供料，罐内油气形成负压，如果罐顶呼吸阀因阻火层堵塞不能很好的作业，就会造成罐顶塌陷，对储罐的安全不利。因此储罐（尤其是苯等毒性储罐）设置氮封设施是非常必要的。

3.2 氮封的设置

通过对一些设置氮封阀的装置和储罐的调研，发现有以下几类问题：1）氮封系统供气能力不足；2）阀内污垢较多；3）防火呼吸阀阻火层易堵塞，造成呼吸阀功能下降；4）氮封阀弹簧弹力变小；5）氮封阀密封圈易损坏等。因此，在设置氮封阀时需要注意并解决以上问题。

氮封系统供气能力不足及阀内污垢较多是造成储罐罐顶塌陷的主要原因，阀内污垢较多的解决办法是氮气管道上设置过滤器，另外在设计氮封系统时，应严格按照储罐向外供料的最大流量选取管径及氮气的压力，以避免由于氮封系统供气能力不足、呼吸阀不能完全起作用等原因而造成罐顶塌陷。

氮封系统流程图如下：

3.3 氮封的效果

氮封技术的应用可以有效地降低油品的大小呼吸损耗及自然通风损耗，提高经济效益；可以保证安全生产、职工的健康、保护环境，符合HSE方针。

4 苯的输送

4.1 输送管道

苯是有毒物质，且易结晶，在苯输送管道的选择上比一般介质严格一些。苯管道应采取保温措施，在气温相对较低的北方，同时设置伴热调和设施。苯一旦泄漏，会对人身安全、环境造成极大的破坏，因此在管道等级的选择上要比一般介质高一个等级。我们在设计中通常选用不低于PN5.0的等级。

4.2 输送泵

输送泵是介质在输送过程中的重要环节，苯输送泵可以根据当地的气象条件考虑是否保温，并且应选取密封性能较好的屏蔽泵或磁力泵。

5 苯罐的其它设置

在苯罐罐顶大都设置机械呼吸阀，根据环保要求，机械呼吸阀呼出的气体应该焚烧，不具备条件的话应该高空散放。

苯作为有毒介质，其脱水罐排放标准也很严格，一般应该密闭排放，有些炼厂不具备排放条件的话，应该保证苯的脱水浓度不超标，其排放标准不大于80ppm。

6 结论

在气温极端最低气温低于苯熔点5.51℃的情况下，并不是都需要保温及伴热设施的，我们在以后设计中就可以根据计算结果来确定设计方案，

另外，苯罐是否保温也跟油罐的用途有关，当储罐作为静止罐很少切换的情况下，往往需要保温；经常作业的储罐在这种状况下一般不需要保温。

参考文献

[1]郭光臣，董文兰，张志廉编.油库设计与管理[M].石油大学出版社，1994，6.

[2]王骥程，等编.化学过程控制工程[M].化学工业出版社，1991.