摘要：某低温液氧贮存系统的大型低温液氧储罐由于运行时间较长、安全性能差，充装过程中易造成液氧泄漏事故。文中对该贮存系统结构及流程进行分析并实施了安全改造，在充装线上加装紧急切断阀、拉断阀、安全阀、充装辅助等设施，有效保证了低温液氧充装安全。
关键词：液氧储罐；紧急拉断阀；移动式压力容器；充装线
某企业的低压液氧储罐在20世纪80年代末投入使用，储罐设计构造型式为子母罐，由多个（3个以上）子罐并联组成的内罐，以满足低温液体大容量储存并且工作压力较高的要求。多个子罐并列组装在一个大型母罐之中，子罐通常为立式圆筒形，母罐为承受常压的立式平底拱盖圆筒形［1］。内部为组合圆柱自立式型式，高20m，储存容积为600m3，储存压力0.015MPa，最高的工作压力0.18MPa，绝热方式为珠光砂末充氮气密封保冷。该储罐由液化装置生产的液氧产品利用压差通过储罐顶部的充装管进行装罐，充装过程中有测满阀及高灵敏度液位计对充装量进行控制，液氧储罐的充满率应符合TSG21标准规定，不得大于95%，严禁过量充装［2］。储罐的移动式压力容器充装线在自动阀HCV5005后改造为真空管流程，主线上安装安全阀、采样阀，手动装车阀2只，末端为快装接座由卡口软管连接移动式压力容器，利用位差及静压作用进行充装外供［3,4］。
1容器充装线存在的问题
该装置的低温液氧罐的使用时间较长，移动式压力容器充装线的安全防护措施技术落后，充装线的连接管线多次出现泄漏问题。2016年10月由于根部管线泄漏导致阀门冷箱低温脆裂损坏，内部珠光砂吸附大量液氧，为施工安全带来较大风险，最终将液氧罐液体全部清空，损失大量液氧产品。在施工前使用干燥无油的氮气对液氧罐进行了加温吹扫置换移动式压力容器，罐内气体露点不高于-45℃，乙炔含量不超过0.1×10-6，并使设备温度升至常温，合格后严格执行动火制度管理规定组织了施工处理，期间液氧停止生产，液氧泄漏出现的非常紧急，处理非常被动［5］。
2拉断阀的参数与结构
（1）拉断阀主要参数适用介质：液氧、液氮、液空、LNG；连接形式：法兰；公称压力：4.0MPa；工作压力：1.6MPa；公称通径：15~80mm；适用温度：-196~80℃；密封等级：V级；最大拉断力：30kN；最小拉断力：20kN。（2）结构特点阀结构主体为2个切断阀和将2个切断阀连接起来的夹紧机构。切断阀为弹簧力关闭的单向阀，可以全自动的安全闭合而无任何泄漏。夹紧机构为抗拉专用连接螺栓。其拉断力来自于设备部分本身脱离：当槽罐车移动超出工作区时，软管首先延伸，达屈服极限前拉断连接螺栓，2个单向切断阀分离；随着单向阀的分离，阀瓣在弹簧力和介质力的作用下复位，实现自动关闭密封。拉断机构主要由拉断螺栓、挡销、螺母等组成，其拉断力必须小于软管的拉断强度，而大于介质的压力。单向阀主要由壳体、阀瓣、主密封圈、主密封座、导流板等组成，实现阀门全密封作用的主密封圈结构采用低温聚四氟乙烯制成，内衬弹性不锈钢骨架，靠主密封座压紧、固定。主密封座与密封圈的接触面采用内球面设计，其曲率与阀瓣密封面相同。常用的拉断阀的结构见图1。（3）拉断阀复位操作程序①清空管线：排空软管内部和管线内部的介质达安全规范要求。②取回拉断分离的两单向切断阀，检查阀各处密封圈有无损坏，若有损坏需更换。③更换新的专用拉断螺栓。④按2个切断阀的阀瓣耳轴对正中心，施压力合拢2个单向切断阀，用数显扭矩扳手转动专用拉断螺栓的压紧螺母，其预紧扭矩为4～7N·m即可，并上好锁紧螺母。
3改造方案
（1）移动式压力容器充装线改造将自动阀HCV5005后的充装真空管线整体进行定制改造，由厂家制作成品运输到现场安装，设置主线安全阀1只，主线采样分析阀及分析线1条，充装支线2条分别安装安全阀、装车阀、拉断阀、排放阀、残液回收阀。现场施工过程中对管线支撑进行改良优化加固，由于紧急切断阀本身和槽车充装接头及部分管道、阀门都有重量，会对紧急切断阀拉断螺栓产生径向作用力，影响紧急切断阀工作的可靠性，对拉断阀门加装垂直支撑座及支架，尽量减小阀门拉断螺栓的重力伸长损耗。（2）自动阀门改造将自动阀HCV5005阀门的仪控系统进行改造，为了便于液体充装设备就地控制紧急切断按钮与中央控制室切断辅助台双保险控制。该阀门改造为3种操作方式，DCS系统主控室操作、阀门本体手轮操作、增加现场操作柱紧急切断操作，在紧急情况下现场操作人员能够立即将阀门关闭，切断液氧供应。（3）充装辅助设施安全改造现场安装防爆人体静电释放器，消除器安装蜂鸣器及状态指示灯提示安全警告，设立岗位危害告知牌。移动式压力容器充装前置换介质及充装后密闭回收介质的绝热钢气瓶回收设施；充装量由槽车地衡磅秤实时计量，避免超量充装；现场提供移动式压力容器充装前后进行安全检查的场地及专用的移动式压力容器充装场地，设有安全出口，周围设置安全标志。
4结束语
对于未安装紧急切断、拉断阀的低温液氧储罐，加装紧急拉断阀尤为重要。低温液氧罐的移动式压力容器充装线接口加装紧急拉断阀，可以避免移动式压力容器将充车管道拉断造成事故，阻止低温液氧泄漏，保证低温液氧充装过程的安全，对移动式压力容器的充装线进行安全改造可以有效保证低温液氧充装安全。
参考文献：
［1］毛绍融，朱塑元，周智勇.现代空分设备技术与操作原理［M］.杭州：杭州出版社，2018：326-327.
［2］张七斤.高真空多层绝热槽车制造工艺要点分析［J］.深冷技术，2010（4）：31-33.
［3］叶必楠，沈雪传，顾福民.现代小型空分操作与安全答疑［M］.杭州：杭州出版社，2007：163.
［4］张学瑞.安全理念在紧急切断阀中的应用［J］.化工管理，2014（8）：58-61.
［5］徐四忠，周德勇移动式压力容器，徐水根.紧急切断阀在低温液体充装中的应用［J］.深冷技术，2015（7）：8-10.
作者：奚闻隆曹丹梅延盛单位：中国石油大庆石化公司水气厂
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