LNG 储罐装车工艺及危险有害因素辨识

苑桂金

（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰 025350）

0 引言

为拓宽产品聚道，适应企业发展，在现有厂区内，依托现有部分公用工程新建一座原料为天然气、处理能力为70×104m3/d的天然气液化项目，其中冷剂储罐单元属于四级危险化学品重大危险源、LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然气）储罐单元属于二级危险化学品重大危险源。分析LNG 储罐单元、冷剂储罐单元、装车单元工艺流程，辨识其中的危险和有害因素，为企业平稳安全发展提供经验参考。

1 液化天然气储罐单元

1.1 生产流程简述

从冷箱来的LNG 冷至-160 ℃后，经过节流将压力降至0.015 MPa（G），进入常压LNG 储罐储存。储罐进液管设置有上、下进液，当初次对LNG 进行预冷过程中采用上进液，当储罐预冷完成后采用下进液，以减少BOG（Boiled Off Gas，闪蒸气）产生。在LNG 储罐中闪蒸出的BOG 及正常装车时气化的甲烷气体汇合后送至BOG 回收工序。

1.2 结构描述

本LNG 储罐建设规模为2000 m3，采用平底圆筒金属拱顶结构，LNG 储存于常压储罐内罐中，内罐与外罐夹层之间填充保冷材料。内外罐均为平底、圆筒形拱顶金属储罐，贴着外罐壁从下到上有附带盘梯，方便上下罐进行操作，基础采用混凝土高架承台结构。

1.3 工作流程简述

储罐作为LNG 场站中一个重要设备，将液化装置产出或槽车运来的液化天然气安全存储于罐内，并通过排液口将其泵至装车台充车。因此储罐需要设置合理的工艺管线，并配备相应的阀门、仪表实现各种功能的操控，主要有进液管线、排液管线、安全控制管线和其他工艺管线。

1.3.1 进液管线

进液管线在进入储罐之前分为顶部进液及底部进液两路，在进液总管上设置低温气动切断阀，顶部和底部管路上分别设置手动根部阀。在中控室即可实现对管线的远程控制，也可通过开关管线上不同的阀门，将LNG 分别送到储罐顶部或底部[1]。

顶部和底部进液管线均采用环形喷淋装置，保证冷试和首次进液时内罐均匀冷却，避免局部温差应力过大。同时，喷淋装置能将送入罐内的低温液体尽量分送至同一液面内不同的位置，避免不同状态的液体局部聚集。

进液总管上预留1 个槽车接口，方便储罐冷试时接低温液体运输车用。根据温度监测情况，调整顶部和底部进液的方式可以缓解或消除分层现象。引出管道连接处采用保冷管道，外部管线采取适当的保冷措施（场站保冷施工方负责），可在保障外罐顶安全的同时有效减少冷损。

1.3.2 排液管线

储罐底部设置有排液口，罐内储存的LNG 通过此管线去往低温装车泵，经装车系统槽车充液。出口设置于储罐底板上，能最大限度地将罐内液体排尽。排液管线上设置1 个常开低温根部阀，出根部阀后设置有紧急切断阀，通过紧急切断阀即可对储罐进行远程控制。排液管与外罐的连接处采用真空管道，在最大限度地减少冷损的同时保证外罐安全。

1.3.3 安全控制管线

1.3.3.1 超压保护管线

（1）BOG 回收管线（第1 级）：当储罐内气相压力上升到20 kPa时，管路上的低温气动调节阀开启，罐内气相空间气体通过本管线进入BOG 回收系统，罐内压力下降；当罐内压力降低至12 kPa时，气动调节阀关闭并联锁回收系统停运。

（2）自动放空管线（第2 级）：当储罐压力持续升高到22 kPa时，本管线位于储罐顶部的低温气动开关阀开启，气体通过就地放空汇集管排放，储罐泄压；当罐内压力降低至15 kPa 时，气动开关阀关闭，停止排放。

（3）安全阀放空管线（第3 级）：储罐顶部设置有2 套呼气阀（一用一备），总有1 套或2 套呼气阀在工作，当储罐气相压力达到24 kPa 时呼气阀动作，气体通过本管线排放。

1.3.3.2 低压保护管线

（1）原料气补气管线（第1 级）：储罐内气相压力下降至5 kPa左右，本管线上的气动阀开启，干燥、洁净的原料气经调压后补充到储罐气相空间内，使储罐维持在正常、安全的范围内运行；当储罐压力回升至8 kPa 时，关闭阀门，停止补气。

（2）氮气补气管线（第2 级）：储罐内气相压力下降至2 kPa左右，本管线上的气动阀开启，干燥、洁净的氮气经调压后补充到储罐气相空间内，使储罐维持在正常、安全的范围内运行；当储罐压力回升至5 kPa 时，关闭阀门，停止补气。

（3）吸气管线（第3 级）：储罐顶部设置有2 套吸气阀（一用一备），总有1 套或2 套呼气阀在工作。当储罐压力降低至-0.5 kPa时，吸气阀动作，储罐与大气相通，保证储罐不至因负压而失稳。

1.3.3.3 外罐压力保护

（1）外罐超压保护分为两级：第1 级为呼气阀，动作压力为0.8 kPa；第2 级为紧急泄放装置，动作压力为1.0 kPa。

（2）外罐低压保护分为两级：第1 级为氮封气补气管线，当夹层压力低于0.5 kPa 时管线上的自力式调节阀动作，外接氮气补充至夹层，维持夹层空间微正压状态，避免潮湿空气进入，以保障绝热系统性能良好；第2 级为吸气阀，动作压力为-0.28 kPa[2]。

2 冷剂储罐单元

混合冷剂储配系统主要用于补充制冷压缩循环过程中由于管道及压缩机的干气密封系统泄漏而损失的部分混合冷剂。

混合冷剂由氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异戊烷组成，其中氮气由公用工程系统直接提供，试车期间甲烷可选用净化后的原料气，正常生产后可由LNG 管线直接补充，LNG 补充管道为从冷箱送出的LNG 经过调节阀减压再经过甲烷空温器升温至环境温度，送至混合冷剂平衡罐，其他冷剂由外部采购经槽车运输至厂内，设置乙烯卸车臂、乙烯卸车泵、丙烷/异戊烷卸车臂及丙烷/异戊烷卸车泵各1 台，将制冷剂补充至各冷剂储罐内。

乙烯选用低温带压储槽储存，容积均为30 m3，丙烷、异戊烷用常温带压容器储存，容积均为21 m3；乙烯通过乙烯空温器后充入混合冷剂平衡罐，丙烷、异戊烷分别经丙烷干燥塔、异戊烷干燥塔脱水后补充进入混合冷剂平衡罐，采用流量控制实现冷剂的精确补充。

此外，根据GB 50160—2018《石油化工企业设计防火标准》相关要求，丙烷储罐设置防止液化烃泄漏的注水措施。因此，在丙烷储罐底部设置有高压消防水补水管道和紧急切断系统。

3 液化天然气装车单元

储罐内的LNG 产品需要用LNG 定量装车鹤管灌装至槽车外售。根据实际需要，设置3 台LNG 装车泵（二用一备），每台流量为120 m3/h，可以在现场也可以在控制室启动。

装车区设置6 个装车位，每个装车位装车最大流量为60 m3/h，采用定量装车控制器控制充装量。LNG 装车鹤管主要由固定、回转、操作、平衡等机构和LNG 管线组成，其中回转机构是鹤管的核心部件，由合金钢等耐腐蚀、耐磨材料精密加工而成，内装复列球轴承，主密封件采用PTFE 聚四氟乙烯材料，密封面经抛光处理，可使鹤管旋转灵活、密封可靠，持久耐用。平衡系统包括扭簧、压簧和配重，弹簧缸平衡系统经过精密计算，保证装车臂满足随遇平衡要求，对位操作轻巧方便。

LNG 装车鹤管设有液相接口和气相接口。装车时，LNG 装车臂液相接头与LNG 槽车进液口连接，鹤管的气相接头与LNG槽车的气相口连接。开启装车ESD 阀门和流量控制阀门后，储罐内的LNG 通过装车泵输送至槽车内，气相则返回储罐。

装车初期或吹扫阶段，LNG 通过装车臂的液相管线进入槽车，气化的BOG 通过气相管线进入放空空温器，复温后排入全厂火炬系统。正常装车的气相直接返回LNG 储罐，与储罐内的BOG 汇合后送至BOG 回收工序。

LNG 槽车配有现场液位计，高液位报警器和良好的防静电设置。装车的初速要严格控制，一般在1 m/s 以下。装车之前检查槽罐内的压力和温度，防止罐内压力、温度异常。在装车前和装车后均需要采用氮气吹扫气相管线和液相管线。装车前按照检查表做好检查，装车过程中操作人员要在现场监测，注意压力和温度的变化。

装车区设有集液池，主要用收集装车泄漏初期排放的LNG，并防止LNG 排入地下排水系统。该集液池可容纳单个LNG 槽车故障造成的泄漏量。

4 主要危险、有害因素分析

4.1 火灾、爆炸

LNG 危险特性主要是易燃、易爆，其储罐区是重点防火部位，如果储罐未按规定进行防雷、防静电设置，未装设喷淋降温装置，可能由于储罐超温、超压或雷电、静电火花导致火灾、爆炸事故。

在液化天然气储存及装车过程中，由于违反操作规程，误开阀门或没有及时关闭阀门等操作失误，会导致物料冒罐泄漏，遇明火或其他火种很容易发生火灾甚至爆炸事故。

厂区综合布置了大量天然气输料管道，管道布局或设置不合理、管道缺乏防护装置、运输车辆不注意按规定行驶、厂内驾驶注意力不集中等因素，都可能导致撞坏管线，导致火灾、爆炸事故。

进入厂区的运输车辆如果未按规定装设阻火器、无消除静电措施，还可能因车辆排气管排出的火花或静电火花引发火灾、爆炸事故。

4.2 车辆伤害

LNG 主要使用汽车运输，如果货运主干道和人行道路交叉混杂，或人货同流；进入厂区的车辆不注意安全驾驶；不注意交通管理，缺少限速等安全标志；厂内人员不注意避让车辆，就很容易发生交通事故，造成车辆伤害。

4.3 冻伤

LNG 温度为-163 ℃，如果储罐、装车工艺装置维护保养不及时，很容易导致物料泄漏，作业人员如果不注意安全操作、没有穿戴好个人防护用品，接触物料时很容易造成低温冻伤。

4.4 中毒和窒息

维修人员进入储罐内部等密闭空间检修时，如果未将设备与生产系统进行彻底隔离；未进行吹扫、置换空气或吹扫不彻底；作业人员防护措施不力或不注意配戴合适的防护用品，就很容易造成作业人员中毒或窒息。

5 结束语

综上所述，本公司LNG 储罐单元、冷剂储罐单元、LNG 装车单元工艺成熟、可靠，可对操作技术参数，如温度、压力、流量、液位、成分等进行实时监控、联锁控制、紧急停车，实现无人值守操作，能有效控制潜在风险，从而实现项目安全生产。在日常作业过程中，操作人员仍不能放松警惕，需注意火灾、爆炸、车辆伤害、中毒或窒息、冻伤等危险、有害因素。