内浮顶储罐浮盘边缘密封改造对蒸发损耗的影响硏究

陈紫阳

（南京扬子石化炼化有限责任公司，江苏 南京 210000)

摘  要：针对内浮顶储罐因边缘密封失效导致的挥发性有机物（VOCs)逸散问题，采用三重技术方案对某炼化工厂甲基叔丁基醚(MethylTertiaryButyl Ether,MTBE)储罐密封系统进行了改造。通过将浮盘升级为全接液不锈钢箱式结构并采用螺栓整体连接，结合外层弹性金属板、中间耐油密封薄膜及内层支撑板条构成的高效全补偿弹性密封技术，以及浮盘附件密封优化，实现浮盘与罐壁间隙的显著缩小。现场实测表明，改造后储罐顶部排气口MTBE浓度最高为0.9μmol/mol,相较于国家标准的2000μmol/mol,降低99.95%,V0Cs减排率>79%。该方法通过消除传统密封的间隙缺陷,从源头控制蒸发损耗,为石化储运领城绿色化改造提供了可推广的技术路径。

关键词∶内浮顶储罐；边缘密封;蒸发损耗

石化行业储运环节的挥发性有机物（VOCs)无组织排放治理正面临日益严峻的环保压力，而内浮顶储罐作为主流储油设备，其浮盘边缘密封失效导致的油气蒸发损耗已成为行业痛点。据国家石化联合会统计，仅炼厂储罐区年蒸发损耗量可达千万吨级，不仅造成巨额物料损失，更引发光化学污染等环境风险。传统舌形密封因结构的刚性金属骨架与罐壁间动态间隙可达30mm，致使油气持续逸散占比高达总损耗的75%。具体实践中，现有改造方案多聚焦浮盘本体材质升级，却忽视边缘密封的关键瓶颈。当昼夜温差诱发呼吸效应时，传统密封件因形变能力不足形成永久性缝隙，而在风载作用下，局部密封脱附更会触发烟囱效应，加速油气扩散。因此，石油行业亟需1种能适应浮盘动态起伏实现全周界紧密贴合的创新密封技术。在此背景下，本研究瞄准边缘密封系统进行针对性改造，通过开发自适应压紧机构与高性能弹性体材料复合系统，对抑制边缘油气逸散提供全新解决方案。

1 内浮顶储罐蒸发损耗原理

1.1 呼吸损耗形成机制

内浮顶储罐的蒸发损耗主要由呼吸效应和边缘密封失效共同导致。其中，呼吸损耗源于昼夜温度交替引发的罐内气体体积变化，白昼高温促使液面附近轻组分急剧汽化，导致气相空间压力升高，迫使油气混合气体顶开呼吸阀释放;夜间降温则形成负压，吸入空气稀释罐内浓度，进而产生爆炸隐患。同时，边缘油气逸散则直接归因于传统机械式鞋型密封的结构缺陷，浮盘与罐壁间存在大量无法杜绝的缝隙，这些开放通道允许罐内高浓度油气持续逸散。尤其在浮盘升降运动中，密封带与罐壁反复摩擦会加剧局部磨损，扩大裂隙尺寸，使得VOCs通过呼吸口无组织排放，不仅造成显著物料损失，还埋下安全隐患。

1.2 边缘油气逸散动力学模型

浮盘边缘密封失效引发的损耗，其本质即气体扩散与对流作用的耦合过程。在传统金属舌形密封结构中，浮盘与罐壁间存在10～30mm的动态间隙，此处形成持续开放的油气通道。基于菲克扩散定律，当风速>3m/s时，间隙上方产生负压区，罐内高浓度油气在压差驱动下形成射流，而在静风条件下，浓度梯度主导的分子扩散成为主要传质形式。具体实践中，浮盘升降运动使密封带与罐壁反复摩擦，导致局部密封材料磨损形成永久性裂隙。其计算公式见式(1)。

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