罐区和工艺容器是否需要导电衬里？

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2007年7月17日上午，一个溶剂堪萨斯州山谷中心巴顿溶剂厂的一个储罐发生爆炸，导致火灾蔓延至附近地区储油罐，触发进一步的爆炸和火灾。在几分钟之内整个油库被摧毁了(要了解有关坦克场的更多信息，请参阅接地罐区的阴极保护．)

第一次爆炸发生在一个装有清漆制造商和油漆商（VM&P）石脑油的储罐内，石脑油是一种用于制造涂料的不导电易燃液体。非导电材料具有一定的体积电阻率大于10^9.Ω•米^3.．爆炸发生时，一辆油罐车正在将石脑油从卡车的一个容器中转移到储罐中。从一开始,静电被认为在这件事中发挥作用。

静电电荷是如何积累的

流经管道和阀门的液体往往会导致静电积聚，这一过程称为运输充电。静电是由带电液体流过不同材料（在本例中为管道和阀门内壁）并将电子转移到其他材料而产生的。静电的充电率是温度的函数流量．

需要注意的是，电荷不会产生，因为电子已经存在了;然而，它们可以累积或堆积。只有不导电的液体显示通过流动充电。水，也就是导电的液体，不收取流量。

当不导电的液体流入储罐时，它携带着电荷，如果不正确接地，电荷就会积聚在储罐中。湍流或搅拌会增加电荷积累。后来，突然的静电放电可能会以火花的形式发生。

幸运的是，如果系统的所有部分都接合(用导体连接)并接地，火花就可以避免。

确定事件的根本原因

美国化学安全委员会（CSB）是一个独立的政府机构，负责调查工业化学品事故，进行了调查，并于2008年9月发布了报告。

CSB了解到，在事件的早晨，一辆油轮抵达设施，将其大量的石脑油转移到室外储罐中。

典型的是在卡车和接地站之间连接接地电缆。所有涉及的设备都用导线连接起来并接地。

储罐中装有一种用来测量罐内液体溶剂液位的装置。该装置包括一个漂浮在溶剂表面的浮子，浮子与金属胶带连接，金属胶带从容器顶部出来，缠绕在滑轮上，通过测量观察玻璃和接地连接(图1)。

图片：PPG.

图1．与金属胶带连接的浮子和松散连接组件的储罐示意图。

金属胶带和浮子之间的连接被设计成有一定的松弛，这样当溶剂被加入或从水箱中移除时，浮子就可以在水面上漂浮(就像钓鱼浮标一样)。

油罐车-拖车有三个独立的车厢，连续被清空。不幸的是，当软管从一个隔间移动到另一个隔间时，空气进入了传输软管，在储罐内引入了空气和紊流。

虽然溶剂上方的空间开始用蒸汽和空气的爆炸混合物填充，但偶尔突然在金属带中引起过多的松弛，并且在浮子和胶带之间的连杆组件中的电导率损失，因为浮动前后摇动．结果，当罐内的所有组分没有粘合或接地时，存在短暂的时期。随着时间的推移，金属浮动累积电荷（图2），并且在某个点时，火花点燃蒸汽混合物。

图片：PPG.

图2. 浮动连杆组件和可能发生火花的区域。

由此产生的巨大爆炸足以将储罐抛向空中，并超出储罐场的边界。附近的两个油罐爆裂起火。火势蔓延导致农场里剩余的储罐压力过高或着火。沉重的盖子飞了出来。据估计，有20,000加仑(76,000升)的易燃化学品被释放到周围环境中遏制区域. 各种金属部件被扔到一个居民区很远的地方。一个离坦克大约300英尺的移动房屋被一个坦克盖击中，一个压力阀击中了400英尺以外的一个相邻企业。

公务员事务局的结论是，造成这起事件的因素包括：

• 当时常用的连接和接地方法可能不够。具体而言，应修改松动的连杆组件，如将浮子连接到金属带的组件（可能添加固定的连接/接地线），使其始终保持接地。
• 公司在处理易燃不导电液体时需要采取额外的预防措施，因为易燃不导电液体容易积聚静电。尽管存在一些标准（表1），但它们可能不够全面，无法解决非导电易燃液体的特殊情况。
• 反复停止并启动溶剂转移导致空气和湍流被引入罐中。这和可能存在水和沉积物在水箱中起到了静电荷积累的作用。
• 尽管油箱本身接地，但由于石脑油是一种不良导体，静电积累的速度超过了其消散的速度。
• 石脑油等液体，苯，二甲苯，甲苯那庚烷和己烷形成蒸汽混合物，其可以在某些条件下容易地点燃。
• 一些材料安全数据表（MSDSS）不要列出非导电易燃液体造成的所有相关危险，例如它们在运输和储存过程中积累静电的趋势。

区域	标准
EMEA（欧洲，中东和非洲）坦克建筑标准	EN 14015：现场建造钢制储罐的设计和制造规范 API 650：储油罐
西欧和南欧制定了避免静电的要求	操作指南（CLC/TR50404）静电学 避免静电引起的危险的惯例准则
德国	DIBt（涂层相关）德国毛皮包技术研究所
东欧	地方/政府指南/要求（涂层相关）
美国	美国国家标准协会(ANSI) z4001 职业安全和健康管理局（OSHA）1910.303 国家消防协会NFPA 77

表1. 关于静电的区域标准。

危险点火三角

危险点火三角形是一个表示引起爆炸所需的三种成分的图表(图3)。在堪萨斯州的爆炸案例中，三种成分是:

• 一种能源——静电
• 一个氧化剂- 在油箱内的石脑油上方的空气
• 一种可燃燃料——石脑油蒸气

图片：PPG.

图3. 点火三角。

如果这三种成分中的任何一种被排除，爆炸就不会发生。

设计以防止点火三角形

适当和全面的设计可以通过消除三个关键成分中的一个或多个来防止爆炸的发生。

放置在储罐顶部的通风口和舱口可以发泄气体，蒸气和挥发性燃料空气混合物。

绑扎线和接地线(绑扎带)可以分散电流或静电，是标准配置。几乎链条中的所有部件都应该接地，包括:

• 储油罐，船只及有关项目
• 储罐壳体
• 漂浮屋顶
• 泵
• 加热线圈
• 所有操作设备
• 间断连接的项目，如油罐车，软管，喷嘴等。

骑在液体顶部的浮屋屋顶可以采用储存罐顶部的空气中的易燃液体。这种设计创造了两个独立的区域 - 浮屋屋顶下方的区域，没有氧气，面积与上面没有可燃蒸气。

这个过程被称为坦克覆盖可用于用惰性气体如氮气或燃烧的气体填充浮屋顶上方的区域。坦克覆盖压力调节器旨在使惰性气体的压力略高于大气压。蒸汽回收调节剂用于回收惰性气体，以便可以重复使用其他罐并防止释放到环境中。

可通过替代设计实现储罐内可燃液体液位的测量，该替代设计无需连杆组件和金属胶带。这些备选方案包括：

• 流量计准确地跟踪泵送进入罐中的液体量
• 压力水平测量装置
• 雷达水平测量装置

可向储存的液体中添加可提高电荷耗散率的特殊添加剂。

安装限流装置自动控制和降低泵送液体时的流量，避免紊流。

消除一些做法，例如断开和重新连接软管或用空气吹出软管，这些做法往往会把大气中的空气引入罐中。

与没有过滤器的类似系统相比，一些系统组件（如具有大表面积的过滤器）会引入高水平的静电。确保这些部件与储罐之间有足够的停留时间。这可以通过在排放点上游安装过滤器和降低流速来实现，以便在将液体引入储罐之前提供足够的停留时间。

避免将低密度液体泵入装有高密度液体的储罐，以避免低密度液体上升至顶部时产生的湍流。

热作业（例如，切割、研磨或焊接）只能在储罐排空时进行。

导电衬里和不导电衬里的区别

储罐涂有涂层，以避免货物（内含物）受到污染，减轻腐蚀（从而最大限度地延长设备的使用寿命），并便于货物更换之间的清洁。

货物污染转化为可用货物或高再加工成本的损失。正确设计的涂层将保护货物免受污染的污染，或者在坦克妥善清洁后从之前的货物。导电和非导电衬里帮助防止污染。

这两种类型的衬里还可以提供耐腐蚀性能。假设粘结剂相同，实验室测试表明导电衬里和非导电衬里在耐腐蚀性和耐化学性方面没有区别。(想了解更多关于减轻油箱腐蚀的信息，请阅读工艺容器内部腐蚀管理简介．)

坦克易于清洁收益率有形运营和经济效益，因为它们提供了产品存储的灵活性，增加了罐存储能力，减少了怠速罐的数量，消除了对专用罐的需求。

普通的颜料用于制造导电衬里的是石墨，这会导致油箱内部呈现深色（图4）。相比之下，非导电衬里中使用的颜料不含石墨，因此这些衬里的颜色较亮（图5）。

浅色非导电衬里通常更易于检查和清洁。此外，可以检查带有非导电衬里的储罐是否存在假期那小孔和其他缺陷使用火花测试．

图片:PPG.

图4和5：涂有导电（左）和非导电涂层的储罐内部视图。

导电衬里确实提供了一些关于静电的好处，因为它们将任何静电导入钢制储罐，它们不依赖未涂覆的钢部件（例如管道）来进行充电，并且它们降低了储罐内静电积聚的风险。当然，只有当衬里具有足够低的电阻以释放或传导任何静电时，这才是正确的。

需要导电衬线吗？

虽然有一些国家对导电衬里有规定，但全球大多数市场没有这些要求。

根据现场的不同标准和程序，可以得出结论，只要消除点火三角中的三种成分中的至少一种，适当接地、添加剂的使用、储罐和配套基础设施的质量结构以及遵守安全操作程序就足够了。

无论储罐是无涂层、涂有导电衬里还是涂有非导电衬里，建议采用最佳实践设计特征。但是，如果需要，可以使用导电衬里作为额外的安全措施，以防止静电积聚。