化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案

儲罐氮封是指在儲罐內(nèi)充入氮氣，通過一定的壓力和流量將儲罐內(nèi)的空氣排出，形成一個氮氣環(huán)境，以達到保護儲存物質(zhì)的目的。目前大氣環(huán)境污染的治理工作已經(jīng)成為我國環(huán)境保護的重點問題,在VOCs的污染排放控制,回收利用方面,揮發(fā)性有機液體儲罐密封治理面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn).呼吸閥和浮盤的密閉性是減少油品損耗,提升氮封系統(tǒng)運行效率,滿足排放達標(biāo),石油化工企業(yè)節(jié)能降耗提質(zhì)增效的重要保障.

氣體混合配比系統(tǒng)

貧氧混合裝置控制系統(tǒng)是整個儲罐氮封系統(tǒng)的核心，用于監(jiān)控和控制氮氣供給和排氣過程。控制系統(tǒng)通常由壓力傳感器、流量計、溫度傳感器、閥門等組成，通過對各個參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)，保證氮氣供給和排氣的穩(wěn)定性和安全性。

氣體混合配比裝置

儲罐氮封作為一種重要的保護措施，能夠有效防止物質(zhì)氧化、防止火災(zāi)和爆炸、控制濕度，并提高儲存系統(tǒng)的安全性。四川萊峰流體設(shè)備制造有限公司設(shè)計的貧氧混合裝置通過將氮氣注入儲罐內(nèi)，形成氮氣環(huán)境，并通過排氣系統(tǒng)將儲罐內(nèi)的空氣排出，保持氮氣濃度，最終通過控制系統(tǒng)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。儲罐氮封在化工、石油、制藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對于保護儲存物質(zhì)的質(zhì)量和安全具有重要意義。

氮封系統(tǒng)的重要性

安全工程師之家提供全面的安全保障，涵蓋安全要聞、行業(yè)資訊等，致力于提升用戶的安全生產(chǎn)意識及技能。安全工程師之家致力于為化工領(lǐng)域提供的安全保障。我們不僅及時推送安全要聞、行業(yè)資訊，還發(fā)布安全預(yù)警和法律法規(guī)等信息，確保用戶能夠從多個角度了解安全生產(chǎn)的重要性。同時，我們匯聚了國家注冊安全工程師，為用戶提供資訊、學(xué)習(xí)資源、交流平臺以及招聘信息，助力用戶不斷提升安全技能和職業(yè)素養(yǎng)。歡迎廣大用戶提出寶貴的意見反饋，與我們共同構(gòu)建更安全的生產(chǎn)環(huán)境。

氮封系統(tǒng)通過隔絕氧氣、抑制燃燒等手段保護儲罐物料，并在壓力平衡方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。氮封系統(tǒng)，作為化工儲罐安全的守護神，在隔絕氧氣、抑制燃燒、保護物料及平衡壓力等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其背后的成功，源于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)的參數(shù)設(shè)置，以及持續(xù)的管理維護。通過結(jié)合核心規(guī)范與實踐經(jīng)驗，我們將深入探討氮封系統(tǒng)的正確設(shè)置與管理之道。

二、化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)適用工況?

氮氣密封系統(tǒng)的應(yīng)用主要取決于罐的類型和存儲介質(zhì)的性質(zhì)。常適用于以下幾種工況：
（1）采用內(nèi)浮頂罐或固定頂罐儲存沸點在 45℃下，或37.8℃時的飽和蒸氣壓>88KPa的甲B 類 液體時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)；

（2）采用內(nèi)浮頂儲罐常壓儲存沸點≥45℃、 或37.8℃時飽和蒸氣壓≤88KPa的甲B 、乙A 類液體 時，可設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)；另，當(dāng)有特殊要 求而選擇固定頂、低壓儲罐或容量≤100m3的臥式 儲罐時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)；

（3）當(dāng)常壓存儲I、II級毒性的甲B 、乙A 類液 體時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)；

（4）儲存介質(zhì)與空氣接觸，易發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng)，常壓儲存時，應(yīng)設(shè)置氮封保護系統(tǒng)；

（5）儲存介質(zhì)具有水溶性，并對其含水量有 嚴(yán)格要求，常壓儲存時，應(yīng)設(shè)置氮封保護系統(tǒng)。

三、化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)設(shè)計方案

1、壓力控制設(shè)計方案?

此方案：氮氣密封系統(tǒng)的設(shè)置，氮封系統(tǒng)通過控制儲罐內(nèi)部的壓力，保持在一個安全和穩(wěn)定的范圍內(nèi)。這通常涉及到安裝壓力調(diào)節(jié)閥，如自力式氮封閥，它無需外部能源，可以自動控制儲罐內(nèi)部的壓力 。重要場合儲罐頂部通常需設(shè)置阻火呼吸閥和泄壓人孔等安全裝置。值得注意的是，氮氣操作壓力宜為0.5~0.6 MPa ，通常氮氣的純度不應(yīng)低于99.2%。

例如：控制罐內(nèi)氣體壓力維持在300 Pa（G）上下。當(dāng)儲罐內(nèi)氣體壓力上升≥500 Pa（G）時，關(guān)停氮氣控制閥，暫停氮氣的補充；當(dāng)內(nèi)壓力≤200 Pa （G）時，氮氣控制閥將打開以補充氮氣，防止吸進空氣形成。

2. 氧含量控制設(shè)計方案

此方案：氮氣密封系統(tǒng)的設(shè)計， 旨在控制罐內(nèi)氣相空間氧氣濃度不超過5%，從而 阻斷可造成爆炸的助燃條件。

（1）在罐內(nèi)設(shè)置氧氣濃度監(jiān)測器進行監(jiān)控， 將高值與氮氣管路控制閥進行聯(lián)鎖設(shè)計。當(dāng)罐內(nèi)氧含量達到高值時，自動報警，然后通過聯(lián)鎖打開氮氣閥，使氮氣充入罐內(nèi)。當(dāng)檢測器指標(biāo)達到設(shè)定的正常范圍時，立即聯(lián)鎖關(guān)停氮氣閥停止充氮。

（2）在同類介質(zhì)儲罐間設(shè)計一組管道將氣相管道貫通，可減少作業(yè)時氮氣的用量，也可降低油氣排放量。例如聯(lián)通管道的管徑為DN150，流量宜為 150m3/h。

（控制系統(tǒng)：現(xiàn)代氮封系統(tǒng)可能包括與DCS或PLC控制系統(tǒng)的集成，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動化控制。這包括安裝壓力表和設(shè)置高、低壓報警功能、設(shè)置變送器維持儲罐微正壓、超設(shè)定壓力時自動泄壓、以及可能的氧含量監(jiān)測和控制等 。）

四、化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案充氮量計算

一般來說，充氮量Q等于儲罐物料的排出量 Q1 與由溫度變化導(dǎo)致的吸氣量Q2 之和。

例：下面以罐區(qū)中3000m3苯罐所需充氮量的計算為例進行說明。根據(jù)化工部“鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂罐系 列"HG21502.2-1992可查表得[5]，3000m3儲罐內(nèi) 徑D=17m，罐壁高度H1 =15.85m，拱頂球冠高度 H2 =1.841m，本次計算按照浮盤沉底考慮，即取設(shè) 計液位h=1.8m來計算儲罐內(nèi)氣體的體積 Vm 。Vm 等于罐體圓柱部分氣相空間體積V1 與罐頂 球冠空間體積V2 之和。其中：

3000m3儲罐內(nèi)氣體體積值Vm=3400m， 當(dāng)儲罐內(nèi)部氣體溫度T（35℃）隨外界氣溫變化一小時內(nèi)降至T′（20℃） 罐內(nèi)操作壓力由 1000Pa（G）降至0Pa（G）時，根據(jù)理想氣體狀態(tài) 方程：

式中：P0 ：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（取0.101325MPa （A））；
P1 ：操作壓力（MPa（A））；
V0 ：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積（Nm3）；
V1 ：操作狀態(tài)下的氣體體積（m3，我們?nèi)∫何粫r的Vm值）； T0 ：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體溫度（273.15K）；
T1 ：操作狀態(tài)下的氣體溫度（K）。
得：在儲罐內(nèi)液位，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，35℃ 時，罐內(nèi)氣體體積V0 為3044Nm3；同理可得25℃ 時，罐內(nèi)氣體體積V0 '為3168Nm3。因此，此降溫過 程內(nèi)需要補充的氮氣量Q為124m3/h。

因 此，為避免浪費氮氣資源，可在參考SH/T3007 2014表5.1.6中推薦的氣量規(guī)范值的基礎(chǔ)上根據(jù)實際工況進行計算。

02化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的應(yīng)用要求

◆ 強制性法規(guī)要求

法規(guī)明確要求高危液體和特定儲罐類型必須設(shè)置氮封系統(tǒng)以確保安全。國家標(biāo)準(zhǔn)為氮封應(yīng)用設(shè)置了明確的安全門檻，其核心考量因素是物料特性和儲罐類型。具體而言，以下類型的儲罐必須配備氮封系統(tǒng)：

1. 高危甲B類液體：這主要包括沸點低于45℃或37.8℃時飽和蒸氣壓超過88kPa的甲B類液體，例如輕石腦油和某些溶劑。

2. 壓力/低壓儲罐：這類儲罐必須嚴(yán)密防范空氣侵入，并確保排氣能夠得到密閉回收。

3. 低溫常壓儲罐：無論其是內(nèi)浮頂還是固定頂設(shè)計，都必須設(shè)置氮封，同時嚴(yán)格把控儲存溫度，確保蒸氣壓不超過88kPa或溫度不低于閃點減5℃。(GB 50074-2014 6.1.2)

◆ 具體儲罐類型要求

詳述不同液體類別及儲罐類型需設(shè)氮封系統(tǒng)的具體要求，確保符合國家標(biāo)準(zhǔn)。對于沸點高于或等于45℃或37.8℃且飽和蒸氣壓小于或等于88kPa的甲B、乙A類液體，以及輕石腦油，若采用固定頂罐、低壓罐或小臥罐（容量分別小于或等于10000m3和100m3），則必須配備氮封系統(tǒng)，并確保密閉排氣或嚴(yán)格控制溫度至閃點以下5℃。(GB 50074-2014 6.1.3)

◆ 高溫與雷電風(fēng)險應(yīng)對

針對高溫及雷電環(huán)境，儲罐需額外的氮封保護以降低風(fēng)險。儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐，必須配備氮封系統(tǒng)以降低風(fēng)險。(GB 50160-2008 6.2.4A)此外，在多雷區(qū)的大型浮頂罐（容量大于或等于50000m3）應(yīng)采取措施減少一二次密封間的油氣空間，例如通過氮氣填充，從而降低雷擊引發(fā)的燃爆風(fēng)險。

泄氮裝置工作原理

    泄氮裝置結(jié)構(gòu)(見圖五)，該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當(dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用，關(guān)閉閥門。

■ 化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案說明

·一般供氮氣壓力在3×10⁵～10×10⁵Pa之間；
·罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作；
·泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般在進液閥口徑一致；
·一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略大于供氮閥的壓力設(shè)定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影響設(shè)備使用壽命。
·若用戶工況有與選型手冊有異，望來電與本廠技術(shù)開發(fā)部聯(lián)系，協(xié)商解決。

■化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

1 供氮裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

2泄氨裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

■ 主要零件材料

閥  體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti
閥內(nèi)件：1Cr18Ni9Ti
膜  蓋：A3、1Cr18Ni9Ti
膜  片：夾增強滌綸織物丁腈橡膠、氟橡膠
彈  簧：60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti
﹡根據(jù)用戶要求，閥體、閥內(nèi)件、膜蓋可采用其它牌號材質(zhì)。

■ ZZYVP-16B(ZZDQ)氮封裝置型號編制說明

03化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的設(shè)計與安裝

◆ 核心設(shè)計參數(shù)

精確設(shè)計氮封系統(tǒng)壓力及設(shè)備選擇對系統(tǒng)安全至關(guān)重要。氮封系統(tǒng)并非僅僅通入氮氣那么簡單，它實際上是一套高度精密的壓力控制系統(tǒng)。通過精準(zhǔn)的控制，該系統(tǒng)能夠確保工藝系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，同時還能提升精細(xì)化學(xué)品的質(zhì)量。在設(shè)計和安裝過程中，需要充分考慮多個關(guān)鍵參數(shù)和要點，以確保氮封系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。壓力設(shè)定是關(guān)鍵，在設(shè)定氮封系統(tǒng)的壓力時，必須確保所設(shè)定的點與儲罐的正常操作壓力相吻合。根據(jù)經(jīng)驗，對于可燃液體儲罐，氮封操作的壓力宜控制在0.2kPa至0.5kPa的范圍內(nèi)。

◆ 設(shè)備聯(lián)動和安裝細(xì)節(jié)

設(shè)備聯(lián)動和安裝細(xì)節(jié)決定氮封系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。呼吸閥的排氣壓力應(yīng)低于儲罐的設(shè)計正壓，而進氣壓力則應(yīng)高于儲罐的設(shè)計負(fù)壓。這一設(shè)備在氮封系統(tǒng)失效后，成為守護儲罐安全的重要屏障。氮封閥的安裝位置至關(guān)重要，它應(yīng)緊貼儲罐頂部的氮氣入口，從而確保能夠迅速響應(yīng)，及時調(diào)控。

04化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的維護管理

◆ 日常管理措施

氮封系統(tǒng)的有效維持依賴于嚴(yán)格的日常監(jiān)控和檢查制度。氮封系統(tǒng)的持續(xù)有效性，離不開日常的精細(xì)化管理。首要之務(wù)在于避免“假性投用"現(xiàn)象，即系統(tǒng)雖在但未真正啟用。我們必須嚴(yán)格遵循《關(guān)于進一步加強化學(xué)品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕68號）的規(guī)定，確保配備氮氣保護設(shè)施的儲罐，其氮封系統(tǒng)始終處于完好可用狀態(tài)。

◆ 儀表與設(shè)備維護

定期校準(zhǔn)和維護氮封系統(tǒng)設(shè)備以保證其正常運作至關(guān)重要。罐內(nèi)壓力應(yīng)實時進行監(jiān)控并詳細(xì)記錄，確保其穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，例如0.2-0.5kPa。氮封閥設(shè)定值是一個需要定期校驗的重要參數(shù)，需使用滿足精度等級要求的標(biāo)準(zhǔn)儀表，以防止設(shè)定值發(fā)生漂移。

◆ 人員培訓(xùn)與意識提升

提高操作人員的氮封系統(tǒng)知識有助于確保系統(tǒng)的安全運行。操作和維護人員必須深刻理解氮封的原理、重要性及其各部件的功能。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括正常操作流程、異常情況識別及應(yīng)急處理程序。

◆ 數(shù)字化工具應(yīng)用

利用在線監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)等數(shù)字化工具提高氮封系統(tǒng)管理效率。這包括在線監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集罐壓、氮氣流量和閥門狀態(tài)等數(shù)據(jù)，設(shè)置智能報警閾值，從而實現(xiàn)對異常工況的早期預(yù)警。同時，通過預(yù)測性維護，我們可以基于設(shè)備運行數(shù)據(jù)優(yōu)化維護計劃。

化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案例：

    型號為：025×015ZZYVP-16B(ZZDQ)16S0.5～5.5-1P表示公稱通徑(DN)為25mm，閥座直徑(dg)為15mm，公稱壓力(PN)為1.6MPa，連接法蘭按制造廠標(biāo)準(zhǔn)，壓力調(diào)節(jié)閥范圍為0.5～5kPa，供氮壓力為1kPa，閥體材質(zhì)為ZG1Cr18Ni9Ti的一套供氮裝置；
    型號為：040ZZYVP-16B(ZZD)×1.0S0.5～5.5-1.5P表示公稱通徑(DN)為40mm，公稱壓力(PN)為0.1MPa，連接法蘭按制造廠標(biāo)準(zhǔn)，壓力調(diào)節(jié)閥范圍為0.5～5kPa，泄氮壓力為1.5kPa，閥體材質(zhì)為ZG1Cr18Ni9Ti的一套泄氮裝置；

■ 化工石腦油儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案訂貨須知

·裝置名稱、型號
·供氮、泄氮裝置公稱通徑DN（mm）
·供氮、泄氮裝置公稱壓力PN（MPa）
·供氮、泄氮裝置額定流量系數(shù)（Kv）
·供氮、泄氮裝置固有流量特性
·供氮、泄氮裝置壓力設(shè)定點
·介質(zhì)名稱
·工作壓力及調(diào)節(jié)范圍
·閥體、閼內(nèi)件及填料材質(zhì)
·其它特殊要求