化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

易燃性物質(zhì)貯槽的氣層部有可能有爆炸性氣體，使氣層部處于缺氧狀態(tài)，為不發(fā)生爆炸，應(yīng)采用非活性氣體密封法。氮封裝置主要用于儲(chǔ)罐頂部，來(lái)維持儲(chǔ)罐的微正壓，隔離物料與外界的接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費(fèi)，保護(hù)儲(chǔ)罐安全。氮封閥無(wú)需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源。自動(dòng)控制閥門(mén)介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范儲(chǔ)罐加氮封的主要是減少易揮發(fā)物料蒸發(fā)，減少大小呼吸損耗，還有就是保護(hù)易氧化物料的變質(zhì)。有很強(qiáng)揮發(fā)性、毒性的和與空氣接觸易于氧化的一般都加氮封，使儲(chǔ)罐內(nèi)維持一定壓力（正壓），防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。同時(shí)減少靜電量，當(dāng)儲(chǔ)罐收發(fā)貨品時(shí)，氣相空間氣體流動(dòng)加劇，單一氣體之間摩擦產(chǎn)生的靜電量較少，可以降低靜電帶來(lái)的負(fù)面影響。例如：在儲(chǔ)罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)裝置，維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1.4KPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.8KPa時(shí)，氮封閥開(kāi)啟，開(kāi)始補(bǔ)充氮?dú)猓ＷC儲(chǔ)罐在正常運(yùn)行過(guò)程中不吸進(jìn)空氣，防止形成爆炸性氣體。

自力式氮封閥有自動(dòng)調(diào)壓的功能，沒(méi)有必要再在前面設(shè)置減壓閥，貯罐的氮封壓力很低，例如我們控制在±800pa，對(duì)于貯槽的保護(hù)一種型式是通過(guò)與自力式氮封閥配套的安裝在貯槽頂?shù)牡忾y來(lái)控制的，該氮封閥也是由自力式調(diào)節(jié)閥廠家提供的，氮封閥的作用是配合自力式調(diào)節(jié)閥工作起到安全的作用，在壓力過(guò)高時(shí)，如當(dāng)貯罐的壓力在+800pa時(shí)，雖然氮封閥停止進(jìn)入氮?dú)?，但?dāng)貯罐繼續(xù)進(jìn)入物料時(shí)，貯罐的壓力上升，則貯罐內(nèi)的物料通過(guò)氮封閥排出氣體，以維持貯罐內(nèi)的氣體的壓力維持不超過(guò)+800pa，使貯槽不超壓，不設(shè)安全閥而是通過(guò)氮封閥控制，當(dāng)貯罐壓力將低于－800pa時(shí)，自力式調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氮?dú)庖允官A罐壓力不致過(guò)低。

還有一種形式則是自力式調(diào)節(jié)閥與帶雙水封的呼吸槽配套，貯罐壓力也是控制±800pa，工作原理基本同上，當(dāng)壓力達(dá) 到+800pa時(shí)，貯罐內(nèi)的氣體沖破呼吸槽的水封，保持了貯罐內(nèi)的壓力不超過(guò)+800pa，當(dāng)貯罐內(nèi)的壓力過(guò)低時(shí)，一方面自力式調(diào)節(jié)閥動(dòng)作補(bǔ)充氮?dú)獾劫A 罐，以維持氮?dú)鈮毫Σ恢逻^(guò)低，萬(wàn)一自力式調(diào)節(jié)閥故障時(shí)，呼吸槽的另一個(gè)水封起了作用，外界氣體沖破另一水封進(jìn)入貯罐，以維持貯罐壓力不致過(guò)低到 －800pa，避免了貯罐的吸弊，這種形式也沒(méi)有安全閥。上述的形式，即防止了貯罐的正壓可能帶來(lái)的超壓現(xiàn)象，也避免了貯罐負(fù)壓可能帶來(lái)的貯罐吸弊現(xiàn)象，確保了貯罐的安全。

我們看一下規(guī)范是如何要求氮封系統(tǒng)的設(shè)置：在儲(chǔ)罐運(yùn)輸或存儲(chǔ)過(guò)程中，由于儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)與空氣接觸會(huì)導(dǎo)致氧化或腐蝕，甚至引發(fā)爆炸等危險(xiǎn)事故。為了解決這個(gè)問(wèn)題，儲(chǔ)罐設(shè)置氮封是必要的。氮?dú)饩哂卸栊?、不易燃、不易爆、不易腐蝕等特點(diǎn)，可以有效地保護(hù)儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)，防止物質(zhì)氧化而發(fā)生危險(xiǎn)。

化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

二、氮?dú)夤?yīng)設(shè)備

儲(chǔ)罐設(shè)置氮封需要使用專(zhuān)用的氮?dú)夤?yīng)設(shè)備，包括氮?dú)馄拷M、供氮管道、氣體調(diào)節(jié)器等。選擇合適的氮?dú)夤?yīng)設(shè)備并正確安裝使用是保證儲(chǔ)罐氮封效果的重要因素。

三、氮?dú)鈮毫?/p>

儲(chǔ)罐氮封的氮?dú)鈮毫σ笤?.02MPa~0.15MPa之間，一般以0.1MPa為宜。氮?dú)獾膲毫^(guò)高會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐變形或破裂，壓力過(guò)低則不能達(dá)到氮?dú)夥忾]的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設(shè)置氮?dú)鈮毫Α?/p>

四、氮?dú)饬髁?/p>

儲(chǔ)罐氮封的氮?dú)饬髁恳笤?.2~1立方米每小時(shí)之間，一般以0.5立方米每小時(shí)為宜。過(guò)高的氮?dú)饬髁繒?huì)浪費(fèi)氮?dú)赓Y源，過(guò)低則無(wú)法達(dá)到氮?dú)夥忾]的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設(shè)置氮?dú)饬髁俊?/p>

五、使用前檢查

儲(chǔ)罐氮封設(shè)置完成后，在使用前需要進(jìn)行檢查，包括檢查氮?dú)鈮毫?、流量、管道連接是否正常，檢查氮?dú)鈧鬟f閥門(mén)是否關(guān)閉等。確保設(shè)置完整、正常、安全，否則不能正常使用。

六、總結(jié)

儲(chǔ)罐氮封設(shè)置的規(guī)范要求主要涵蓋氮?dú)夤?yīng)設(shè)備、氮?dú)鈮毫?、氮?dú)饬髁康确矫?，正確的設(shè)置可以保證儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的安全存儲(chǔ)和運(yùn)輸。在使用儲(chǔ)罐氮封前，一定要進(jìn)行完整的檢查，保證其安全、穩(wěn)定、可靠的使用。

1.《氣封的設(shè)置》HG/T 20570.16-1995

1.0.1.1 為防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料因與進(jìn)入的外界氣體（空氣） 接觸而被污染變質(zhì)或與外界進(jìn)入的氣體（空氣） 發(fā)生化學(xué)和（或） 生物反應(yīng)， 常需設(shè)置氣封系統(tǒng)。 用氣封氣使儲(chǔ)罐內(nèi)維持一定壓力（正壓）， 防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。

2.《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）（2018年版）

6.2.2當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用易熔材料制作的浮盤(pán)時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施；

6.2.2條文解釋?zhuān)簩?duì)于有特殊要求的甲、乙液體物料，如苯乙烯、加氫原料、丙烯腈等易聚合、易氧化或有毒的液體物料，選用固定頂儲(chǔ)罐或臥式儲(chǔ)罐加氮封儲(chǔ)存也是可行的；

6.2.4A條款：儲(chǔ)存溫度超過(guò)120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)。

6.2.4條文解釋?zhuān)翰捎霉潭敼藁虻蛪簝?chǔ)罐儲(chǔ)存甲類(lèi)液體時(shí)，為了防止油氣大量揮發(fā)和改善儲(chǔ)罐的安全狀況，應(yīng)采取減少日曬升溫的措施。其措施主要包括固定式冷卻水噴淋（霧）系統(tǒng)、氣體放空或氣體冷凝固流、加氮封或涂刷合格的隔熱涂料等。

3.《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）

5.1.5條文解釋?zhuān)?）對(duì)于會(huì)產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢氣的反應(yīng)罐、貯罐、過(guò)濾器等設(shè)備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，應(yīng)采用氮封系統(tǒng)保護(hù)，并以正壓輸送方式輸送到廢氣總管。

6.2.2條文解釋?zhuān)瑢?duì)于單罐容積小于100m3或易氧化、易聚合等有特殊要求的甲 B、乙 A類(lèi)液體物料儲(chǔ)存，可選用固定頂罐加氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封。

4. 《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50074-2014）

6.1.2及其條文解釋規(guī)定，當(dāng)選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐、固定頂儲(chǔ)罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或在37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類(lèi)液體時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。當(dāng)采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或容量不大于100m3的臥式儲(chǔ)罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)不低于45℃或在37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類(lèi)液體化工品和輕石腦油時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。儲(chǔ)存Ⅰ、Ⅱ級(jí)毒性的甲B、乙A類(lèi)液體儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。有些甲B、乙A類(lèi)液體化工品有防聚合等特殊儲(chǔ)存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，可選用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐和容量小于或等于50m3的臥式儲(chǔ)罐，但應(yīng)采取氮封等安全保護(hù)措施，典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)，防止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐。

5. 《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007-2014）

3.5  可燃液體儲(chǔ)罐的操作壓力應(yīng)按下述原則確定∶

a） 低壓儲(chǔ)罐和壓力儲(chǔ)罐的操作壓力，應(yīng)為液體在最高儲(chǔ)存溫度下的飽和蒸氣壓或工藝操作所需要的最高壓力；

b） 采用氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)的儲(chǔ)罐，其操作壓力宜為0.2kPa～0.5kPa。其他設(shè)置有呼吸閥的儲(chǔ)罐，其操作壓力宜為1kPa～1.5kPa；

c）其他儲(chǔ)罐的操作壓力宜為常壓。

4.2.4  儲(chǔ)存沸點(diǎn)低于45℃或在37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓大于88kPa的甲b類(lèi)液體，應(yīng)采用壓力儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或降溫儲(chǔ)存的常壓儲(chǔ)罐，并應(yīng)符合下列規(guī)∶

a）選用壓力儲(chǔ)罐或低壓儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)采取防止空氣進(jìn)入罐內(nèi)的措施，并應(yīng)密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

b） 選用降溫儲(chǔ)存的常壓儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)采取下列措施之一∶

——選用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa

——選用固定頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下

—選用固定頂儲(chǔ)罐，設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體。

4.2.5  儲(chǔ)存沸點(diǎn)大于或等于45℃或在37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類(lèi)液體，應(yīng)選用浮頂儲(chǔ)罐或內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。其他甲B、乙人類(lèi)液體化工品有特殊儲(chǔ)存需要時(shí)，可以選用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐和容量小于或等于100m3的臥式儲(chǔ)罐，但應(yīng)采取下列措施之一∶——設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

———設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，控制儲(chǔ)存溫度低于液體閃點(diǎn)5℃及以下。

 自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲(chǔ)罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂疲粤κ降忾y是一種無(wú)須外來(lái)能源，以彈簧為動(dòng)力核心利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力來(lái)控制閥芯位置變化，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲(chǔ)罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。

化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案工作原理

       儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時(shí)，快速泄放閥迅速開(kāi)啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)，向罐內(nèi)充注氮?dú)狻Ｒ蛭赫{(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱(chēng)壓力0.1Mpa，壓力可按分段設(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案性能特點(diǎn)

1、無(wú)需外加能源，能在無(wú)電、無(wú)氣的場(chǎng)合工作，既方便又節(jié)約能源，降低成本。

2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)經(jīng)營(yíng)的條件下進(jìn)行。

3、壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動(dòng)作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無(wú)填料設(shè)計(jì)，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。

5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。

6、氮?dú)鈮毫υO(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達(dá)高；

7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作極靈敏。

化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要技術(shù)參數(shù)

化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要外形尺寸

儲(chǔ)罐防腐及其他

 7.4  儲(chǔ)存易氧化、易聚合不穩(wěn)定的物料時(shí)，應(yīng)采取氮?dú)飧采w隔絕空氣的措施。

從上面幾個(gè)規(guī)范來(lái)看，對(duì)各種儲(chǔ)罐儲(chǔ)存何種物料、蒸汽壓力、溫度情況下設(shè)置氮封有了明確的要求，甚至氮封操作壓力也有具體數(shù)據(jù)。但是沒(méi)有找到對(duì)氮?dú)鉂舛纫蟮木唧w參數(shù)要求。

化工儲(chǔ)罐氮封，更多考慮的是防爆，將可燃?xì)怏w的濃度惰化到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于爆炸濃度下限。根據(jù)這個(gè)原則，我們可以參考《GB/T 37241-2018 惰化防爆指南》中附錄A的內(nèi)容，理論上可以根據(jù)各種可燃?xì)怏w介質(zhì)的極限氧濃度來(lái)選擇我們氮封的濃度值，例如二硫化碳介質(zhì)，極限爆炸氧濃度為3.0%，那么我們只需要保證氮?dú)獾募兌却笥冢?-3.0%）=0.97，也就是大于97%的濃度即可。參照1.《國(guó)際油輪與油碼頭安全指南（第5版）》2.《碼頭油氣回收設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》JTS196-12-2017 3.《碼頭油氣回收船岸安全裝置》JT/T1333-2020等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在烴類(lèi)蒸汽與空氣的混合物中，氮?dú)夂看笥?2%就不會(huì)發(fā)生爆炸。