化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案

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

氣體混合配比系統

貧氧混合裝置控制系統是整個儲罐氮封系統的核心，用于監控和控制氮氣供給和排氣過程。控制系統通常由壓力傳感器、流量計、溫度傳感器、閥門等組成，通過對各個參數的監測和調節，保證氮氣供給和排氣的穩定性和安全性。

氣體混合配比裝置

儲罐氮封作為一種重要的保護措施，能夠有效防止物質氧化、防止火災和爆炸、控制濕度，并提高儲存系統的安全性。四川萊峰流體設備制造有限公司設計的貧氧混合裝置通過將氮氣注入儲罐內，形成氮氣環境，并通過排氣系統將儲罐內的空氣排出，保持氮氣濃度，最終通過控制系統的監測和調節，確保系統的穩定性和安全性。儲罐氮封在化工、石油、制藥等領域得到廣泛應用，對于保護儲存物質的質量和安全具有重要意義。

氮封系統的重要性

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氮封系統通過隔絕氧氣、抑制燃燒等手段保護儲罐物料，并在壓力平衡方面發揮關鍵作用。氮封系統，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揮著至關重要的作用。其背后的成功，源于嚴謹的設計標準、精細的參數設置，以及持續的管理維護。通過結合核心規范與實踐經驗，我們將深入探討氮封系統的正確設置與管理之道。

二、化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統適用工況?

氮氣密封系統的應用主要取決于罐的類型和存儲介質的性質。常適用于以下幾種工況：
（1）采用內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，應設置氮氣密封保護系統；

（2）采用內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，可設置氮氣密封保護系統；另，當有特殊要 求而選擇固定頂、低壓儲罐或容量≤100m3的臥式 儲罐時，應設置氮氣密封保護系統；

（3）當常壓存儲I、II級毒性的甲B 、乙A 類液 體時，應設置氮氣密封保護系統；

（4）儲存介質與空氣接觸，易發生氧化、聚合等反應，常壓儲存時，應設置氮封保護系統；

（5）儲存介質具有水溶性，并對其含水量有 嚴格要求，常壓儲存時，應設置氮封保護系統。

三、化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統設計方案

1、壓力控制設計方案?

此方案：氮氣密封系統的設置，氮封系統通過控制儲罐內部的壓力，保持在一個安全和穩定的范圍內。這通常涉及到安裝壓力調節閥，如自力式氮封閥，它無需外部能源，可以自動控制儲罐內部的壓力 。重要場合儲罐頂部通常需設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低于99.2%。

例如：控制罐內氣體壓力維持在300 Pa（G）上下。當儲罐內氣體壓力上升≥500 Pa（G）時，關停氮氣控制閥，暫停氮氣的補充；當內壓力≤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. 氧含量控制設計方案

此方案：氮氣密封系統的設計， 旨在控制罐內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）在罐內設置氧氣濃度監測器進行監控， 將高值與氮氣管路控制閥進行聯鎖設計。當罐內氧含量達到高值時，自動報警，然后通過聯鎖打開氮氣閥，使氮氣充入罐內。當檢測器指標達到設定的正常范圍時，立即聯鎖關停氮氣閥停止充氮。

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

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

四、化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案充氮量計算

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

例：下面以罐區中3000m3苯罐所需充氮量的計算為例進行說明。根據化工部“鋼制立式圓筒形內浮頂罐系 列"HG21502.2-1992可查表得[5]，3000m3儲罐內 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 計液位h=1.8m來計算儲罐內氣體的體積 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儲罐內氣體體積值Vm=3400m， 當儲罐內部氣體溫度T（35℃）隨外界氣溫變化一小時內降至T′（20℃） 罐內操作壓力由 1000Pa（G）降至0Pa（G）時，根據理想氣體狀態 方程：

式中：P0 ：標準大氣壓（取0.101325MPa （A））；
P1 ：操作壓力（MPa（A））；
V0 ：標準狀態下的氣體體積（Nm3）；
V1 ：操作狀態下的氣體體積（m3，我們取液位時的Vm值）； T0 ：標準狀態下的氣體溫度（273.15K）；
T1 ：操作狀態下的氣體溫度（K）。
得：在儲罐內液位，標準狀態下，35℃ 時，罐內氣體體積V0 為3044Nm3；同理可得25℃ 時，罐內氣體體積V0 '為3168Nm3。因此，此降溫過 程內需要補充的氮氣量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中推薦的氣量規范值的基礎上根據實際工況進行計算。

02化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統的應用要求

◆ 強制性法規要求

法規明確要求高危液體和特定儲罐類型必須設置氮封系統以確保安全。國家標準為氮封應用設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：

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：無論其是內浮頂還是固定頂設計，都必須設置氮封，同時嚴格把控儲存溫度，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氮封系統的具體要求，確保符合國家標準。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，并確保密閉排氣或嚴格控制溫度至閃點以下5℃。(GB 50074-2014 6.1.3)

◆ 高溫與雷電風險應對

針對高溫及雷電環境，儲罐需額外的氮封保護以降低風險。儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐，必須配備氮封系統以降低風險。(GB 50160-2008 6.2.4A)此外，在多雷區的大型浮頂罐（容量大于或等于50000m3）應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，從而降低雷擊引發的燃爆風險。

泄氮裝置工作原理

    泄氮裝置結構(見圖五)，該裝置采用內反饋結構，介質直接經閥蓋進入檢測機構(2)，介質在檢測元件上產生一個作用力與預設彈簧(3)預緊力平衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。

■ 化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案說明

·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，導致罐內壓力過高或過低時，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定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影響設備使用壽命。
·若用戶工況有與選型手冊有異，望來電與本廠技術開發部聯系，協商解決。

■化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案主要技術參數及性能指標

1 供氮裝置主要技術參數及性能指標

2泄氨裝置主要技術參數及性能指標

■ 主要零件材料

閥  體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti
閥內件：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
﹡根據用戶要求，閥體、閥內件、膜蓋可采用其它牌號材質。

■ 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計方案氮封系統的設計與安裝

◆ 核心設計參數

精確設計氮封系統壓力及設備選擇對系統安全至關重要。氮封系統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。通過精準的控制，該系統能夠確保工藝系統的安全與穩定，同時還能提升精細化學品的質量。在設計和安裝過程中，需要充分考慮多個關鍵參數和要點，以確保氮封系統能夠發揮其應有的作用。壓力設定是關鍵，在設定氮封系統的壓力時，必須確保所設定的點與儲罐的正常操作壓力相吻合。根據經驗，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。

◆ 設備聯動和安裝細節

設備聯動和安裝細節決定氮封系統的穩定運行。呼吸閥的排氣壓力應低于儲罐的設計正壓，而進氣壓力則應高于儲罐的設計負壓。這一設備在氮封系統失效后，成為守護儲罐安全的重要屏障。氮封閥的安裝位置至關重要，它應緊貼儲罐頂部的氮氣入口，從而確保能夠迅速響應，及時調控。

04化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統的維護管理

◆ 日常管理措施

氮封系統的有效維持依賴于嚴格的日常監控和檢查制度。氮封系統的持續有效性，離不開日常的精細化管理。首要之務在于避免“假性投用"現象，即系統雖在但未真正啟用。我們必須嚴格遵循《關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》（安監總管三〔2014〕68號）的規定，確保配備氮氣保護設施的儲罐，其氮封系統始終處于完好可用狀態。

◆ 儀表與設備維護

定期校準和維護氮封系統設備以保證其正常運作至關重要。罐內壓力應實時進行監控并詳細記錄，確保其穩定在預設的范圍內，例如0.2-0.5kPa。氮封閥設定值是一個需要定期校驗的重要參數，需使用滿足精度等級要求的標準儀表，以防止設定值發生漂移。

◆ 人員培訓與意識提升

提高操作人員的氮封系統知識有助于確保系統的安全運行。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。培訓內容應包括正常操作流程、異常情況識別及應急處理程序。

◆ 數字化工具應用

利用在線監測與預警系統等數字化工具提高氮封系統管理效率。這包括在線監測與預警系統，能夠實時采集罐壓、氮氣流量和閥門狀態等數據，設置智能報警閾值，從而實現對異常工況的早期預警。同時，通過預測性維護，我們可以基于設備運行數據優化維護計劃。

化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案例：

    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準，壓力調節閥范圍為0.5～5kPa，供氮壓力為1kPa，閥體材質為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準，壓力調節閥范圍為0.5～5kPa，泄氮壓力為1.5kPa，閥體材質為ZG1Cr18Ni9Ti的一套泄氮裝置；

■ 化工石腦油儲罐氮封閥裝置設計方案訂貨須知

·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（Kv）
·供氮、泄氮裝置固有流量特性
·供氮、泄氮裝置壓力設定點
·介質名稱
·工作壓力及調節范圍
·閥體、閼內件及填料材質
·其它特殊要求