一、精細化工儲罐氮封裝置設計方案氮封裝置特性及作用

1、氮氣密封系統(tǒng)的儲罐。此種物料一般具有以下特性之一：

1）、石油化工行業(yè)易揮發(fā)。如汽油、甲醇等飽和蒸汽壓高的物料，在常溫下容易揮發(fā)造成物料大量損失；

2）、工藝過程中應控制或避免與空氣接觸的物料。

一、精細化工儲罐氮封裝置設計方案《石油化工企業(yè)設計防火標準》GB 50160-2008（2018版）

6.2.2 儲存甲B、乙A類液體應選用金屬浮艙式的浮頂或內(nèi)浮頂罐，對于有特殊要求的物料或儲罐容積小于或等于 200m3的儲罐，在采取相應安全措施后可選用其他型式的儲罐。浮盤應根據(jù)可燃液體物性和材質強度進行選用，并應符合下列規(guī)定：

1當單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施；

2單罐容積大于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐應采用鋼制單盤或雙盤式浮頂；

3單罐容積大于或等于50000m3的浮頂儲罐應采用鋼制雙盤式浮頂。

二、《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》GB 51283-2020

6.2.2 單罐容積不小于 100m3的甲B、乙A類液體儲存應選用內(nèi)浮頂罐。當采用易熔材料制作浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施。采用固定頂罐或低壓罐時，應采用氮氣或惰性氣體密封，并采取減少日曬升溫的措施。

精細化工儲罐氮封裝置設計方案性能特點

1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源，降低成本。

2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設定方便，可在連續(xù)經(jīng)營的條件下進行。

3、壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、控制精度高。

5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。

6、氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；

7、調節(jié)調壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。

2、氮封裝置的主要作用：

1）. 防止氧化：通過向儲罐內(nèi)注入氮氣，可以排擠罐內(nèi)的空氣，減少物料與氧氣的接觸，從而降低物料被氧化的風險。

2）. 抑制揮發(fā)：氮封可以減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)，對于易揮發(fā)的化學物質尤其重要。

3）. 維持壓力平衡：在物料的裝入或抽出過程中，氮封裝置可以調節(jié)儲罐內(nèi)部的壓力，保持壓力平衡，防止因壓力變化導致的儲罐結構損壞。

4）. 減少VOCs排放：氮封可以減少揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的排放，有助于環(huán)境保護和滿足工業(yè)排放標準。

5）. 防止污染：氮氣是一種惰性氣體，可以防止儲罐內(nèi)的物料受到外界污染，確保物料的純度和質量。

6）. 提高安全性：通過控制儲罐內(nèi)的氮氣壓力，可以避免由于壓力過高或過低導致的安全事故。

7）. 保護儲罐結構：氮封裝置有助于防止儲罐因內(nèi)部壓力波動而產(chǎn)生的變形或損壞。

8）. 適用于多種儲罐：氮封裝置適用于各種類型的儲罐，包括化工原料儲罐、食品級儲罐、超純水儲罐等。

GB50160-2008石化企業(yè)防火標準[1]、 SH/T3007-2014儲運罐區(qū)設計規(guī)范的要求，對甲 B 、乙A 類的可燃液體儲罐，應設置氮氣密封保護 系統(tǒng)，通過調節(jié)氮氣量使之填充頂部空間，節(jié)能降耗的同時，隔離油品與外界接觸以起到保護作用。

二、精細化工儲罐氮封裝置設計方案氮封系統(tǒng)適用工況?

氮氣密封系統(tǒng)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(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，應設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，可設置氮氣密封保護系統(tǒng)；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(tǒng)；

（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(tǒng)；

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

（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(tǒng)。

三、精細化工儲罐氮封裝置設計方案氮封系統(tǒng)設計方案

1、壓力控制設計方案?

此方案：氮氣密封系統(tǒng)的設置，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(nèi)氣體壓力維持在300 Pa（G）上下。當儲罐內(nèi)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(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. 氧含量控制設計方案

此方案：氮氣密封系統(tǒng)的設計， 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)鎖設計。當罐內(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)。當檢測器指標達到設定的正常范圍時，立即聯(lián)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(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)遠程監(jiān)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(jiān)測和控制等 。）

四、精細化工儲罐氮封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(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 計液位h=1.8m來計算儲罐內(nèi)最大氣體的體積 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)氣體體積最大值Vm=3400m， 當儲罐內(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 ：標準大氣壓（取0.101325MPa （A））；
P1 ：操作壓力（MPa（A））；
V0 ：標準狀態(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 ：標準狀態(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，標準狀態(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)范值的基礎上根據(jù)實際工況進行計算。

五、精細化工儲罐氮封裝置設計方案氮封裝置常見故障

通常由截止閥、過濾器、供氮閥、調節(jié)器、壓力表、呼吸閥等組成。自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，自力式氮封閥是一種無須外來能源，以彈簧為動力核心利用被調介質自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。

精細化工儲罐氮封裝置設計方案工作原理

       儲罐內(nèi)壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節(jié)閥將壓力調節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。

　氮封閥門氮氣壓力一般設為100mmH2O.通過氮封閥裝置精確控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮裝置壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，當罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動關閉。

選型裝置泄氮閥說明：

　　一般供氮氣壓力在3×10^5-10×10^5Pa之間，罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內(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，口徑一般與進液閥口徑一致，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、影響設備的使用壽命。氮封閥在氮氣系統(tǒng)中處于重要的使用位置，控制精度和性能決定了使用效果，一般要選擇像這種比較著名的調節(jié)閥國際品牌，性能會比較穩(wěn)定；當然，正確安裝和使用進口氮封閥對氮封閥的正常工作起到?jīng)Q定性作用。

一、氮封閥選型結構與工作原理：

　　氮封閥裝置由供氮閥、 泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成;泄氮閥由內(nèi)反饋的壓開型微壓調節(jié)閥組成，氮氣壓力一般設為100mmH2O，通過氮封裝置精確控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內(nèi)壓力升至高于泄氮閥壓力設定值時，美國威盾VTON泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮閥壓力設定點時，自動關閉。

　　當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內(nèi)注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。

三、精細化工儲罐氮封裝置設計方案《石油庫設計規(guī)范》 GB 50074-2014

6.1.3 儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油，應采用外浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。有特殊儲存需要時，可采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐，但應采取下列措施之一：

1 應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；2 應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

6.1.4 儲存甲B、乙A類原油和成品油，應采用外浮頂儲罐、內(nèi)浮頂儲罐和臥式儲罐。3號噴氣燃料的最高儲存溫度低于油品閃點5℃及以下時，可采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐。當采用臥式儲罐儲存甲B、乙A類油品時，儲存甲B類油品臥式儲罐的單罐容量不應大于 100m3，儲存乙A類油品臥式儲罐的單罐容量不應大于 200m3。

6.1.5 儲存乙B類和丙類液體，可采用固定頂儲罐和臥式儲罐。

4.2.5儲存沸點大于或等于45℃或在37.8℃時飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體，應選用浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m3的臥式儲罐，但應采取下列措施之一：

——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

4.2.6儲存乙B和丙類液體可選用浮頂儲罐、內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐和臥式儲罐。4.2.7容量小于或等于100m3的儲罐，可選用臥式儲罐。

精細化工儲罐氮封裝置設計方案

精細化工儲罐氮封裝置設計方案主要技術參數(shù)

精細化工儲罐氮封裝置設計方案主要外形尺寸

三、精細化工儲罐氮封裝置設計方案氮封閥裝置安裝：

　　(1)安裝氮封閥前，檢查整機零件是否缺損或者松動，對管道應進行清洗，介質流向應與閥體箭頭指向一致。

　　(2) 為便于現(xiàn)場維修與操作，氮封閥四周應留有適當?shù)目臻g。

　　(3)氮封閥應正立垂直安裝在水平管道上，閥體與管道的法蘭連接，要注意軸度，并應安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55°C的場合使用。

四、精細化工儲罐氮封裝置設計方案氮封閥的使用

　　(1)開啟閥前的截止閥，使介質緩慢流入閥體

　　(2)擰開指揮器護罩，松開指揮器調節(jié)螺釘

　　(3)調節(jié)指揮器主彈簧，使閥后壓力至設定值

　　(4)固定指揮器調節(jié)螺釘，裝好護罩，調壓閥即可開始工作

　　(5)不用時，關閉閥前截止閥

　　3、精細化工儲罐氮封裝置設計方案維護

　　(1)拆卸閥門時，要保護好精密零件的表面，拆裝閥座時，要使用專用工具

　　(2)閥芯與閥座，不管修理或者更換，密封面都必須進行研磨

　　(3)彈簧若有裂縫跡象，必須更換

　　(4)密封墊片與0型圈每次檢修時全部更換，膜片根據(jù)檢查結果而定。

　　(5)閥門平時維護，只有觀察閥后導壓器上的壓力表是否符合設計值要求即可。另外若發(fā)現(xiàn)各連接處有滲漏，可擰緊螺母與螺釘或更換密封墊片與0型圈