一,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案氮封裝置特性及作用

1,、氮?dú)饷芊庀到y(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(yīng)控制或避免與空氣接觸的物料,。

一,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》GB 50160-2008（2018版）

6.2.2 儲存甲B、乙A類液體應(yīng)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(yīng)安全措施后可選用其他型式的儲罐。浮盤應(yīng)根據(jù)可燃液體物性和材質(zhì)強(qiáng)度進(jìn)行選用,，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1當(dāng)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(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施；

2單罐容積大于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐應(yīng)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(yīng)采用鋼制雙盤式浮頂,。

二、《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》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(yīng)選用內(nèi)浮頂罐,。當(dāng)采用易熔材料制作浮盤時,，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施。采用固定頂罐或低壓罐時,，應(yīng)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封,，并采取減少日曬升溫的措施。

精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)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(shè)定方便,，可在連續(xù)經(jīng)營的條件下進(jìn)行,。

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

4,、采用無填料設(shè)計，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)壓力檢測膜片有效面積大,，設(shè)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?dú)?，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(fēng)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(xué)物質(zhì)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(diào)節(jié)儲罐內(nèi)部的壓力，保持壓力平衡,，防止因壓力變化導(dǎo)致的儲罐結(jié)構(gòu)損壞,。

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

5）. 防止污染：氮?dú)馐且环N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(zhì)量,。

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

7）. 保護(hù)儲罐結(jié)構(gòu)：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(biāo)準(zhǔn)[1]、 SH/T3007-2014儲運(yùn)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范的要求,，對甲 B ,、乙A 類的可燃液體儲罐，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù) 系統(tǒng),，通過調(diào)節(jié)氮?dú)饬渴怪畛漤敳靠臻g,，節(jié)能降耗的同時，隔離油品與外界接觸以起到保護(hù)作用,。

二,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)適用工況?

氮?dú)饷芊庀到y(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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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?dú)饷芊獗Ｗo(hù)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(hù)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(hù)系統(tǒng)。

三,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(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?dú)饷芊庀到y(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?dú)獠僮鲏毫σ藶?.5~0.6 MPa ，通常氮?dú)獾募兌炔粦?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?dú)饪刂崎y,，暫停氮?dú)獾难a(bǔ)充,；當(dāng)內(nèi)壓力≤200 Pa （G）時，氮?dú)饪刂崎y將打開以補(bǔ)充氮?dú)?，防止吸進(jìn)空氣形成,。

2. 氧含量控制設(shè)計方案

此方案：氮?dú)饷芊庀到y(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(jìn)行監(jiān)控,， 將高值與氮?dú)夤苈房刂崎y進(jìn)行聯(lián)鎖設(shè)計。當(dāng)罐內(nèi)氧含量達(dá)到高值時,，自動報警,，然后通過聯(lián)鎖打開氮?dú)忾y，使氮?dú)獬淙牍迌?nèi),。當(dāng)檢測器指標(biāo)達(dá)到設(shè)定的正常范圍時,，立即聯(lián)鎖關(guān)停氮?dú)忾y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?dú)獾挠昧?，也可降低油氣排放量。例如?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,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(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(jìn)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)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(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(bǔ)充的氮?dú)饬縌為124m3/h。

因 此,，為避免浪費(fèi)氮?dú)赓Y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(jìn)行計算。

五,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案氮封裝置常見故障

通常由截止閥,、過濾器、供氮閥,、調(diào)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?dú)鈮毫愣刂?，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(diào)介質(zhì)自身的壓力來控制閥芯位置變化,，達(dá)到自動調(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,。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成,。

精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案工作原理

       儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)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(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時,，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)?。因微壓調(diào)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(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℃,。

　氮封閥門氮?dú)鈮毫σ话阍O(shè)為100mmH2O.通過氮封閥裝置精確控制,。當(dāng)儲罐進(jìn)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(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時,，泄氮裝置打開，向外界釋放氮?dú)?，使罐?nèi)壓力下降,，降至泄氮裝置壓力設(shè)定點時，泄氮裝置自動關(guān)閉,。當(dāng)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?dú)?，使罐?nèi)壓力上升，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動關(guān)閉,。

選型裝置泄氮閥說明：

　　一般供氮?dú)鈮毫υ?×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(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,，口徑一般與進(jìn)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(fèi)氮?dú)狻⒂绊懺O(shè)備的使用壽命,。氮封閥在氮?dú)庀到y(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(diào)節(jié)閥國際品牌,，性能會比較穩(wěn)定,；當(dāng)然,，正確安裝和使用進(jìn)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(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)閥組成,，氮?dú)鈮毫σ话阍O(shè)為100mmH2O，通過氮封裝置精確控制,。當(dāng)儲罐進(jìn)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(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮閥壓力設(shè)定值時,，美國威盾VTON泄氮閥打開,，向外界釋放氮?dú)猓构迌?nèi)壓力下降,，降至泄氮閥壓力設(shè)定點時,，自動關(guān)閉。

　　當(dāng)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?dú)?，使罐?nèi)壓力上升,，升至供氮閥壓力設(shè)定點，自動關(guān)閉,。

三、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案《石油庫設(shè)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(yīng)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(yīng)采取下列措施之一：

1 應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng),，并應(yīng)密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體,；2 應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng),，并應(yīng)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(yīng)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(dāng)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(yīng)大于 100m3，儲存乙A類油品臥式儲罐的單罐容量不應(yīng)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(yīng)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(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(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案

精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案主要技術(shù)參數(shù)

精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案主要外形尺寸

三,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案氮封閥裝置安裝：

　　(1)安裝氮封閥前,，檢查整機(jī)零件是否缺損或者松動，對管道應(yīng)進(jìn)行清洗,，介質(zhì)流向應(yīng)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(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g。

　　(3)氮封閥應(yīng)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(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55°C的場合使用,。

四,、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案氮封閥的使用

　　(1)開啟閥前的截止閥，使介質(zhì)緩慢流入閥體

　　(2)擰開指揮器護(hù)罩,，松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘

　　(3)調(diào)節(jié)指揮器主彈簧,，使閥后壓力至設(shè)定值

　　(4)固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘，裝好護(hù)罩,，調(diào)壓閥即可開始工作

　　(5)不用時,，關(guān)閉閥前截止閥

　　3、精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案維護(hù)

　　(1)拆卸閥門時,，要保護(hù)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(jìn)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(jié)果而定,。

　　(5)閥門平時維護(hù)，只有觀察閥后導(dǎo)壓器上的壓力表是否符合設(shè)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