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精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)或維護(hù)不當(dāng)?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。如果說(shuō)所有的氮封系統(tǒng)均會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過(guò)。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶有活動(dòng)組件、包裝與密封件的閥門容易發(fā)生故障。出現(xiàn)故障的壓力變送器會(huì)記錄錯(cuò)誤的頂部空間壓力，從而導(dǎo)致氮?dú)庀倪^(guò)高。當(dāng)?shù)忾y無(wú)法充分打開(kāi)時(shí)，氮?dú)獾牧魅肓繉?huì)變得過(guò)低，從而導(dǎo)致頂部空間壓力下降，進(jìn)而造成儲(chǔ)罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲(chǔ)罐當(dāng)中。如前所述，這些情況會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)品的不同，還會(huì)大大提高發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

     避免以上情況的發(fā)生，需要將儲(chǔ)罐密封；然而，儲(chǔ)罐中物料存放在常壓條件下，需要避免在對(duì)其灌裝或溫度升高時(shí)出現(xiàn)過(guò)壓，也需要避免在排放產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)真空，因此氣封系統(tǒng)的安裝顯的尤為必要。 氮封系統(tǒng)是基于壓力的氣封工藝，可確保儲(chǔ)罐頂部空間處于惰性氣體保護(hù)與微正壓控制之下。

     當(dāng)罐內(nèi)壓力升高（進(jìn)物料時(shí)、液位上升）超過(guò)供氮閥設(shè)定值時(shí)，供氮閥關(guān)閉，到達(dá)泄氮閥設(shè)定壓力時(shí)泄氮閥打開(kāi)，將罐內(nèi)多余壓力快速泄放。在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開(kāi)，向罐內(nèi)注入氮?dú)獠⒈ＷC儲(chǔ)罐處于微正壓的狀態(tài)。供氮閥氮?dú)庠磯毫Ρ３衷?.2~0.8MPa之間的一個(gè)固定值，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高時(shí)，可在供氮閥前安裝一臺(tái)自力式調(diào)壓閥將壓力減至0.2~0.8MPa之間，以提高可靠性和使用效果。

儲(chǔ)罐氮封其實(shí)是一種向儲(chǔ)存容器與反應(yīng)器的頂部空間填充惰性化氣體的工藝，通常用于保護(hù)內(nèi)部成分因氧氣存在而發(fā)生氧化、腐蝕、聚合、降解、形成爆炸性混合物等現(xiàn)象。例如《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）5.7.6 規(guī)定：生產(chǎn)或儲(chǔ)存不穩(wěn)定的烯烴、二烯烴等物質(zhì)時(shí)應(yīng)采取防止生成過(guò)氧化物、自聚物的措施。如丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等在有空氣、氧氣或其他催化劑的存在下能產(chǎn)生有分解爆炸危險(xiǎn)的聚合過(guò)氧化物。苯乙烯、丙烯等也是不穩(wěn)定的化合物，在有空氣或氧氣的存在下，儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易自聚放出熱量，造成超壓而爆破設(shè)備。丁二烯在生產(chǎn)、儲(chǔ)存過(guò)程中，為防止生成過(guò)氧化物而采取的措施：嚴(yán)禁與空氣、氧化氮和含氧的氮?dú)忾L(zhǎng)時(shí)間接觸，一般控制丁二烯氣相中含氧量小于0.3%。

氮封系統(tǒng)通常被設(shè)計(jì)成可在高于大氣壓力的條件下運(yùn)行，這樣可防止外部空氣進(jìn)入容器當(dāng)中。由于許多工藝與應(yīng)用不希望存在空氣中的氧氣與濕氣，因此從石油化工、食品、飲料、制藥與純凈水制造等，許多行業(yè)采用氮封工藝。

二、規(guī)范是如何要求精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案氮封系統(tǒng)的設(shè)置？

1.《氣封的設(shè)置》HG/T 20570.16-1995工藝方案

1.內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐改造

1）堵儲(chǔ)罐罐壁（頂）的通氣口。

2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設(shè)置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見(jiàn)表一）。呼吸量除滿足儲(chǔ)罐的大、小呼吸外，還應(yīng)考慮氮封閥不能關(guān)閉時(shí)的進(jìn)氣量等因素。

3）在儲(chǔ)罐罐頂增加氮?dú)饨尤肟诤鸵龎嚎凇榇_保壓力取值的準(zhǔn)確性，兩開(kāi)口之間的距離不宜小于1m。

4）量油孔應(yīng)加導(dǎo)向管，確保量油作業(yè)時(shí)不影響氮封壓力。

5）儲(chǔ)罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。

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

當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力高于控制閥或呼閥定壓時(shí)，通過(guò)呼閥或揮發(fā)氣收集總管控制閥開(kāi)啟向罐外排出氣體。呼吸閥外排壓力、緊急泄放閥 定壓根據(jù)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力確定。對(duì)于設(shè)計(jì)壓力為-0.5kPa～2.0kPa 的儲(chǔ) 罐，宜采用以下控制方案:

1）在每臺(tái)儲(chǔ)罐上應(yīng)設(shè)置氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在 0.3kPa 左右，當(dāng)氣相空間壓力高于 0.5kPa 時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于 0.2kPa 時(shí)，氮封閥開(kāi)啟，開(kāi)始補(bǔ)充氮?dú)狻．?dāng)?shù)忾y需要檢修或故 障時(shí)，使用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過(guò) 1.5kPa時(shí)，通過(guò)帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)開(kāi)啟時(shí)， 造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa 時(shí)，通過(guò)帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空 氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力低限（-0.5kPa）。

3）為確保設(shè)置氮封儲(chǔ)罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲(chǔ)罐上設(shè)置事故泄壓設(shè)備，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限（2.0kPa）。

4）在廠區(qū)收集總管上設(shè)置在線氧分析儀，判斷儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的可靠性，并滿足后續(xù)油氣處理設(shè)施的安全性。

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）

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。

氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)包括氮?dú)庠?、氮?dú)夤芫€、氮封裝置、罐內(nèi)壓力檢測(cè)等。儲(chǔ)罐氮封的作用主要是為了防止儲(chǔ)罐出現(xiàn)負(fù)壓而從呼吸閥吸入 空氣，以保持罐內(nèi)微正壓；氮封閥正常壓力設(shè)定值宜為 0.2kPa-0.5kPa，并應(yīng)避免與呼吸閥和單呼閥或控制閥等設(shè)定壓力交集，產(chǎn)生不必要的 氮?dú)鈸p耗和浪費(fèi)。當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力低于氮封閥開(kāi)啟壓力時(shí)，氮封閥打 開(kāi)向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)?；?dāng)罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到氮封閥關(guān)閉壓力時(shí)，氮封閥 關(guān)閉停止向罐內(nèi)補(bǔ)入氮?dú)狻?/p>

精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案

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時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施；

6.2.2條文解釋：對(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：采用固定頂罐或低壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)存甲類液體時(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：1）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，對(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.精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50074-2014）工藝流程

1）在每臺(tái)儲(chǔ)罐上設(shè)置先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.5KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1KPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時(shí)，氮封閥開(kāi)啟，開(kāi)始補(bǔ)充氮?dú)?；?dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時(shí)，使用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，壓力高?KPa時(shí)，通過(guò)泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。

2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過(guò)1Kpa時(shí)，通過(guò)泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)開(kāi)啟時(shí)，造成罐內(nèi)壓力降低至-1Kpa時(shí)，通過(guò)帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力低限（-1Kpa）。

3）為確保設(shè)置氮封儲(chǔ)罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲(chǔ)罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限（2.0Kpa）。

4）當(dāng)需要使用限流孔板旁路補(bǔ)充氮?dú)鈺r(shí)，流量宜等于油品出罐流量.

5）若在相同油品儲(chǔ)罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺(tái)儲(chǔ)罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴(kuò)大。

6）阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品，且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。

精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案

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。

精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案

氮封系統(tǒng)氮封閥的作用是防止儲(chǔ)罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮?dú)庠诠迌?nèi)保持一定的壓力，氮封閥是設(shè)在罐頂?shù)摹Ｈ狐c(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測(cè)機(jī)構(gòu)反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測(cè)機(jī)構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)，以免供、泄氮裝置頻繁工作。在流量控制方面每個(gè)閥門都配有控制流里百分比的固定板孔，氣體密封系統(tǒng)的每個(gè)閥門尺寸根據(jù)氣體流里表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計(jì)算適應(yīng)特定需要?dú)怏w密封的流里.氮封閥中的氮?dú)饪梢云鸬街脫Q裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，一般的氮?dú)鈮毫κ浅?，主要作用在于減少揮發(fā)，如苯罐，二是防止介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐。

精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)方案

常壓儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)氮封閥安裝及日常維護(hù)，安裝前，檢查整機(jī)零件是否缺損或者松動(dòng)對(duì)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。為便于現(xiàn)場(chǎng)維修與操作，閥四周應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g。閥門應(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(guò)-25~55℃的場(chǎng)合使用。開(kāi)啟閥前截止閥，使介質(zhì)緩慢流入閥體。擰開(kāi)指揮器護(hù)罩，松開(kāi)指揮器調(diào)節(jié)螺釘。調(diào)節(jié)指揮器主彈簧，使閥后壓力定值。固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘，裝好護(hù)，調(diào)壓閥即可開(kāi)始工作。不用時(shí)，關(guān)閉閥前截止閥。拆卸閥門時(shí)，要保護(hù)好零件的表面，拆裝閥座時(shí)，要使用專用工具。

常壓儲(chǔ)罐閥芯與閥座，不管修理或者更換，密封面都須進(jìn)行研磨。彈簧若有裂縫跡象，須更換。密封墊片與0型圈每次檢修時(shí)全部更換，膜片根據(jù)檢查結(jié)果而定。閥門平時(shí)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(jì)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。