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化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案

以前國內儲罐的安全附件普遍未受重視，體現在相關標準規(guī)范要求較低甚至缺失、用戶選擇安全附件憑感覺、產品性能不達標、產品檢測手段不足，在大煉油、大化工項目如火如荼建設的今天，需要從系統(tǒng)上重視儲罐安全附件的建設，而且還涉及到以往已投用的罐區(qū)，老舊不達標的罐區(qū)還需要技術改造。不過值得慶幸的是，目前國家已經大力開始對罐區(qū)進行源頭治理，，身負社會責任和歷史使命，發(fā)文進行治理工作，將整個行業(yè)，將不斷提高我國化工罐區(qū)的本質安全環(huán)保的建設水平。

石油化工行業(yè)標準：《SH/T3007-2014石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》 4.2.10規(guī)定：

儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應大于10000m3，且應設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)。

第一，提高生產的安全性。易燃、易爆液體儲罐采用氮氣密封后，儲罐 內氣體空間充滿易燃、易爆蒸汽和氮氣的混合氣體，這樣可以防止儲罐內蒸汽 達到爆炸極限，遇靜電放電或其他火源發(fā)生爆炸，提高了企業(yè)生產的安全性。

第二，氮封系統(tǒng)的采用，降低了儲罐內易揮發(fā)有機溶劑的損耗，提高了企業(yè)的經濟效益。

第三，保證產品質量，氮封系統(tǒng)向罐內補充潔凈的氮氣，避免儲罐內呼入空 氣，從而可以防止易被空氣氧化的物料氧化，防止易吸收空氣中水分或與水發(fā)生反 應的物料被污染變質。

第四，氮封系統(tǒng)的采用可以防止易燃、易爆、有毒、有害氣體溢出，保護了環(huán) 境。

第五，當罐內儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內氣體 冷凝或收縮時，氮氣保護系統(tǒng)自動補入氮氣，阻止外界氣體進入，避免罐內形成真 空；當向儲罐內送料和（或）由于外界溫度升高，使儲罐內氣體氣化而使儲罐內壓 力高于氮封壓力時，儲罐內氣體可通過泄壓閥自動排入大氣，避免罐內憋壓。

化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案具體可參考以下信息：

1、儲存介質常溫(40℃)時的飽和蒸汽壓不小于88Kpa；

2、儲存介質接觸空氣被氧化;

3、儲存介質接觸空氣發(fā)生聚合;

4、儲存介質為水溶性或與水混溶的并對其中水份有控制要求時；

5、儲存介質為水溶性或與水混溶的，并對其中水份有控制要求時;

6、儲存介質毒性較大或易揮發(fā);

7、儲存介質含硫，而儲罐材質為碳鋼，會有硫化亞鐵生成，為防止硫化亞鐵自燃;

8、儲存介質閃點低于60℃，易燃易爆。

（一）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案本質安全設計方面

（1）非強制要求做油氣密閉處理的在役儲罐。

推薦采用“高效內浮盤技術+高效密封技術"，在提升儲罐本質安全水平基礎上，可實現罐頂 VOCs 排放值不超過 2000μmol/mol 的要求。

（2）需做油氣密閉處理的在役儲罐。

推薦采用低超壓10%呼吸閥和阻爆轟型阻火器。由于氮封儲罐具有密閉性，因此不論采用何種內浮盤技術，受浮盤泄漏以及罐壁掛油的影響，罐內氣相空間油氣濃度值超標情況成為客觀存在。因此，對于氮封儲罐，應重點關注氮封系統(tǒng)的密閉性、罐內氧含量的控制和群罐火災的防控，提升氮封系統(tǒng)密閉性的關鍵在于準確控制呼吸閥的泄漏量，低超壓10%呼吸閥有助于在較窄的壓力控制區(qū)間內，實現這一目的，避免儲罐在微正壓狀態(tài)下持續(xù)泄漏，在減少油氣和氮氣泄漏損耗的同時，同時滿足無組織排放要求。阻爆轟型阻火器有助防止連通的罐區(qū)發(fā)生群罐火災事故。

（3）需做油氣密閉處理的新建儲罐。

對甲 B 和乙 A 類介質推薦采用“微內壓儲罐+隔熱措施"技術。適當將儲罐的設計壓力由 2kPa 提升至 4-6kPa，在投資成本略增的情況下，可大幅減少儲罐“呼吸"造成的氮氣和油氣損耗。另外，也擴大了氮封系統(tǒng)壓力控制區(qū)間，使儲罐壓力控制系統(tǒng)更加可靠，氮封系統(tǒng)更高效。

對儲罐的外壁采取隔熱措施，如隔熱涂料、保溫層、雙壁儲罐等技術，有利于減少儲罐的“小呼吸"損耗。其中增加保溫層，可減少 67%的“小呼吸"損耗；采用雙壁儲罐可減少 75%的呼吸損耗。

（4）非強制要求做油氣密閉處理的新建儲罐。

推薦采用“高效內浮盤+高效密封+鋁網殼"技術。儲罐鋁網殼是一種采用 1.2mm 鋁合金板和鋁合金三角網架作為支撐結構的罐頂技術，該技術在國外的常壓儲罐上已經廣泛應用。其技術優(yōu)勢在于免維護，罐頂材質全部為鋁制材料，降低腐蝕風險；成本低，同尺寸鋁網殼罐比鋼網殼罐頂的成本更低；更輕的罐頂有助于罐壁厚度和基礎方面的減少而節(jié)約投資。

為防止儲罐罐頂遭直擊雷燒穿發(fā)生閃爆問題，目前規(guī)范要求儲罐頂板材料厚度不應小于 4mm。針對該問題，采用高效內浮盤和高效密封技術，可有效將儲罐的罐內油氣濃度控在爆炸下限以內。另外，也可采用抗雷擊型材料，消除直擊雷的擊穿風險。

建議：注重儲罐本質安全的提升和 VOCs 源頭治理。長期來看，儲罐“呼吸"造成的油氣損耗、氮氣損耗以及油氣收集系統(tǒng)和處理系統(tǒng)的設備投入和運行維護費用造成的經濟損失要大于提升儲罐及其安全附件本質安全的一次性投入，因此：

a）基于儲罐長周期運行和本質安全提升的考慮，建議由設計院對不同介質存儲方案的投入與產出進行詳細核算。

b）建議選取若干有代表性的危險化學品儲罐，對相關技術進行試點應用。安工院對試點儲罐的節(jié)能降耗、環(huán)保排放達標、經濟性等效果進行長期跟蹤，確保新技術具有普遍推廣的意義。

（二）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案安全運行方面

（1）氮封系統(tǒng)應進行正規(guī)設計，并確保有效工作。

（2）嚴格落實《石油化工企業(yè)儲運罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術要求（試行）》，做好運行期間儲罐的罐內氧含量和油氣濃度監(jiān)測。

（3）定期對儲罐的呼吸口等泄漏點開展檢測，并對泄漏狀況進行分析和評估。定期對氮封閥、呼吸閥、緊急泄壓閥等安全附件進行校驗，確保其完好可靠。

（三）直接作業(yè)環(huán)節(jié)方面

（1）嚴禁在存有危險化學品的儲罐、罐頂空間，及與儲罐直接相連的部件、管路進行用火作業(yè)。

（2）在罐區(qū)內可能存在易燃易爆油氣泄漏的區(qū)域進行非動火施工作業(yè)時，應強化作業(yè)前的 JSA 工作，作業(yè)過程要連續(xù)監(jiān)測施工區(qū)域可燃氣體。作業(yè)人員要穿戴勞保用品、使用防爆工器具。

（3）儲罐檢維修前，應進行水洗、蒸罐、置換等處理，對有硫化亞鐵自燃風險的內浮頂儲罐，應進行鈍化。在清罐后交付前，應檢查內浮盤和密封是否存在泄漏，嚴格執(zhí)行《關于加強內浮頂儲罐檢維修安全管理的緊急通知》《關于下發(fā)煉化企業(yè)內浮頂儲罐清罐和內部檢修作業(yè)指導意見（試行）的通知》。

（4）當儲罐檢維修作業(yè)內容發(fā)生變化時，應按變更管理要求重新編制、審批方案，重點對變更作業(yè)進行危害識別、風險分析。

（四）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案標準制修訂方面

基于我國儲罐的安全現狀和環(huán)保需求，結合技術和優(yōu)秀做法，建立健全儲罐安全附件的標準體系。建議組織相關單位完善儲罐安全附件標準體系，包括氮封閥、呼吸閥、單呼閥、緊急泄壓閥、全接液浮盤與高效密封等，為提升儲罐本質安全和安全管理提供依據。

（五）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案檢測檢驗方面

開展儲罐安全附件，為系統(tǒng)內儲罐安全運行提供技術支撐。檢測平臺內容包括浮盤性能評估實驗室、密封性能評估實驗室、氮封系統(tǒng)效能評估實驗室、罐-罐連通安全性評估實驗室。氮封裝置的作用是防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮氣在罐內保持一定的壓力，氮封閥是設在罐頂的。

　　取壓點的介質經導壓管引入檢測機構，反饋結構的設計使得介質直接經閥蓋進入檢測機構，在罐頂的罐呼吸閥能起安全作用，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。

　　在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔，氣體密封系統(tǒng)的每個閥門尺寸根據氣體流量表排列，根據提供的穩(wěn)定氣體壓力計算適應特定需要氣體密封的流量。

　　氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，主要作用在于減少揮發(fā)，如苯罐，二是防止介質與空氣的反應，如堿罐，防止儲罐內物料與氧接觸會氧化或發(fā)生化學反應；還有可以稀釋呼出氣體的濃度。進罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護系統(tǒng)，運行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。

 化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進方案結語

該微正壓氮氣保護裝置的應用有助于行業(yè)內部的整體發(fā)展，可推動設備制造 相關行業(yè)的發(fā)展；解決了目前原料藥生產企業(yè)因開放式生產帶來的環(huán)境污染及溶 媒散發(fā)的大量浪費，且較傳統(tǒng)氮封系統(tǒng)更加安全可靠，并大大降低了成本，可為 企業(yè)節(jié)省資源，創(chuàng)造更高效益，符合國家提倡清潔生產的政策，要求。