化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計方案

易燃性物質貯槽的氣層部有可能有爆炸性氣體，使氣層部處于缺氧狀態(tài)，為不發(fā)生爆炸，應采用非活性氣體密封法。氮封裝置主要用于儲罐頂部，來維持儲罐的微正壓，隔離物料與外界的接觸，減少物料的揮發(fā)和浪費，保護儲罐安全。氮封閥無需外加能源，利用被調介質自身能量為動力源。自動控制閥門介質流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。石油化工儲運罐區(qū)氮封裝置系統(tǒng)設計規(guī)范儲罐加氮封的主要是減少易揮發(fā)物料蒸發(fā)，減少大小呼吸損耗，還有就是保護易氧化物料的變質。有很強揮發(fā)性、毒性的和與空氣接觸易于氧化的一般都加氮封，使儲罐內(nèi)維持一定壓力（正壓），防止儲罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。同時減少靜電量，當儲罐收發(fā)貨品時，氣相空間氣體流動加劇，單一氣體之間摩擦產(chǎn)生的靜電量較少，可以降低靜電帶來的負面影響。例如：在儲罐上設置氮封系統(tǒng)裝置，維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣，保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體。

自力式氮封閥有自動調壓的功能，沒有必要再在前面設置減壓閥，貯罐的氮封壓力很低，例如我們控制在±800pa，對于貯槽的保護一種型式是通過與自力式氮封閥配套的安裝在貯槽頂?shù)牡忾y來控制的，該氮封閥也是由自力式調節(jié)閥廠家提供的，氮封閥的作用是配合自力式調節(jié)閥工作起到安全的作用，在壓力過高時，如當貯罐的壓力在+800pa時，雖然氮封閥停止進入氮氣，但當貯罐繼續(xù)進入物料時，貯罐的壓力上升，則貯罐內(nèi)的物料通過氮封閥排出氣體，以維持貯罐內(nèi)的氣體的壓力維持不超過+800pa，使貯槽不超壓，不設安全閥而是通過氮封閥控制，當貯罐壓力將低于－800pa時，自力式調節(jié)閥進入氮氣以使貯罐壓力不致過低。

還有一種形式則是自力式調節(jié)閥與帶雙水封的呼吸槽配套，貯罐壓力也是控制±800pa，工作原理基本同上，當壓力達 到+800pa時，貯罐內(nèi)的氣體沖破呼吸槽的水封，保持了貯罐內(nèi)的壓力不超過+800pa，當貯罐內(nèi)的壓力過低時，一方面自力式調節(jié)閥動作補充氮氣到貯 罐，以維持氮氣壓力不致過低，萬一自力式調節(jié)閥故障時，呼吸槽的另一個水封起了作用，外界氣體沖破另一水封進入貯罐，以維持貯罐壓力不致過低到 －800pa，避免了貯罐的吸弊，這種形式也沒有安全閥。上述的形式，即防止了貯罐的正壓可能帶來的超壓現(xiàn)象，也避免了貯罐負壓可能帶來的貯罐吸弊現(xiàn)象，確保了貯罐的安全。

我們看一下規(guī)范是如何要求氮封系統(tǒng)的設置：在儲罐運輸或存儲過程中，由于儲罐內(nèi)介質與空氣接觸會導致氧化或腐蝕，甚至引發(fā)爆炸等危險事故。為了解決這個問題，儲罐設置氮封是必要的。氮氣具有惰性、不易燃、不易爆、不易腐蝕等特點，可以有效地保護儲罐內(nèi)介質，防止物質氧化而發(fā)生危險。

化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計方案

二、氮氣供應設備

儲罐設置氮封需要使用專用的氮氣供應設備，包括氮氣瓶組、供氮管道、氣體調節(jié)器等。選擇合適的氮氣供應設備并正確安裝使用是保證儲罐氮封效果的重要因素。

三、氮氣壓力

儲罐氮封的氮氣壓力要求在0.02MPa~0.15MPa之間，一般以0.1MPa為宜。氮氣的壓力過高會導致儲罐變形或破裂，壓力過低則不能達到氮氣封閉的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設置氮氣壓力。

四、氮氣流量

儲罐氮封的氮氣流量要求在0.2~1立方米每小時之間，一般以0.5立方米每小時為宜。過高的氮氣流量會浪費氮氣資源，過低則無法達到氮氣封閉的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設置氮氣流量。

五、使用前檢查

儲罐氮封設置完成后，在使用前需要進行檢查，包括檢查氮氣壓力、流量、管道連接是否正常，檢查氮氣傳遞閥門是否關閉等。確保設置完整、正常、安全，否則不能正常使用。

六、總結

儲罐氮封設置的規(guī)范要求主要涵蓋氮氣供應設備、氮氣壓力、氮氣流量等方面，正確的設置可以保證儲罐內(nèi)介質的安全存儲和運輸。在使用儲罐氮封前，一定要進行完整的檢查，保證其安全、穩(wěn)定、可靠的使用。

1.《氣封的設置》HG/T 20570.16-1995

1.0.1.1 為防止儲罐內(nèi)物料因與進入的外界氣體（空氣） 接觸而被污染變質或與外界進入的氣體（空氣） 發(fā)生化學和（或） 生物反應， 常需設置氣封系統(tǒng)。 用氣封氣使儲罐內(nèi)維持一定壓力（正壓）， 防止儲罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。

2.《石油化工企業(yè)設計防火標準》（GB50160-2008）（2018年版）

6.2.2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；

6.2.2條文解釋：對于有特殊要求的甲、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，選用固定頂儲罐或臥式儲罐加氮封儲存也是可行的；

6.2.4A條款：儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣保護。

6.2.4條文解釋：采用固定頂罐或低壓儲罐儲存甲類液體時，為了防止油氣大量揮發(fā)和改善儲罐的安全狀況，應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.《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（GB 51283-2020）

5.1.5條文解釋：1）對于會產(chǎn)生高濃度有機廢氣的反應罐、貯罐、過濾器等設備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，應采用氮封系統(tǒng)保護，并以正壓輸送方式輸送到廢氣總管。

6.2.2條文解釋，對于單罐容積小于100m3或易氧化、易聚合等有特殊要求的甲 B、乙 A類液體物料儲存，可選用固定頂罐加氮氣或惰性氣體密封。

4. 《石油庫設計規(guī)范》（GB 50074-2014）

6.1.2及其條文解釋規(guī)定，當選用內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐儲存沸點低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。當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時，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應設置氮封保護系統(tǒng)。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲罐，可選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于50m3的臥式儲罐，但應采取氮封等安全保護措施，典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲罐，應設置氮封系統(tǒng)，防止空氣進入儲罐。

5. 《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）

3.5  可燃液體儲罐的操作壓力應按下述原則確定∶

a） 低壓儲罐和壓力儲罐的操作壓力，應為液體在最高儲存溫度下的飽和蒸氣壓或工藝操作所需要的最高壓力；

b） 采用氮氣密封保護的儲罐，其操作壓力宜為0.2kPa～0.5kPa。其他設置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1kPa～1.5kPa；

c）其他儲罐的操作壓力宜為常壓。

4.2.4  儲存沸點低于45℃或在37.8℃時飽和蒸氣壓大于88kPa的甲b類液體，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫儲存的常壓儲罐，并應符合下列規(guī)∶

a）選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內(nèi)的措施，并應密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

b） 選用降溫儲存的常壓儲罐時，應采取下列措施之一∶

——選用內(nèi)浮頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa

——選用固定頂儲罐，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

—選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體。

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、乙人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。

 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?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。

化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)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℃。

化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)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。

化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計方案主要技術參數(shù)

化工儲運罐區(qū)氮封閥系統(tǒng)設計方案主要外形尺寸

儲罐防腐及其他

 7.4  儲存易氧化、易聚合不穩(wěn)定的物料時，應采取氮氣覆蓋隔絕空氣的措施。

從上面幾個規(guī)范來看，對各種儲罐儲存何種物料、蒸汽壓力、溫度情況下設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)。但是沒有找到對氮氣濃度要求的具體參數(shù)要求。

化工儲罐氮封，更多考慮的是防爆，將可燃氣體的濃度惰化到遠遠低于爆炸濃度下限。根據(jù)這個原則，我們可以參考《GB/T 37241-2018 惰化防爆指南》中附錄A的內(nèi)容，理論上可以根據(jù)各種可燃氣體介質的極限氧濃度來選擇我們氮封的濃度值，例如二硫化碳介質，極限爆炸氧濃度為3.0%，那么我們只需要保證氮氣的純度大于（1-3.0%）=0.97，也就是大于97%的濃度即可。參照1.《國際油輪與油碼頭安全指南（第5版）》2.《碼頭油氣回收設施建設技術規(guī)范（試行）》JTS196-12-2017 3.《碼頭油氣回收船岸安全裝置》JT/T1333-2020等標準規(guī)范，在烴類蒸汽與空氣的混合物中，氮氣含量大于92%就不會發(fā)生爆炸。