精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案

精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案

主要用于保持容器頂部保護(hù)氣體（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全。特別適用于各類大型儲罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有節(jié)能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應(yīng)液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降，導(dǎo)致罐內(nèi)形成負(fù)壓并吸入空氣，與罐內(nèi)氣相物質(zhì)（90%為乙炔）混合形成爆炸性混合氣體，遇靜電火花，發(fā)生爆燃，罐內(nèi)物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風(fēng)擴散，繼而引發(fā)空間爆炸。案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合，遇到點火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預(yù)防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

化工企業(yè)，特別是精細(xì)化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設(shè)氮封？第二，氮封如何設(shè)置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產(chǎn)生？



二精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案哪些情況需要設(shè)氮封

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，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)置氮氣保護(hù)等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護(hù)。

《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封措施。個別精細(xì)化工企業(yè)，由于存在早期設(shè)計不完善、常壓儲罐未經(jīng)正規(guī)設(shè)計、或者經(jīng)由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設(shè)置氮封或設(shè)置不合規(guī)的情況依然存在。

最近在工作中，我發(fā)現(xiàn)了一個有意思的現(xiàn)象：在我們處理的技術(shù)問題中，氮封系統(tǒng)的問題竟然占了1.74%！今天就來跟大家聊聊這個問題，以及我們應(yīng)該怎么做。



Part 1：精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的作用

氮封系統(tǒng)可不是個簡單的裝置。根據(jù)《氣封的設(shè)置》（HG/T20570.16-95）第1.0.1.1條款，它的目的是為了讓儲罐內(nèi)的物料不被進(jìn)入的外界氣體（比如空氣）污染。通過維持一定的正壓力，我們就能有效防止儲罐里的物料暴露在外界環(huán)境中，避免化學(xué)反應(yīng)或生物反應(yīng)的發(fā)生。

Part 2：精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的設(shè)置與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)



根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)(2018年版)》（GB50160-2008），儲存甲B和乙A類液體的儲罐應(yīng)該使用金屬浮艙式的浮頂罐；當(dāng)其容量小于或等于5000m3且采用了易熔材料的浮盤時，還必須設(shè)置氮氣保護(hù)措施。對于溫度超過120℃的重油，固定頂罐也應(yīng)設(shè)置氮氣保護(hù)。

看看這些標(biāo)準(zhǔn)，咱們就能明白氮封系統(tǒng)的重要性了！

Part 3：精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的布置與設(shè)計要點

一些重要的布置原則來自《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（SH/T3184-2017），如要確保氮氣入罐位置遠(yuǎn)離呼吸閥，并且要在罐頂設(shè)置壓力變送器和壓力表監(jiān)測壓力。此外，對于需要氮氣密封的儲罐，務(wù)必設(shè)置氮封閥和事故泄壓設(shè)備。



Part 4：精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的最佳實踐方案

下面是幾個典型的設(shè)計方案，幫助我們更好地管理氮封系統(tǒng)。

方案一是先導(dǎo)式氮封閥組連接限流孔板旁路；方案二則減少了單呼閥的頻繁動作，提高了系統(tǒng)效率；方案三結(jié)合了液封與氣封裝置，為應(yīng)對意外情況提供了更高的保障，這樣一來冷靜應(yīng)對超壓或負(fù)壓的風(fēng)險就會簡單很多。



Part 5：精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案現(xiàn)場常見問題分析

通過和客戶交流，我們發(fā)現(xiàn)了幾個常見問題：1）氮封閥設(shè)置不當(dāng)；2）閥前壓力不足；3）沒有設(shè)置氮封閥；4）壓力監(jiān)測設(shè)備選型錯誤。這些都是可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運行的問題，及時發(fā)現(xiàn)和解決這些問題是至關(guān)重要的。

精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案小總結(jié)

總的來說，氮封系統(tǒng)在危險化學(xué)品儲罐的安全管理中占據(jù)著重要的位置。希望大家在使用的過程中，能夠結(jié)合這些標(biāo)準(zhǔn)和最佳實踐，保證儲罐的安全，并有效降低風(fēng)險！



精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案工作原理

供氮裝置（見圖1），將設(shè)在罐頂?shù)娜狐c的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu)(7)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧(8)、預(yù)緊力相平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低至低于供氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯(6)，打開，使閥前氣體經(jīng)減壓閥(5)，節(jié)流閥(4)、進(jìn)入主閥執(zhí)行機構(gòu)(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內(nèi)充注氮氣；當(dāng)罐內(nèi)壓力升至供氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力，關(guān)閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執(zhí)行機構(gòu)中的彈簧作用，關(guān)閉主閥，停止供氮。 泄氮裝置（見圖2），該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力相平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當(dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用，關(guān)閉閥門。

精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案結(jié)構(gòu)簡圖



精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案技術(shù)參數(shù)和性能

閥體

公稱通徑	DN25、32、40、50、65、80、100mm
公稱壓力	PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等
法蘭標(biāo)準(zhǔn)
閥體材料	鑄鐵（HT200）、鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti）
閥芯材料	硬密封	不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不銹鋼鑲嵌橡膠圈
軟密封
閥桿材料	不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti）
流量特性	-
使用溫度

執(zhí)行器

壓力設(shè)定范圍(KPa)	0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 36～44 42～51 49～58 56～66
膜蓋材料	A3、A4鋼板涂四氟乙烯
膜片材料	丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠

性能

設(shè)定值偏差±5%	允許泄露量
允許泄露量	標(biāo)準(zhǔn)型	IV級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)）
嚴(yán)密型	VI級（符合GB/T4312-92標(biāo)準(zhǔn)）

額定流量系數(shù)、額定行程、性能



ZZDG供氮裝置

公稱通徑DN	25	32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	5	6	7	8	10	12	15	20	25	32	40	50	65	120	100
流量系數(shù)Kv	0.2	0.32	0.5	0.8	1.8	2.8	4.4	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8	10	14	20	25






















ZZDX泄氮裝置

公稱通徑DN	20	25	32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	20	25	32	40	50	65	80	100
流量系數(shù)Kv	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8	10	14	20	25

供氮裝置外形尺寸及重量



公稱通徑DN(mm)	25	32	40	50	65	80	100
L	160	180	200	230	290	310	350
A	308	308	308	308	394	394	394
H2	415	415	415	115	415	415	415
H1	60	75	80	85	95	105	120
H	720	730	730	750	790	840	890
重量(kg)	32	35	40	50	90	115	280

泄氮裝置外形尺寸及重量




公稱通徑DN(mm)	25	32	40	50	65	80	100
L	160	180	200	230	290	310	350
A	308	308	308	308	394	394	394
H1	60	75	80	85	95	105	120
H	380	400	420	430	550	560	570
重量(kg)	12	13	15	17	20	28	38




 三精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封如何設(shè)置






關(guān)于氮封安裝，分享兩種錯誤安裝場景：一種是直接安裝在呼吸閥下部短節(jié)位置（圖1），另外一種是靠近呼吸閥位置直接焊接在法蘭接管處（圖2）。這兩種場景均會導(dǎo)致氮氣直接排出，無法起到氮封作用。若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮氣供氣管的接管位置一定要遠(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內(nèi)，使氮氣進(jìn)罐后不直接排出，從而達(dá)到氮封目的。氮封閥是一種用于液氮儲罐的自動控制裝置。其主要用途是通過控制液氮儲罐內(nèi)的氮氣壓力，來保持儲罐內(nèi)氮氣的平衡狀態(tài)，以防止儲罐內(nèi)氮氣泄漏或液氮溢出。

二、精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封閥的安裝



1、安裝前應(yīng)檢查氮封閥的型號和規(guī)格是否符合要求，檢查閥門是否完好無損。

2、安裝前應(yīng)仔細(xì)查看閥門的進(jìn)口和出口是否正確安裝。進(jìn)口應(yīng)連接液氮儲罐的出口，出口連接到固定管道和配件。

3、在安裝過程中，應(yīng)注意檢查閥體和閥蓋之間的墊片是否完好，是否緊密連接，以免氣體泄漏。

三、精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封閥的啟動

1、首先要做到安全。在啟動前應(yīng)先檢查閥門是否完好無損，儲罐的壓力是否正常。

2、啟動前必須先將閥門關(guān)閉，再按下氮封閥的啟動按鈕或旋鈕，進(jìn)行啟動。

3、啟動后，可以通過檢查氮氣壓力表上的讀數(shù)，了解氮氣壓力的變化情況。



四、精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案氮封閥的操作

1、在操作氮封閥時，應(yīng)先了解儲罐的壓力和氮氣的流量。在氮氣壓力達(dá)到設(shè)定值時，應(yīng)及時關(guān)閉閥門，防止氮氣溢出。

2、每次使用后，應(yīng)對氮封閥進(jìn)行清洗和維護(hù)，以保證其正常工作。

3、在使用過程中，應(yīng)定期檢查閥門是否有漏氣現(xiàn)象，及時更換閥門上的墊片。

五、精細(xì)化工儲罐氮封閥裝置設(shè)計方案注意事項



1、不能私自拆卸氮封閥。

2、啟動時一定要注意安全，嚴(yán)禁在操作過程中產(chǎn)生火花。

3、在使用過程中，一定要仔細(xì)觀察閥門的工作情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。

4、平時應(yīng)注意定期對氮封閥進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，以保證其長時間正常工作。



綜上所述，氮封閥作為液氮儲罐的自動控制裝置發(fā)揮著重要作用，正確使用和維護(hù)氮封閥可以有效地提高設(shè)備的使用壽命和安全性。大部分工廠設(shè)置氮封多采用自力調(diào)節(jié)閥或者壓力控制閥，關(guān)于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護(hù)的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設(shè)置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。同時有些儲罐因介質(zhì)含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮氣管線，防止氮封失效