一、化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案基本原理
在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)，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(guān)閉，停止氮氣供應(yīng)；當氣相空間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣，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(diào)介質(zhì)自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調(diào)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(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。 
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(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)充注氮氣。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℃。 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。儲罐氮封是一種向儲存容器與反應(yīng)器的頂部空間填充惰性氣體的工藝，通常用于保護內(nèi)部成分因存在氧氣而發(fā)生爆炸、降解或者聚合，以及防止設(shè)備腐蝕。氮封系統(tǒng)通常被設(shè)計成可在高于大氣壓力的條件下運行，這樣可防止外部空氣進入容器當中。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）化工與食品和飲料到制藥與純凈水制造，許多行業(yè)采用氮封工藝。 
惰性化具有類似用途，但卻不僅限于儲罐與反應(yīng)器。將一種惰性氣體注入任何的封閉空間內(nèi)，從而產(chǎn)生所需的空氣。無論是為延長存放時間而在保護氣體條件下進行食品包裝，還是為降低爆炸風險而減少焊接作業(yè)室內(nèi)的氧氣濃度，均采用的是這種工藝。 儲罐氮封系統(tǒng)使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.5~0.6MPa。 
二、化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案工藝方案
以輕質(zhì)油內(nèi)浮頂儲罐組成的罐組為例，防止儲罐等容器出現(xiàn)過壓或負壓的方法是在容器頂部設(shè)置開口。在這種情況下，在向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產(chǎn)品排出時，空氣可流入容器內(nèi)。此類系統(tǒng)還可因溫度波動而使容器出現(xiàn)“透氣"現(xiàn)象，這通常會導致體積發(fā)生巨大變化。
然而出于多種原因，此方法并不適用于所有產(chǎn)品。進入儲罐內(nèi)的空氣可能會污染產(chǎn)品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體/空氣會在產(chǎn)品上方形成。此外，還有可能發(fā)生不良氣體與蒸氣的釋放。由于必須避免這些情況，因此需要將儲罐密封。然而，需要將儲罐存放在常壓條件下，從而避免在對其灌裝或溫度升高時出現(xiàn)過壓，更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時出現(xiàn)真空。大型儲罐尤其無法承受低壓。
氮封系統(tǒng)可確保儲罐頂部空間處于惰性空氣保護與常壓控制之下。實現(xiàn)這一結(jié)果的方法之一是連續(xù)充入氮氣，這是一種相對簡單且安全的解決方案。但由于其不斷消耗氮氣，因此操作成本很高。
較為*做法是基于壓力的氮封工藝。一般來說，此類氮封系統(tǒng)由下列組件構(gòu)成： 
•一只在任何時候需要時允許惰性氣體進入儲罐的氮封閥或調(diào)節(jié)器；
•一只允許頂部空間氣體流出儲罐的泄氮閥、通風裝置閥或蒸氣回收閥。
•一只用于防止儲罐出現(xiàn)過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導致儲罐內(nèi)爆，這種風險會隨著儲罐尺寸的增大而提高）
•連接管與惰性氣體氣源
在該應(yīng)用當中，通氣閥會在頂部空間體積變小時打開，從而將頂部空間氣體排出儲罐。當將產(chǎn)品泵抽出儲罐或者溫度下降時，覆蓋調(diào)節(jié)器將會打開，并向儲罐頂部空間充氮，避免壓力不足。保持恒定表壓可確保空氣以及氧氣不會進入儲罐。溫度與天氣條件的變化意味著儲罐需要連續(xù)通氣。
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(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100:1，減壓效果好、控制精度高。 6、氮氣壓力設(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高； 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。 
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案主要技術(shù)參數(shù) | 公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | | 閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | | 額定流量系數(shù)Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 | | 壓力調(diào)節(jié)范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | | 公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | | 被調(diào)介質(zhì)溫度 | 80、200 ℃ | | 流量特性 | 快開型 | | 調(diào)節(jié)精度 | ≤5% | | 允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | | 薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | | 允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級 | | 閥蓋形式 | 標準型 (整體式) | | 壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | | 密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | | 閥芯形式 | 單座型閥芯 | | 流量特性 | 直線性 |
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案主要外形尺寸 | 公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | | L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 | | H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 | | H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 | | A | 310 | 400 |
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案設(shè)計方案如下：
1.儲罐改造
1）封堵儲罐罐壁（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《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應(yīng)考慮
氮封閥不能關(guān)閉時的進氣量等因素。
3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。
4）量油孔應(yīng)加導向管，確保量油作業(yè)時不影響氮封壓力。
5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。 
2.化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案工藝流程
1）在每臺儲罐上設(shè)置先導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1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關(guān)閉，停止氮氣供應(yīng)；當氣相空
間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當?shù)忾y需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣，壓力高于1.5KPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時間連續(xù)補充氮氣）。
2）當?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1.5Kpa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向 罐內(nèi)補充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-0.5Kpa）。
3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限（2.0Kpa）。
4）當需要使用限流孔板旁路補充氮氣時，流量宜等于油品出罐流量，氮氣管道的管徑為DN50，氮氣的操作壓力為0.5MPa。
5）若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴大。
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。 
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案呼吸閥選用表
儲罐公稱容量（m3） 呼吸閥數(shù)量×公稱直徑（mm）
1000 1×200
2000 2×150
3000 2×200
4000 2×200
5000 2×250
10000 2×300
20000 3×300
30000 4×300
50000 4×300
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案設(shè)備選型及維護的意義： 
設(shè)計或維護不當?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導致嚴重事故發(fā)生。如果說所有的氮封系統(tǒng)均會出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結(jié)構(gòu)復雜，帶有活動組件、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記錄錯誤的頂部空間壓力，從而導致氮氣消耗過高。當?shù)忾y無法充分打開時，氮氣的流入量將會變得過低，從而導致頂部空間壓力下降，進而造成儲罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述，這些情況會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲產(chǎn)品的不同，還會大大提高發(fā)生爆炸的風險。
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