一、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮封裝置特性及作用

1、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的儲(chǔ)罐。此種物料一般具有以下特性之一：

1）、石油化工行業(yè)易揮發(fā)。如汽油、甲醇等飽和蒸汽壓高的物料，在常溫下容易揮發(fā)造成物料大量損失；

2）、工藝過程中應(yīng)控制或避免與空氣接觸的物料。儲(chǔ)罐氮封控制原理氮封裝置，主要被安置在儲(chǔ)罐的頂部，其核心作用是維持儲(chǔ)罐內(nèi)的微正壓狀態(tài)。這一設(shè)計(jì)能有效隔離儲(chǔ)罐中的物料與外部環(huán)境的接觸，從而減少物料的揮發(fā)和不必要的浪費(fèi)，同時(shí)確保儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。具體來說，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的氣相空間壓力維持在0.2至0.5千帕的范圍內(nèi)時(shí)，氮封閥將保持關(guān)閉狀態(tài)，停止氮?dú)獾妮斎搿６坏庀嗫臻g壓力降至0.2千帕以下或升至0.5千帕以上，氮封閥便會(huì)相應(yīng)開啟，進(jìn)行氮?dú)獾难a(bǔ)充或釋放，以確保儲(chǔ)罐在持續(xù)運(yùn)作的過程中不會(huì)吸入空氣，進(jìn)而防止爆炸性氣體的產(chǎn)生。

在選用氮?dú)鈺r(shí)，其純度應(yīng)不低于99.96%，且氮?dú)鈮毫刂圃?.5至0.6兆帕的范圍內(nèi)為宜。

022. 儲(chǔ)罐氮封設(shè)置規(guī)范

在設(shè)置儲(chǔ)罐氮封時(shí)，需要參考以下規(guī)定來確定是否配備氮封設(shè)施及氮封閥。無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源。自動(dòng)控制閥門介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。閥特點(diǎn)：控制精度高，可比一般ZZY型直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。調(diào)節(jié)壓差比大（如閥前0.8MPa、閥后0.001MPa）特別適合微壓氣體控制。自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時(shí)可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。

2、氮封裝置的主要作用：

1）. 防止氧化：通過向儲(chǔ)罐內(nèi)注入氮?dú)猓梢耘艛D罐內(nèi)的空氣，減少物料與氧氣的接觸，從而降低物料被氧化的風(fēng)險(xiǎn)。

2）. 抑制揮發(fā)：氮封可以減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā)，對于易揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)尤其重要。

3）. 維持壓力平衡：在物料的裝入或抽出過程中，氮封裝置可以調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力，保持壓力平衡，防止因壓力變化導(dǎo)致的儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)損壞。

4）. 減少VOCs排放：氮封可以減少揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的排放，有助于環(huán)境保護(hù)和滿足工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

5）. 防止污染：氮?dú)馐且环N惰性氣體，可以防止儲(chǔ)罐內(nèi)的物料受到外界污染，確保物料的純度和質(zhì)量。

6）. 提高安全性：通過控制儲(chǔ)罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫Γ梢员苊庥捎趬毫^高或過低導(dǎo)致的安全事故。

7）. 保護(hù)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)：氮封裝置有助于防止儲(chǔ)罐因內(nèi)部壓力波動(dòng)而產(chǎn)生的變形或損壞。

8）. 適用于多種儲(chǔ)罐：氮封裝置適用于各種類型的儲(chǔ)罐，包括化工原料儲(chǔ)罐、食品級儲(chǔ)罐、超純水儲(chǔ)罐等。

GB50160-2008石化企業(yè)防火標(biāo)準(zhǔn)[1]、 SH/T3007-2014儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[2]的要求，對甲 B 、乙A 類的可燃液體儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù) 系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)氮?dú)饬渴怪畛漤敳靠臻g，節(jié)能降耗的同時(shí)，隔離油品與外界接觸以起到保護(hù)作用。

二、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮封系統(tǒng)適用工況?

氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的應(yīng)用主要取決于罐的類型和存儲(chǔ)介質(zhì)的性質(zhì)。常適用于以下幾種工況：
（1）采用內(nèi)浮頂罐或固定頂罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)在 45℃下，或37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓>88KPa的甲B 類 液體時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)；

（2）采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐常壓儲(chǔ)存沸點(diǎn)≥45℃、 或37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓≤88KPa的甲B 、乙A 類液體 時(shí)，可設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)；另，當(dāng)有特殊要 求而選擇固定頂、低壓儲(chǔ)罐或容量≤100m3的臥式 儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)；

（3）當(dāng)常壓存儲(chǔ)I、II級毒性的甲B 、乙A 類液 體時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)；

（4）儲(chǔ)存介質(zhì)與空氣接觸，易發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng)，常壓儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)；

（5）儲(chǔ)存介質(zhì)具有水溶性，并對其含水量有 嚴(yán)格要求，常壓儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。

三、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、壓力控制設(shè)計(jì)方案?

此方案：氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的設(shè)置，氮封系統(tǒng)通過控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力，保持在一個(gè)安全和穩(wěn)定的范圍內(nèi)。這通常涉及到安裝壓力調(diào)節(jié)閥，如自力式氮封閥，它無需外部能源，可以自動(dòng)控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力 。重要場合儲(chǔ)罐頂部通常需設(shè)置阻火呼吸閥和泄壓人孔等安全裝置。值得注意的是，氮?dú)獠僮鲏毫σ藶?.5~0.6 MPa ，通常氮?dú)獾募兌炔粦?yīng)低于99.2%。

例如：控制罐內(nèi)氣體壓力維持在300 Pa（G）上下。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)氣體壓力上升≥500 Pa（G）時(shí)，關(guān)停氮?dú)饪刂崎y，暫停氮?dú)獾难a(bǔ)充；當(dāng)內(nèi)壓力≤200 Pa （G）時(shí)，氮?dú)饪刂崎y將打開以補(bǔ)充氮?dú)猓乐刮M(jìn)空氣形成易。

2. 氧含量控制設(shè)計(jì)方案

此方案：氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)， 旨在控制罐內(nèi)氣相空間氧氣濃度不超過5%，從而 阻斷可造成爆炸的助燃條件。

（1）在罐內(nèi)設(shè)置氧氣濃度監(jiān)測器進(jìn)行監(jiān)控， 將高值與氮?dú)夤苈房刂崎y進(jìn)行聯(lián)鎖設(shè)計(jì)。當(dāng)罐內(nèi)氧含量達(dá)到高值時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，然后通過聯(lián)鎖打開氮?dú)忾y，使氮?dú)獬淙牍迌?nèi)。當(dāng)檢測器指標(biāo)達(dá)到設(shè)定的正常范圍時(shí)，立即聯(lián)鎖關(guān)停氮?dú)忾y停止充氮。

（2）在同類介質(zhì)儲(chǔ)罐間設(shè)計(jì)一組管道將氣相管道貫通，可減少作業(yè)時(shí)氮?dú)獾挠昧浚部山档陀蜌馀欧帕俊＠缏?lián)通管道的管徑為DN150，流量宜為 150m3/h。

（控制系統(tǒng)：現(xiàn)代氮封系統(tǒng)可能包括與DCS或PLC控制系統(tǒng)的集成，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)化控制。這包括安裝壓力表和設(shè)置高、低壓報(bào)警功能、設(shè)置變送器維持儲(chǔ)罐微正壓、超設(shè)定壓力時(shí)自動(dòng)泄壓、以及可能的氧含量監(jiān)測和控制等 。）

四、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案充氮量計(jì)算

一般來說，充氮量Q等于儲(chǔ)罐物料的排出量 Q1 與由溫度變化導(dǎo)致的吸氣量Q2 之和。

例：下面以罐區(qū)中3000m3苯罐所需充氮量的計(jì)算為例進(jìn)行說明。根據(jù)化工部“鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂罐系 列"HG21502.2-1992可查表得[5]，3000m3儲(chǔ)罐內(nèi) 徑D=17m，罐壁高度H1 =15.85m，拱頂球冠高度 H2 =1.841m，本次計(jì)算按照浮盤沉底考慮，即取設(shè) 計(jì)液位h=1.8m來計(jì)算儲(chǔ)罐內(nèi)氣體的體積 Vm 。Vm 等于罐體圓柱部分氣相空間體積V1 與罐頂 球冠空間體積V2 之和。其中：

3000m3儲(chǔ)罐內(nèi)氣體體積值Vm=3400m， 當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部氣體溫度T（35℃）隨外界氣溫變化一小時(shí)內(nèi)降至T′（20℃） 罐內(nèi)操作壓力由 1000Pa（G）降至0Pa（G）時(shí)，根據(jù)理想氣體狀態(tài) 方程：

式中：P0 ：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（取0.101325MPa （A））；
P1 ：操作壓力（MPa（A））；
V0 ：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積（Nm3）；
V1 ：操作狀態(tài)下的氣體體積（m3，我們?nèi)∫何粫r(shí)的Vm值）； T0 ：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體溫度（273.15K）；
T1 ：操作狀態(tài)下的氣體溫度（K）。
得：在儲(chǔ)罐內(nèi)液位，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，35℃ 時(shí)，罐內(nèi)氣體體積V0 為3044Nm3；同理可得25℃ 時(shí)，罐內(nèi)氣體體積V0 '為3168Nm3。因此，此降溫過 程內(nèi)需要補(bǔ)充的氮?dú)饬縌為124m3/h。

因 此，為避免浪費(fèi)氮?dú)赓Y源，可在參考SH/T3007 2014表5.1.6中推薦的氣量規(guī)范值的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行計(jì)算。

五、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮封裝置常見故障

通常由截止閥、過濾器、供氮閥、調(diào)節(jié)器、壓力表、呼吸閥等組成。

2.1 ◆ 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

在遵循儲(chǔ)罐氮封的設(shè)置規(guī)范時(shí)，我們需參照多個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如SH/T3007《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)VOCs治理項(xiàng)目指導(dǎo)意見》等。這些規(guī)范明確指出了哪些類型的儲(chǔ)罐需要配備氮封設(shè)施，以及在何種情況下應(yīng)采取相應(yīng)的氮封措施。

2.2 ◆ 需設(shè)置氮封的儲(chǔ)罐類型

例如，對于特殊儲(chǔ)存需求的甲B、乙A類液體化工品，可以選擇使用固定頂儲(chǔ)罐、低壓儲(chǔ)罐或容量不超過100m3的臥式儲(chǔ)罐，但必須配備氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)，以確保儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體得到密閉收集和處理。同時(shí)，對于儲(chǔ)存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲(chǔ)罐，其容量不應(yīng)超過10000m3，并同樣需要設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)。此外，還規(guī)定了其他一些需要設(shè)置氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的儲(chǔ)罐類型，如甲B、乙A類中間原料儲(chǔ)罐、芳烴類儲(chǔ)罐等。

033. 儲(chǔ)罐氮封工藝流程

在實(shí)施儲(chǔ)罐氮封時(shí)，需要一套精心設(shè)計(jì)的工藝流程。這通常包括在每臺(tái)儲(chǔ)罐上安裝先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路。在正常情況下，氮封閥組會(huì)維持罐內(nèi)氣相空間的壓力在0.2至0.5kPa的范圍內(nèi)。當(dāng)氣相空間壓力超過0.5kPa時(shí)，氮封閥會(huì)關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；而當(dāng)壓力降至0.2kPa以下時(shí)，氮封閥會(huì)開啟，補(bǔ)充氮?dú)狻４送猓?dāng)?shù)忾y需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

當(dāng)壓力超過1.5kPa時(shí)，通過帶阻火器的呼吸閥進(jìn)行外排（短時(shí)間連續(xù)補(bǔ)充氮?dú)猓＿@樣的工藝流程設(shè)計(jì)旨在確保儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體始終處于受控狀態(tài)，從而保障儲(chǔ)存過程的安全與環(huán)保。

3.1 ◆ 異常情況處理

在異常情況下，如氮封閥出現(xiàn)故障無法關(guān)閉，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力超過1.5kPa時(shí)，會(huì)通過帶有阻火器的呼吸閥進(jìn)行外排；而當(dāng)?shù)忾y因故障無法開啟，使得罐內(nèi)壓力降至-0.3kPa時(shí)，同樣會(huì)通過該呼吸閥向罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，以確保罐內(nèi)壓力不低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力低限（-0.5kPa）。

3.2 ◆ 安全排放與補(bǔ)充

為了保障氮封儲(chǔ)罐在事故狀態(tài)下的安全排放，必須在儲(chǔ)罐上配備緊急泄放閥，并且其定壓值不得超過儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限，即2.0kPa。

在需要補(bǔ)充氮?dú)鈺r(shí)，應(yīng)通過限流孔板旁路進(jìn)行，且氮?dú)饬髁恳伺c油品出罐流量相當(dāng)。氮?dú)夤艿赖囊?guī)格為DN50mm，操作壓力維持在0.5MPa。若儲(chǔ)罐間通過氣相連通管道相連，則每臺(tái)儲(chǔ)罐的氣相出口管道都必須設(shè)置阻火器，以確保安全，防止事故蔓延。選用阻火器時(shí)，必須確保其安全性能滿足要求，且阻力降不應(yīng)超過0.3kPa，以保證其有效阻火的同時(shí)，不會(huì)造成過大的壓力損失。

二、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案零件資料：
閥體、閥蓋：HT200、ZG230～450 ZG1Cr18Ni9Ti
閥芯、閥座：1Cr18Ni9Ti 司太萊合金堆焊
填料：聚四氟乙烯
推桿、襯套：2Cr13
1、主閥
2、主閥閥芯
3、主閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)
4、節(jié)流閥
5、減壓閥
6、指揮器閥芯
7、檢測機(jī)構(gòu)
8、預(yù)設(shè)彈簧
9、指揮器 

三、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案制造標(biāo)準(zhǔn)：
設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/T 17213.1
結(jié)構(gòu)長度：GB/T 12221
試驗(yàn)與檢驗(yàn)：ASME B16.104
法蘭連接：JB/T79、GB9112～9131、HG20592、SH3406、ANSI B16.5
產(chǎn)品標(biāo)識(shí)：GB/T 12220
供貨規(guī)范：JB/T 7928 

四、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案技術(shù)參數(shù)：

五、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要外形及連接尺寸：

一、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案前言

儲(chǔ)罐是石化企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的設(shè)施之一，而氮封則是儲(chǔ)罐的一種重要安全防護(hù)措施，特別是用于儲(chǔ)存高危物質(zhì)的儲(chǔ)罐更是必須配備氮封。那么，如何正確地安裝氮封呢？本文從石化行業(yè)規(guī)范的角度出發(fā)，對儲(chǔ)罐氮封的安裝進(jìn)行解讀，希望為石化企業(yè)提供有益的參考。

二、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安裝前準(zhǔn)備工作

在安裝氮封前，必須對儲(chǔ)罐進(jìn)行必要的準(zhǔn)備工作，主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 檢查儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等是否符合要求；

2. 清洗儲(chǔ)罐，并清除其中的雜物和雜質(zhì)；

3. 安裝氮?dú)獬涮罟芎团艢夤埽?/p>

4. 選用合適的泄壓閥并進(jìn)行安裝；

三、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮?dú)獬涮詈团懦?/p>

氮?dú)馐莾?chǔ)罐氮封的關(guān)鍵，因此氮?dú)獾某涮詈团懦枰浅Ｖ?jǐn)慎。具體方法如下：

1. 進(jìn)行氣密性檢測，并在儲(chǔ)罐內(nèi)充入足夠的氮?dú)猓?/p>

2. 將儲(chǔ)罐與氮?dú)庠聪噙B，通過調(diào)整氮?dú)饪偭髁亢蛢?chǔ)罐內(nèi)氮?dú)鈮毫Γ箖?chǔ)罐內(nèi)氧氣含量達(dá)到規(guī)定值；

3. 在儲(chǔ)罐內(nèi)向外排放可能殘留的空氣和雜氣，并在排氣管處給予適當(dāng)?shù)呐艢馑俾氏拗啤?/p>

四、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮?dú)饬髁靠刂?/p>

在氮封安裝過程中，精確的氮?dú)饬髁靠刂品浅Ｖ匾饕菫榱丝刂苾?chǔ)罐內(nèi)氧氣含量。常用的氧氣含量控制方式有以下兩種：

1. 通過氣流計(jì)來控制氮?dú)獾牧髁浚?/p>

2. 在儲(chǔ)罐內(nèi)安裝氧氣檢測器，并控制氮?dú)獾牧髁恳员ＷC氧氣含量遵守石化行業(yè)規(guī)范。

五、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案泄壓閥選用和安裝

泄壓閥是氮封裝置的重要組成部分，其選用和安裝必須遵守石化行業(yè)的相關(guān)規(guī)范。主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 選擇合適的泄壓閥，包括檢查材質(zhì)、接口方式、排放能力等參數(shù)；

2. 在儲(chǔ)罐的上部安裝泄壓閥，并與氮?dú)饬髁靠刂破飨噙B；

3. 泄壓閥與氮?dú)饬髁靠刂破鞅仨氃谛阅芎统叽绶矫媾浜狭己谩?/p>

   
   

4. 

六、石油化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總結(jié)

本文從石化行業(yè)規(guī)范的角度出發(fā)，對儲(chǔ)罐氮封的安裝進(jìn)行了詳細(xì)的解讀。在儲(chǔ)罐氮封安裝前，需要進(jìn)行必要的準(zhǔn)備工作，包括檢查儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)、清洗儲(chǔ)罐、安裝氮?dú)夤苈泛托箟洪y等。在氮?dú)饬髁靠刂品矫妫枰捎每煽康目刂品椒ā４送猓箟洪y的選用和安裝也是非常重要的環(huán)節(jié)。只有按照規(guī)范進(jìn)行氮封安裝，才能確保儲(chǔ)罐的安全可靠。