石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求 環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)監(jiān)總局發(fā)布《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)煉油企業(yè)罐區(qū)無組織排放的有機(jī)廢氣做出限制后，各煉油企業(yè)罐區(qū)設(shè)置了各種不同的油氣回收系統(tǒng)來提高排放廢氣的標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹氮封的原理以及氮封在儲(chǔ)罐應(yīng)用中的效果，目前主流的幾種油氣回收方式的原理，選擇冷凝+吸附油氣回收技術(shù)路線的原因及其在儲(chǔ)罐應(yīng)用中的效果。
防止儲(chǔ)罐等容器出現(xiàn)過壓或負(fù)壓的方法是在容器頂部設(shè)置開口。此種情況下，再向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時(shí)，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當(dāng)產(chǎn)品排出時(shí)，空氣可流入容器內(nèi)。此類系統(tǒng)還可因溫度波動(dòng)而使容器出現(xiàn)“透氣"現(xiàn)象，這通常會(huì)導(dǎo)致容器的體積發(fā)生巨大變化。
在該應(yīng)用當(dāng)中，通氣閥會(huì)在頂部空間體積變小時(shí)打開，從而將頂部空間氣體排出儲(chǔ)罐。當(dāng)將產(chǎn)品泵抽出儲(chǔ)罐或者溫度下降時(shí)，供氮閥將會(huì)打開，并向儲(chǔ)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(huì)進(jìn)入儲(chǔ)罐。溫度與天氣條件的變化意味著儲(chǔ)罐需要連續(xù)通氣。因此自力式壓力調(diào)節(jié)閥在這里是非常適用的一種閥門。因?yàn)槟壳俺Ｓ玫亩栊詺怏w是氮?dú)猓虼诉@種自力式壓力調(diào)節(jié)閥常常俗稱為“氮封閥"，而整套系統(tǒng)也被稱之為“氮封裝置"，這套氣封原理稱之為“氮封原理"或者“氮封工藝"。
1石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求 罐區(qū)為何要設(shè)置氮封+儲(chǔ)罐油氣回收系統(tǒng)
工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)大氣環(huán)境有危害的揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOC）。當(dāng)前，中國的工業(yè)發(fā)展進(jìn)入到了一個(gè)新階段，中國的環(huán)境問題日益突出，許多地方出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾天氣，以致影響到了人們正常的生活和工作。在這種情況下，必須控制工業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域有害氣體的排放，加大對(duì)有機(jī)廢氣處理的力度，通過提高廢氣處理技術(shù)來降低其對(duì)大氣環(huán)境的危害，減少其對(duì)大氣環(huán)境的污染。
正因如此，環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)監(jiān)總局發(fā)布《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570-2015），對(duì)企業(yè)VOC排放的指標(biāo)更加嚴(yán)苛。非甲烷總烴排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從早期的25g/m3提高到120mg/m3，尤其對(duì)苯要求不大于4mg/m3， 甲苯要求不大于15mg/m3，二甲苯要求不大于20mg/m3的更嚴(yán)苛要求。
氮封裝置主要用于保持容器頂部保護(hù)氣（一般為氮?dú)猓┑膲毫愣ǎ员苊馊萜鲀?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。特別適用于大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有節(jié)能環(huán)保、動(dòng)作靈敏、運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)單和維修方便等特點(diǎn)。參照常見的提供設(shè)計(jì)的氮?dú)庀到y(tǒng)裝置方案，儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)裝置一般主要包含氮封閥，泄氮閥和呼吸閥
儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)裝置(氮封閥泄氮閥呼吸閥)是一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，主要用于保持容器頂部保護(hù)氣(一般為氮?dú)?的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接觸，防止物料揮發(fā)，被告氧化，以及容器的安全。
氮封裝置特別適合用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。氮封裝置產(chǎn)品具有節(jié)能，動(dòng)作靈敏，運(yùn)行可靠，操作與維修方便等特點(diǎn)，氮封裝置廣泛應(yīng)用于石油，化工等行業(yè)，產(chǎn)品特點(diǎn)無需外加能源，在無電無氣的場(chǎng)合工作。 
當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過設(shè)定值時(shí)，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開(罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開)，將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮?dú)狻９┑y閥前壓力最好在2 .5Mpa 以下，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高時(shí)，可在供氮閥前安裝一只自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至1 Mpa 以下，以提高可靠性和使用效果。特點(diǎn)： 氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從1-50KP，100mm H20 需調(diào)整到50mm H20 ，可通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。
石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求泄氮閥的壓力調(diào)節(jié)和供氮閥類似。
吸閥設(shè)定值調(diào)整：在上述設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定置。我們可以結(jié)合一些具有代表性的產(chǎn)品來分析，世界上著名的氮封裝置品牌，供氮閥，泄氮閥，呼吸閥品牌，它的氮封裝置特點(diǎn)：氮封裝置無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源，引入壓力閥的指揮器以控制壓力閥芯位置，改變流經(jīng)閥門介質(zhì)流量，使閥門后端壓力保持恒定。
氮封裝置由供氮閥、 泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮閥由內(nèi)反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成，通過氮封裝置精確控制。當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時(shí)，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí)，泄氮閥打開，向外界釋放氮?dú)猓构迌?nèi)壓力下降，降至泄氮閥壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟，用戶放料時(shí)，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮閥開啟，向儲(chǔ)罐內(nèi)注入氮?dú)猓构迌?nèi)壓力上升，升至供氮閥壓力設(shè)定點(diǎn)，自動(dòng)關(guān)閉。
然而此方法并不適用于所有產(chǎn)品。進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)的空氣可能會(huì)污染產(chǎn)品，尤其是當(dāng)儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)的是有機(jī)溶液與碳?xì)湮飼r(shí)，爆炸性氣體（或空氣）會(huì)在產(chǎn)品上方形成。此外，還有可能發(fā)生不良?xì)怏w與蒸氣的釋放。由于必須避免這些情況，因此需要將儲(chǔ)罐密封。然而，需要將儲(chǔ)罐存放在常壓條件下，從而避免在對(duì)其灌裝或溫度升高時(shí)出現(xiàn)過壓，更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)真空。大型儲(chǔ)罐尤其無法承受罐內(nèi)的低壓狀況。氣封系統(tǒng)可確保儲(chǔ)罐頂部空間處于惰性空氣保護(hù)與常壓控制之下。實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果的方法之一是連續(xù)充入惰性氣體，這是一種相對(duì)簡(jiǎn)單且安全的解決方案。但由于其不斷消耗惰性氣體，因此操作成本很高。
較為*做法是基于壓力的氣封工藝。一般來說，此類氣封系統(tǒng)由下列組件構(gòu)成：
• 在任何時(shí)候需要時(shí)允許惰性氣體進(jìn)入儲(chǔ)罐的氣封裝置或調(diào)節(jié)器；
• 允許頂部空間氣體流出儲(chǔ)罐的放氣閥、通風(fēng)裝置閥或蒸氣回收閥。
• 用于防止儲(chǔ)罐出現(xiàn)過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)爆，這種風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨著儲(chǔ)罐尺寸的增大而提高）
• 連接管與惰性氣體氣源
主要參數(shù)、性能指標(biāo)與材料
1、石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見表一 表一 公稱通徑DN（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 | 0.32 | 5 | 8 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | 壓力調(diào)節(jié)范圍KPa | 0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、 | 公稱壓力PN（MPa） | 1.6 | 被調(diào)介質(zhì)溫度（℃） | -5～+100 | 流量特性 | 快開 | 調(diào)節(jié)精度（%） | ≤±5 | 執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積（cm2） | 100 | 200 | 280 | 400 | 信號(hào)接口 | 內(nèi)螺紋M10×1 | M16X1 |
2、石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求壓力調(diào)節(jié)范圍見表二 表二 壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa） | 指揮器膜室 有效面積（cm2） | 執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室 有效面積（cm2） | 使用閥門口徑（mm） | 0.1～0. | 1200 | 100 | 20～32 | 0.4～5.0 | 600 | 4.0～12.0 | 400 | 0.1～0.5 | 1200 | 200 | 40～50 | 0.4～5.0 | 600 | 4.0～12.0 | 400 | 0.1～0.5 | 1200 | 400 | 65～100 | 0.4～5.0 | 600 | 4.0～12.0 | 400 | 0.1～0.5 | 1200 | 600 | 125～150 | 0.4～5.0 | 600 | 4.0～12.0 | 400 |
3、石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求主要零件材料見表三 表三 零 件 名 稱 | 材 料 | 氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，指揮器 | 組合件 | 閥體，閥蓋 | ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | 推桿，閥桿 | 2Cr13，1Cr18Ni9 | 閥座 | 1Cr18Ni9Ti | 閥芯（軟密封）/填料 | 聚四氟乙烯 | 膜片 | 橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物/四氟膜片/氟橡膠膜片 | 彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
4、石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求外形尺寸見表四、圖二 表四 單位：mm 公稱 通徑 | L | B | H1 | H | A=1200 cm2 | A=600 cm2 | A=400 cm2 | 壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa） | 0.1～0.5 | 0.4～5.0 | 0.5～7 | 20 | 150 | 383 | 53 | 605 | 554 | 554 | 25 | 160 | 58 | 605 | 554 | 554 | 32 | 180 | 512 | 70 | 615 | 564 | 564 | 40 | 200 | 75 | 640 | 589 | 589 | 50 | 230 | 603 | 83 | 655 | 604 | 604 | 65 | 290 | 862 | 93 | 722 | 671 | 671 | 80 | 310 | 100 | 738 | 687 | 687 | 100 | 350 | 1023 | 110 | 755 | 704 | 704 | 125 | 400 | 1380 | 125 | 918 | 867 | 867 | 150 | 480 | 143 | 1.25 | 974 | 974 |
注： 1）標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接形式PN16為凸面，連接尺寸鑄鐵法蘭按GB4216.5-84，鑄鋼法蘭按GB9113-2000、JB/T-94，閥體法蘭及法蘭端面距也可按用戶標(biāo)準(zhǔn)制造，如：ANSI，JIS，DIN等標(biāo)準(zhǔn)。 2）接管根據(jù)用戶需要配置 5、石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求產(chǎn)品重量見表五 表五 單位：Kg 公 稱 通 徑（mm） | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | A=400cm2 | 18 | 18 | 25 | 27 | 40 | 55 | 80 | 108 | 130 | 150 | A=600 cm2 | 20 | 20 | 27 | 30 | 45 | 60 | 86 | 115 | 140 | 160 | A=1200 cm2 | 22 | 22 | 30 | 34 | 50 | 66 | 92 | 120 | 150 | 170 |
四、石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求特點(diǎn)： ZZVP、ZZCP型自力式微壓、差壓調(diào)節(jié)閥，是一種依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或維持壓力差為恒定值的一種節(jié)能型調(diào)節(jié)閥。 主要技術(shù)參數(shù)與性能指標(biāo)： 表1 Kv值和性能指標(biāo) 公稱通徑DN（mm） | 20 | 25 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 額定流量系數(shù)（Kv） | 7 | 11 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 額定行程（mm） | 6 | 8 | 10 | 15 | 20 | 介質(zhì)溫度（℃） | ≤80 | 調(diào)節(jié)精度 （％） | ≤10 | 允許泄漏量 （l/h） | 10-4X閥額定容量 |
表2 微、差壓調(diào)節(jié)范圍 差壓調(diào)節(jié)范圍（KPa） | 執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室有效面積（cm2） | 使用閥門口徑（mm） |
| 0.5～5.5，5～10，9～14，13～19， 18～24，22～28，26～33，31～38， 36～44，42～51，49～58，56～66， 64～78，76～90，88～100 | 100 | 20～50 | 根據(jù)要求的差壓調(diào)節(jié)范圍選擇相應(yīng)的設(shè)定彈簧 | |
280 | 65～100 | |
表3外形尺寸及重量 單位：mm 公 稱 通 徑 | 20 | 25 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | ΦA | 195 | 280 | L | 184 | 184 | 222 | 254 | 276 | 298 | 352 | H1 | 88 | 102 | 114 | 114 | 156 | 166 | 176 | H | 285 | 337 | 344 | 344 | 386 | 396 | 406 | 重量（Kg） | 12 | 13 | 17 | 20 | 28 | 38 | 43 |
2 石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求造成揮發(fā)性有機(jī)廢氣排放的原因
油品在儲(chǔ)運(yùn)過程中，不可避免地存在油品損耗。油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中的損耗約占加工量的3‰～5‰，其中最主要的損耗方式為蒸發(fā)損耗。油品的蒸發(fā)損耗主要分為自然通風(fēng)損耗、“小呼吸"損耗和“大呼吸"損耗。
自然通風(fēng)損耗主要是由于儲(chǔ)罐的密封不嚴(yán)造成的。如果罐頂有縫隙或者孔眼，它會(huì)引起自然對(duì)流而造成自然通風(fēng)損耗。
當(dāng)儲(chǔ)罐未進(jìn)行收發(fā)油時(shí)，油罐內(nèi)油品液面處于靜止?fàn)顟B(tài)，油品蒸氣充滿氣體空間，由于罐內(nèi)氣體空間溫度和油氣濃度的晝夜變化而引起的損耗成為油罐的靜止儲(chǔ)存損耗，又稱作“小呼吸"損耗。
當(dāng)油罐發(fā)油時(shí)，油罐內(nèi)油品液位不斷下降，罐內(nèi)空氣和油品氣相混合氣體濃度、壓力降低，這將促進(jìn)油品液面的進(jìn)一步蒸發(fā)。當(dāng)油罐收油時(shí)，由于罐內(nèi)液體體積增加，罐內(nèi)氣體壓力增加，當(dāng)壓力增加到一定數(shù)值時(shí)，呼吸閥打開，罐內(nèi)油氣隨之排入大氣中。這種由于液面高度變化而造成的油品損耗成為動(dòng)液面損耗，又稱為“大呼吸"損耗。 
石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求安裝、維護(hù)與調(diào)試：
1、安裝（見圖二） 檢查整機(jī)零件是否缺損與松動(dòng)，對(duì)使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進(jìn)行強(qiáng)度、密封、泄漏與精度測(cè)試。 在安裝前，對(duì)管道進(jìn)行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導(dǎo)致閥門不能正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。 安裝場(chǎng)地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。 閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動(dòng)的場(chǎng)合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。 介質(zhì)流動(dòng)方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中膜片直接承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25～+55℃場(chǎng)所使用。 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時(shí)，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥。
石油煉制儲(chǔ)罐氮封閥裝置設(shè)置要求選型注意事項(xiàng)： 1、調(diào)節(jié)閥直接按照接管管徑選取是不合理的。閥門的調(diào)節(jié)品質(zhì)與接管流速或管徑?jīng)]有關(guān)系，閥門的調(diào)節(jié)品質(zhì)僅與水的阻力及流量有關(guān)。一旦系統(tǒng)設(shè)備確定之后，理論上適合該系統(tǒng)的閥門只有一種理想的口徑，而不會(huì)出現(xiàn)多種選擇。 2、調(diào)節(jié)閥口徑不能過小。選擇的閥門口徑過小，一方面會(huì)增加系統(tǒng)的阻力，甚至?xí)霈F(xiàn)閥門口徑100%開啟時(shí)，系統(tǒng)仍無法達(dá)到設(shè)定的容量要求，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。另一方面，閥門將需要通過系統(tǒng)提供較大的壓差以維持足夠的流量，加重泵的負(fù)荷，閥門易受損害，對(duì)閥門的壽命影響很大。 |
