一、化工儲(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案基本原理
在儲(chǔ)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(dāng)氣相空間壓力高于1.4KPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.8KPa時(shí)，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)猓粤κ降忾y(即氮封裝置)主要用于儲(chǔ)罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂疲粤κ降忾y是一種無須外來能源，以彈簧為動(dòng)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(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲(chǔ)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(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案工作原理 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時(shí)，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(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)狻Ｒ蛭赫{(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)罐在正常運(yùn)行過程中不吸進(jìn)空氣，防止形成爆炸性氣體。儲(chǔ)罐氮封是一種向儲(chǔ)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(hù)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(jì)成可在高于大氣壓力的條件下運(yùn)行，這樣可防止外部空氣進(jìn)入容器當(dāng)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(chǔ)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(zhǎng)存放時(shí)間而在保護(hù)氣體條件下進(jìn)行食品包裝，還是為降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)罐氮封系統(tǒng)使用的氮?dú)饧兌炔灰说陀?9.96%，氮?dú)鈮毫σ藶?.5~0.6MPa。 
二、化工儲(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案工藝方案
以輕質(zhì)油內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐組成的罐組為例，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。在這種情況下，在向容器內(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(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/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)罐尤其無法承受低壓。
氮封系統(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)充入氮?dú)猓@是一種相對(duì)簡(jiǎn)單且安全的解決方案。但由于其不斷消耗氮?dú)猓虼瞬僮鞒杀竞芨摺?br/> 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(shí)候需要時(shí)允許惰性氣體進(jìn)入儲(chǔ)罐的氮封閥或調(diào)節(jié)器；
•一只允許頂部空間氣體流出儲(chǔ)罐的泄氮閥、通風(fēng)裝置閥或蒸氣回收閥。
•一只用于防止儲(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
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)，覆蓋調(diào)節(jié)器將會(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。
化工儲(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案性能特點(diǎn) 1、無需外加能源，能在無電、無氣的場(chǎng)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(yíng)的條件下進(jìn)行。 3、壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動(dòng)作靈敏、裝置工作平衡。 4、采用無填料設(shè)計(jì)，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(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。 6、氮?dú)鈮毫υO(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達(dá)高； 7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作極靈敏。 
化工儲(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)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(jí) | | 閥蓋形式 | 標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)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(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案如下：
1.儲(chǔ)罐改造
1）封堵儲(chǔ)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(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲(chǔ)罐的大、小呼吸外，還應(yīng)考慮
氮封閥不能關(guān)閉時(shí)的進(jìn)氣量等因素。
3）在儲(chǔ)罐罐頂增加氮?dú)饨尤肟诤鸵龎嚎凇榇_保壓力取值的準(zhǔn)確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。
4）量油孔應(yīng)加導(dǎo)向管，確保量油作業(yè)時(shí)不影響氮封壓力。
5）儲(chǔ)罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。 
2.化工儲(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案工藝流程
1）在每臺(tái)儲(chǔ)罐上設(shè)置先導(dǎo)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(dāng)氣相空間壓力高于1.4KPa時(shí)，氮封閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空
間壓力低于0.8KPa時(shí)，氮封閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)猓划?dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時(shí)，使用限流孔板旁路給儲(chǔ)罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)猓瑝毫Ω哂?.5KPa時(shí)，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時(shí)間連續(xù)補(bǔ)充氮?dú)猓?br/> 2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1.5Kpa時(shí)，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時(shí)開啟時(shí)，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3Kpa時(shí)，通過帶阻火器呼吸閥向 罐內(nèi)補(bǔ)充空氣，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）為確保設(shè)置氮封儲(chǔ)罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲(chǔ)罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力上限（2.0Kpa）。
4）當(dāng)需要使用限流孔板旁路補(bǔ)充氮?dú)鈺r(shí)，流量宜等于油品出罐流量，氮?dú)夤艿赖墓軓綖镈N50，氮?dú)獾牟僮鲏毫?.5MPa。
5）若在相同油品儲(chǔ)罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺(tái)儲(chǔ)罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴(kuò)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(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案呼吸閥選用表
儲(chǔ)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(chǔ)罐氮封裝置壓力控制設(shè)計(jì)方案設(shè)備選型及維護(hù)的意義： 
設(shè)計(jì)或維護(hù)不當(dāng)?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。如果說所有的氮封系統(tǒng)均會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，帶有活動(dòng)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(huì)記錄錯(cuò)誤的頂部空間壓力，從而導(dǎo)致氮?dú)庀倪^高。當(dāng)?shù)忾y無法充分打開時(shí)，氮?dú)獾牧魅肓繉?huì)變得過低，從而導(dǎo)致頂部空間壓力下降，進(jìn)而造成儲(chǔ)罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲(chǔ)罐當(dāng)中。如前所述，這些情況會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)品的不同，還會(huì)大大提高發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
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