精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案
主要用于保持容器頂部保護氣體（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內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液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降，導致罐內形成負壓并吸入空氣，與罐內氣相物質（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，罐內物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風擴散，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防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災爆炸事故。
化工企業(yè)，特別是精細化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設氮封？第二，氮封如何設置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產(chǎn)生？
二精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案哪些情況需要設氮封
《石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當單罐容積小于或等于5000m3的內浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應設置氮氣保護。
《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（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，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。個別精細化工企業(yè)，由于存在早期設計不完善、常壓儲罐未經(jīng)正規(guī)設計、或者經(jīng)由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設置氮封或設置不合規(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，以及我們應該怎么做。
Part 1：精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統(tǒng)的作用
氮封系統(tǒng)可不是個簡單的裝置。根據(jù)《氣封的設置》（HG/T20570.16-95）第1.0.1.1條款，它的目的是為了讓儲罐內的物料不被進入的外界氣體（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，避免化學反應或生物反應的發(fā)生。
Part 2：精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統(tǒng)的設置與相關標準
根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火標準(2018年版)》（GB50160-2008），儲存甲B和乙A類液體的儲罐應該使用金屬浮艙式的浮頂罐；當其容量小于或等于5000m3且采用了易熔材料的浮盤時，還必須設置氮氣保護措施。對于溫度超過120℃的重油，固定頂罐也應設置氮氣保護。
看看這些標準，咱們就能明白氮封系統(tǒng)的重要性了！
Part 3：精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統(tǒng)的布置與設計要點
一些重要的布置原則來自《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設計規(guī)范》（SH/T3184-2017），如要確保氮氣入罐位置遠離呼吸閥，并且要在罐頂設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，務必設置氮封閥和事故泄壓設備。
Part 4：精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封系統(tǒng)的最佳實踐方案
下面是幾個典型的設計方案，幫助我們更好地管理氮封系統(tǒng)。
方案一是先導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；方案三結合了液封與氣封裝置，為應對意外情況提供了更高的保障，這樣一來冷靜應對超壓或負壓的風險就會簡單很多。
Part 5：精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案現(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）氮封閥設置不當；2）閥前壓力不足；3）沒有設置氮封閥；4）壓力監(jiān)測設備選型錯誤。這些都是可能導致系統(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重要的。
精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案小總結
總的來說，氮封系統(tǒng)在危險化學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，能夠結合這些標準和最佳實踐，保證儲罐的安全，并有效降低風險！
精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案工作原理
供氮裝置（見圖1），將設在罐頂?shù)娜狐c的介質經(jīng)導壓管引入檢測機構(7)，介質在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與與彈簧(8)、預緊力相平衡。當罐內壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，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)、進入主閥執(zhí)行機構(3)上、下膜室，打開主閥閥芯(2)，向罐內充注氮氣；當罐內壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯(6)、由于主閥執(zhí)行機構中的彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。 泄氮裝置（見圖2），該裝置采用內反饋結構，介質直接經(jīng)閥蓋進入檢測機構(2)，介質在檢測元件上產(chǎn)生一個作用力與預設彈簧(3)預緊力相平衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。
精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案結構簡圖
精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案技術參數(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 | |
| 法蘭標準 | ||
| 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
| 設定值偏差±5% | 允許泄露量 | |
|---|---|---|
| 允許泄露量 | 標準型 | IV級（符合GB/T4312-92標準） |
| 嚴密型 | VI級（符合GB/T4312-92標準） |
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 |
三精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封如何設置
關于氮封安裝，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離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內，使氮氣進罐后不直接排出，從而達到氮封目的。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的氮氣壓力，來保持儲罐內氮氣的平衡狀態(tài)，以防止儲罐內氮氣泄漏或液氮溢出。
二、精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封閥的安裝
1、安裝前應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、安裝前應仔細查看閥門的進口和出口是否正確安裝。進口應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、精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封閥的啟動
1、首先要做到安全。在啟動前應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閉，再按下氮封閥的啟動按鈕或旋鈕，進行啟動。
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、精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案氮封閥的操作
1、在操作氮封閥時，應先了解儲罐的壓力和氮氣的流量。在氮氣壓力達到設定值時，應及時關閉閥門，防止氮氣溢出。
2、每次使用后，應對氮封閥進行清洗和維護，以保證其正常工作。
3、在使用過程中，應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、精細化工儲罐氮封閥裝置設計方案注意事項
1、不能私自拆卸氮封閥。
2、啟動時一定要注意安全，嚴禁在操作過程中產(chǎn)生火花。
3、在使用過程中，一定要仔細觀察閥門的工作情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。
4、平時應注意定期對氮封閥進行檢修和保養(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，正確使用和維護氮封閥可以有效地提高設備的使用壽命和安全性。大部分工廠設置氮封多采用自力調節(jié)閥或者壓力控制閥，關于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。同時有些儲罐因介質含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮氣管線，防止氮封失效
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