VOCs氮封系統方案設計

VOCs氮封系統方案設計

在每臺儲罐上應設置氮封閥組和限流孔 板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內 氣相空間壓力在0.3KPa 左右，當氣相空間壓 力高于0.5KPa 時，氮封閥關閉，停止氮氣供 應；當氣相空間壓力低于0.2KPa 時，氮封閥 開啟，開啟補充氮氣。當氮封閥需要檢修或 故障時，使用限流孔板旁路給儲罐補充氮氣。防止儲罐等容器出現過壓或負壓的方法是在容器頂部設置開口。在這種情況下，在向容器內注入產品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產品排出時，空氣可流入容器內。此類系統還可因溫度波動而使容器出現“透氣”現象，這通常會導致體積發生巨大變化。


當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過1.5Kpa時， 通過帶阻火器的呼吸閥外排； 當氮封閥事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-0.3Kpa 時， 通過帶阻火器呼吸閥向罐 內補充空氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設定壓力底限（-0.5KPa）。
為確保設置氮封閥事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置事故泄壓設置，緊急泄放閥定壓 不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0Kpa）。在進行儲罐頂油氣收集治理（封閉、密連通等）時， 應保證儲罐的本質安全，這是儲罐VOCs減排一切工作的前提。



氮氣保護系統包括氮氣源、氮氣管線、氮封裝置、罐內壓力檢測等。儲罐氮封的作用主要是為了防止儲罐出現負壓而從呼吸閥吸入 空氣，以保持罐內微正壓；氮封閥正常壓力設定值宜為 0.2kPa-0.5kPa，并應避免與呼吸閥和單呼閥或控制閥等設定壓力交集，產生不必要的 氮氣損耗和浪費。當罐內氣體壓力低于氮封閥開啟壓力時，氮封閥打 開向罐內補入氮氣；當罐內氣體壓力達到氮封閥關閉壓力時，氮封閥 關閉停止向罐內補入氮氣。當罐內氣體壓力高于控制閥或呼閥定壓時，通過呼閥或揮發氣收集總管控制閥開啟向罐外排出氣體。呼吸閥外排壓力、緊急泄放閥 定壓根據儲罐設計壓力確定。對于設計壓力為-0.5kPa～2.0kPa的儲罐，宜采用以下控制方案:

 

1）在每臺儲罐上應設置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氣相空間壓力在0.3kPa左右，當氣相空間壓力高于0.5kPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.2kPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。當氮封閥需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣。

2）當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過 1.5kPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當氮封閥事故失靈不能及時開啟時， 造成罐內壓力降低至-0.3kPa 時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空 氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5kPa）。

3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置事故泄壓設備，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0kPa）。

4）在廠區收集總管上設置在線氧分析儀，判斷儲罐氮封系統的可靠性，并滿足后續油氣處理設施的安全性。


然而出于多種原因，此方法并不適用于所有產品。進入儲罐內的空氣可能會污染產品，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/空氣會在產品上方形成。此外，還有可能發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過壓，更為重要的是避免在排放產品時出現真空。大型儲罐尤其無法承受低壓。


氮封系統可確保儲罐頂部空間處于惰性空氣保護與常壓控制之下。實現這一結果的方法之一是連續充入氮氣，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。
較為的做法是基于壓力的氮封工藝。一般來說，此類氮封系統由下列組件構成：
•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節器；
•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過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導致儲罐內爆，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。當將產品泵抽出儲罐或者溫度下降時，覆蓋調節器將會打開，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通氣。


在石油化工企業中，油罐脫水是非常重要的一項工作，原油必須脫水后才能進到減壓裝置， 否則會造成沖塔、著火；中間原料脫水后才能進入下一道加工工序；成品油必須脫水后才能進 行銷售。此外，原油脫水能節省儲運成本，減少含鹽水對儲罐、管道等設備的腐蝕。油氣揮發造成的損失

經濟損失：每次裝卸都有0.18%的揮發損失
大氣污染：油品的蒸發不但造成油品損耗、資源浪費、質量下降，而且由于大量油 氣排入大氣，嚴重污染環境。
人身傷害：油品蒸汽本身具有一定毒性，會引起皮膚、內臟和神經的疾病。

三、氮封閥設備選型及維護的意義：
設計或維護不當的氮封系統有可能導致嚴重事故發生。如果說所有的氮封系統均會出現這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結構復雜，帶有活動組件、包裝與密封件的閥門容易發生故障。出現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。當氮封閥無法充分打開時，氮氣的流入量將會變得過低，從而導致頂部空間壓力下降，進而造成儲罐內爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述，這些情況會對產品質量產生影響，根據存儲產品的不同，還會大大提高發生爆炸的風險。