石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例

在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)裝置，用于維持罐內(nèi)氣相空間壓力。假設(shè)：供氮閥壓力是 1.2KPa（可根據(jù)實際工 況需求選擇壓力設(shè)定點），當(dāng)氣相空間壓力高于 1.4KPa 時，供氮閥關(guān)閉，停止氮氣供應(yīng)；當(dāng)氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。假設(shè)：泄氮閥壓力設(shè)定點是 3KPa（可根據(jù)實際工況需求 選擇壓力設(shè)定點）,當(dāng)氣相空間壓力高于 3KPa 時，泄氮閥開啟，泄放罐內(nèi)壓力至 3KPa 以內(nèi)。氮封系統(tǒng)裝 置主要起保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體作用。 儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%，可根據(jù)實際現(xiàn)場工況及用途選擇合適氮封系統(tǒng)裝置。氮封罐是一種通過氮氣填充保護存儲介質(zhì)的化工設(shè)備，其核心功能是通過維持罐內(nèi)微正壓狀態(tài)隔絕空氣，在石化、制藥等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

二、石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例為什么設(shè)置儲罐氮封系統(tǒng)及測氧含量的意義

1. 隔絕氧氣消除燃爆風(fēng)險：儲罐氣相空間中若氧氣濃度超過5%，遇揮發(fā)性有機物（VOC）易形成爆炸性環(huán)境。氮封通過維持罐內(nèi)微正壓（通常0.2~0.5 kPa），阻止空氣滲入，將氧濃度控制在爆炸下限以下。

2. 防止物料氧化變質(zhì)：對苯乙烯、丙烯腈等易自聚物料，或易氧化精細化學(xué)品，氮氣可抑制聚合反應(yīng)和化學(xué)降解。

3. 抑制有毒、腐蝕性氣體釋放：酸性水罐、含硫污油罐等設(shè)備中，氮封減少硫化氫等有毒氣體外泄，同時避免水分進入導(dǎo)致碳鋼儲罐內(nèi)壁硫化亞鐵自燃。

4. 國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求監(jiān)測：依據(jù)國家強制性標(biāo)準(zhǔn)《危險化學(xué)品重大危險源安全監(jiān)控技術(shù)規(guī)范GB 17681—2024》6.3.2條和6.33條要求：

• 設(shè)有氮氣密封保護系統(tǒng)的甲B 、乙A類易燃液體儲罐,應(yīng)控制氧濃度不大于極限氧濃度50%

• 未設(shè)氮氣密封保護系統(tǒng)的甲B 、乙A類易燃液體儲罐需監(jiān)測罐內(nèi)可燃氣含量

• 儲存對氧含量敏感物質(zhì)的儲罐單元應(yīng)設(shè)在線氧含量檢測儀表

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三、石油、化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》GB 50160-2008

• 內(nèi)浮頂儲罐單罐容積 ≤5000m3 且采用易熔材料浮盤時，需設(shè)氮封。固定頂儲罐：儲存溫度 >120℃ 的重油必須設(shè)氮封。

• 第5.5.9條：較高濃度環(huán)氧乙烷設(shè)備的安全閥前應(yīng)設(shè)爆破片。 爆破片入口管道應(yīng)設(shè)氮封， 且安全閥的出口管道應(yīng)充氮。

• 第 6.2.2條：當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時， 應(yīng)設(shè)置氮氣保護等安全措施。

• 第 6.2.4A 條：儲存溫度超過 120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護

《石油庫設(shè)計規(guī)范》GB 50074-2014

• 甲B類液體（沸點 <45℃ 或蒸氣壓 >88kPa），內(nèi)浮頂罐/固定頂罐需設(shè)氮封

• 儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐必須設(shè)氮封，單罐容量 ≤5000m3

• 甲B、 乙A 類液體化工品和輕石腦油，需采取氮氣密封保護系統(tǒng)

《煤化工工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》GB 51428-2021

• 甲B類液體（沸點 <45℃ 或蒸氣壓 ≥76.6kPa）的壓力/低壓儲罐或常壓儲罐均需氮封

《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007-2014

• 甲B、乙A類液體：固定頂罐/低壓罐需設(shè)氮封并密閉回收排氣

《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3184-2017

• 儲罐需安裝相關(guān)計量和非計量級測量儀表，其中包含氮封裝置

《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》GB 51283-2020

• 使用或生產(chǎn)甲、 乙類物質(zhì)的工藝系統(tǒng)設(shè)計， 應(yīng)符合下列規(guī)定：對于間歇操作且存在易燃易爆危險的工藝系統(tǒng)宜采取氮氣保護措

• 單罐容積不小于100m3的甲B、乙A類液體儲存應(yīng)選用內(nèi)浮頂罐。 當(dāng)采用易熔材料制作浮盤時， 應(yīng)設(shè)置氮氣保護等安全措施。 采用固定頂罐或低壓罐時， 應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封。

  
  

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四、石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例罐區(qū)氮封系統(tǒng)氧分析儀選型

典型氮封罐應(yīng)用行業(yè)如石化、化工制藥、燃氣等，其儲罐介質(zhì)以油、氣、各類溶劑、酸堿溶液為主，此類工況下首要考慮氧分析儀傳感器的耐腐性，電化學(xué)傳感器在此類工況下壽命較短，應(yīng)優(yōu)先考慮激光氧、順磁氧原理。

供氮閥：

指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥，是一種無須外來能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達到自動調(diào)節(jié) 和穩(wěn)定閥后壓力為設(shè)定值的節(jié)能型壓力調(diào)節(jié)閥。
該閥壓力設(shè)定在指揮器上實現(xiàn)，方便、快捷，壓力設(shè)定值在運行中也可隨意調(diào)整；控制精度高，可比一般 ZZY 型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。

泄氮閥：

◇ 一般供氮氣壓力在 3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略大于供氮閥的壓力設(shè)定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影 響設(shè)備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)。

自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，自力式氮封閥是一種無須外來能源，以彈簧為動力核心利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐的安全。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。

石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例工作原理

       儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，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)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，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℃。

石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例性能特點

1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，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)營的條件下進行。

3、壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無填料設(shè)計，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100:1，減壓效果好、控制精度高。

6、氮氣壓力設(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；

7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動作極靈敏。

石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例主要技術(shù)參數(shù)

石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例主要外形尺寸

石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例安裝、維護與調(diào)試

1、安裝

（1） 檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質(zhì)，必須進行強度、密封、泄漏 與精度測試。

（2） 在安裝前，對管道進行清洗（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。

（3） 安裝場地應(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。 

（4） 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的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

（5） 介質(zhì)流動方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接 承受介質(zhì)壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器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℃場所使用。

（6） 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時，仍能連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)置旁路閥。

注意：根據(jù)現(xiàn)場安裝經(jīng)驗，氮封閥在安裝時，應(yīng)先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆粒卡壞閥門內(nèi)部件，而影響正常使用。

（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐氮封系統(tǒng)裝置重量條件的情況下，可不設(shè)計或少設(shè)計安裝 截止閥等輔助型開關(guān)閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設(shè)有應(yīng)急措施 的工況，請務(wù)必按國家標(biāo)準(zhǔn)管路設(shè)計安裝施工）氮封系統(tǒng)裝置罐頂安裝示意圖，見下圖

（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設(shè)計的更標(biāo)準(zhǔn)化。旁通可在氮封系統(tǒng) 裝置故障時，人工應(yīng)急操作使用。關(guān)閉帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下

（9） 內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝，內(nèi)襯氮封閥屬微壓式壓力調(diào)節(jié)閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應(yīng)設(shè)計一級減壓閥（帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥），一級減壓閥不屬于微壓調(diào)節(jié) 閥，控制壓力一般遠大于罐內(nèi)壓力，不存在罐內(nèi)壓力倒流現(xiàn)象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置。內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝方式示意圖，見以下

2、石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例 維護：

（1） 清洗閥門：對清洗一般介質(zhì)，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質(zhì)，首先要了 解其性質(zhì)，在選用相應(yīng)的清洗辦法。

（2） 閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與 推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應(yīng)使用專用工具。

（3） 閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴(yán)重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。

（4） 閥桿：表面損壞，必須換新。

（5） 壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

（6） 易損零件：填料、密封墊片與 O 型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù) 示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據(jù)檢驗結(jié)果，決定是否更換，但膜片使用期 一般最多 2～3 年。

（7） 閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出 廠測試項目與方法調(diào)試，并在這期間，可更準(zhǔn)確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。

3、石油化工儲運罐區(qū)氮封系統(tǒng)應(yīng)用案例 調(diào)試

所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整，打開頂部的防塵蓋，用扳手 調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大，逆時針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力 表，可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。