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化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案 |
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| 詳細介紹 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案儲罐氮封與安全問題 △ 1.氮封系統未正常運行在儲存化學品的過程中，儲罐有時會在無進出料操作的情況下，氮封系統未能正常投入使用，這樣的現象存在安全隱患。根據《關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》（安監總管三〔2014〕68號）第四條明確規定，對于配備氮氣保護設施的儲罐，必須確保氮封系統始終處于完好可用狀態。 1、氮氣密封系統的儲罐。此種物料一般具有以下特性之一： 1）、石油化工行業易揮發。如汽油、甲醇等飽和蒸汽壓高的物料，在常溫下容易揮發造成物料大量損失； 2）、工藝過程中應控制或避免與空氣接觸的物料。 2、氮封裝置的主要作用： 1）. 防止氧化：通過向儲罐內注入氮氣，可以排擠罐內的空氣，減少物料與氧氣的接觸，從而降低物料被氧化的風險。 2）. 抑制揮發：氮封可以減少儲罐內物料的揮發，對于易揮發的化學物質尤其重要。 3）. 維持壓力平衡：在物料的裝入或抽出過程中，氮封裝置可以調節儲罐內部的壓力，保持壓力平衡，防止因壓力變化導致的儲罐結構損壞。 4）. 減少VOCs排放：氮封可以減少揮發性有機化合物（VOCs）的排放，有助于環境保護和滿足工業排放標準。 5）. 防止污染：氮氣是一種惰性氣體，可以防止儲罐內的物料受到外界污染，確保物料的純度和質量。 6）. 提高安全性：通過控制儲罐內的氮氣壓力，可以避免由于壓力過高或過低導致的安全事故。 7）. 保護儲罐結構：氮封裝置有助于防止儲罐因內部壓力波動而產生的變形或損壞。 8）. 適用于多種儲罐：氮封裝置適用于各種類型的儲罐，包括化工原料儲罐、食品級儲罐、超純水儲罐等。 GB50160-2008石化企業防火標準[1]、 SH/T3007-2014儲運罐區設計規范[2]的要求，對甲 B 、乙A 類的可燃液體儲罐，應設置氮氣密封保護 系統，通過調節氮氣量使之填充頂部空間，節能降耗的同時，隔離油品與外界接觸以起到保護作用。
二、化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案氮封系統適用工況? 氮氣密封系統的應用主要取決于罐的類型和存儲介質的性質。常適用于以下幾種工況： （2）采用內浮頂儲罐常壓儲存沸點≥45℃、 或37.8℃時飽和蒸氣壓≤88KPa的甲B 、乙A 類液體 時，可設置氮氣密封保護系統；另，當有特殊要 求而選擇固定頂、低壓儲罐或容量≤100m3的臥式 儲罐時，應設置氮氣密封保護系統； （3）當常壓存儲I、II級毒性的甲B 、乙A 類液 體時，應設置氮氣密封保護系統； （4）儲存介質與空氣接觸，易發生氧化、聚合等反應，常壓儲存時，應設置氮封保護系統； （5）儲存介質具有水溶性，并對其含水量有 嚴格要求，常壓儲存時，應設置氮封保護系統。 △ 2.負壓狀態潛在風險當儲罐氣相壓力呈現負壓狀態，例如達到-0.69kPa時，這可能意味著空氣已經進入儲罐，從而存在潛在的燃爆風險。為了確保安全，必須采取措施來防止空氣進一步進入。根據《石油化工企業設計防火標準》（GB 50160-2008，2018年版）第6.2.19條的規定，對于儲存甲B、乙A類液體的固定頂儲罐，推薦采用氮封或其他惰性氣體保護方式，以維持罐內的微正壓狀態。 △ 3.氮封系統要求及監控氮封系統需配備自動補氣與泄壓功能。根據《立式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規范》（GB 50341-2014）第8.4.3條的規定，采用氮封的儲罐必須配備能夠自動調節罐內壓力的進氣閥和排氣閥。這樣，在物料進出或溫度發生變動時，儲罐能夠保持預設的壓力范圍，從而確保安全運行。為了確保立式圓筒形鋼制焊接儲罐的安全運行，必須對氮封系統的關鍵參數進行實時監控。根據《危險化學品企業安全風險隱患排查治理導則》（應急〔2019〕78號）的規定，涉及易燃易爆、有毒有害介質的儲罐，應將其氮封壓力、閥門狀態等重要參數納入DCS（分布式控制系統）或現場巡檢的范圍，從而實現對儲罐壓力的實時監控，確保在壓力異常時能夠及時報警并采取干預措施。
化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案技術參數和性能 閥體
執行器
性能
額定流量系數、額定行程、性能 ZZDG供氮裝置
ZZDX泄氮裝置
供氮裝置外形尺寸及重量
泄氮裝置外形尺寸及重量
三、化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案氮封系統設計方案
1、壓力控制設計方案? 此方案：氮氣密封系統的設置，氮封系統通過控制儲罐內部的壓力，保持在一個安全和穩定的范圍內。這通常涉及到安裝壓力調節閥，如自力式氮封閥，它無需外部能源，可以自動控制儲罐內部的壓力 。重要場合儲罐頂部通常需設置阻火呼吸閥和泄壓人孔等安全裝置。值得注意的是，氮氣操作壓力宜為0.5~0.6 MPa ，通常氮氣的純度不應低于99.2%。 例如：控制罐內氣體壓力維持在300 Pa（G）上下。當儲罐內氣體壓力上升≥500 Pa（G）時，關停氮氣控制閥，暫停氮氣的補充；當內壓力≤200 Pa （G）時，氮氣控制閥將打開以補充氮氣，防止吸進空氣形成易 2. 氧含量控制設計方案 此方案：氮氣密封系統的設計， 旨在控制罐內氣相空間氧氣濃度不超過5%，從而 阻斷可造成爆炸的助燃條件。 （1）在罐內設置氧氣濃度監測器進行監控， 將高值與氮氣管路控制閥進行聯鎖設計。當罐內氧含量達到高值時，自動報警，然后通過聯鎖打開氮氣閥，使氮氣充入罐內。當檢測器指標達到設定的正常范圍時，立即聯鎖關停氮氣閥停止充氮。 （2）在同類介質儲罐間設計一組管道將氣相管道貫通，可減少作業時氮氣的用量，也可降低油氣排放量。例如聯通管道的管徑為DN150，流量宜為 150m3/h。 （控制系統：現代氮封系統可能包括與DCS或PLC控制系統的集成，以實現遠程監控和自動化控制。這包括安裝壓力表和設置高、低壓報警功能、設置變送器維持儲罐微正壓、超設定壓力時自動泄壓、以及可能的氧含量監測和控制等 。） 四、化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案充氮量計算
一般來說，充氮量Q等于儲罐物料的排出量 Q1 與由溫度變化導致的吸氣量Q2 之和。 例：下面以罐區中3000m3苯罐所需充氮量的計算為例進行說明。根據化工部“鋼制立式圓筒形內浮頂罐系 列"HG21502.2-1992可查表得[5]，3000m3儲罐內 徑D=17m，罐壁高度H1 =15.85m，拱頂球冠高度 H2 =1.841m，本次計算按照浮盤沉底考慮，即取設 計液位h=1.8m來計算儲罐內氣體的體積 Vm 。Vm 等于罐體圓柱部分氣相空間體積V1 與罐頂 球冠空間體積V2 之和。其中： 3000m3儲罐內氣體體積值Vm=3400m， 當儲罐內部氣體溫度T（35℃）隨外界氣溫變化一小時內降至T′（20℃） 罐內操作壓力由 1000Pa（G）降至0Pa（G）時，根據理想氣體狀態 方程： 式中：P0 ：標準大氣壓（取0.101325MPa （A））； 因 此，為避免浪費氮氣資源，可在參考SH/T3007 2014表5.1.6中推薦的氣量規范值的基礎上根據實際工況進行計算。 五、化工儲罐氮封系統充氮量計算設計方案氮封裝置常見故障 通常由截止閥、過濾器、供氮閥、調節器、壓力表、呼吸閥等組成。
△ 4.氮氣供應問題與維護在執行惰性氣體保護，特別是氮封時，必須確保所使用的氮氣嚴格符合工藝標準，其純度應至少達到99.5%。同時，供氣系統應配備備用設備或保障措施，以確保連續穩定的氮氣供應，從而避免因氮氣中斷而可能導致的負壓問題。根據《危險化學品重大危險源監督管理暫行規定》中明確指出，涉及重大危險源的設備設施，包括氮封系統，都必須進行定期的檢測與維護，以確保其始終處于良好的運行狀態。然而，現實中往往存在對這一規定的忽視，導致氮封儲罐等關鍵設備未能得到及時有效的檢查與維護。 △ 5.事故泄壓裝置的重要性甲B、乙類液體儲罐如甲醇、環己烷、異丙醇等，其固定頂部分未配備必要的事故泄壓裝置，例如呼吸閥、緊急泄壓人孔或爆破片等。根據《石油化工企業設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）第6.2.19條的規定，若甲B、乙類液體儲罐如甲醇、環己烷、異丙醇等采用氮氣或其他氣體進行氣封，則必須配備相應的事故泄壓設備，以確保安全。根據《壓力容器安全技術監察規程》（TSG 21-2016）第3.14條的規定，對于儲存易燃、易爆或有毒介質的壓力容器，必須根據其工藝條件和安全需求來設置超壓泄放裝置，以確保容器的安全運行。壓力容器必須按照設計要求配備安全閥、爆破片等泄壓裝置，且這些裝置不得隨意被拆除或封閉，以確保壓力容器的安全運行。對于涉及重點監管危險化學品的儲罐，特別是那些配備了氮封系統的儲罐，法規要求增設高效且安全的事故泄壓設備，以預防因超壓或負壓引發的儲罐變形或破裂事故。 |
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