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精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案 |
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精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案 設(shè)計或維護(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記錄錯誤的頂部空間壓力，從而導(dǎo)致氮氣消耗過高。當(dāng)?shù)忾y無法充分打開時，氮氣的流入量將會變得過低，從而導(dǎo)致頂部空間壓力下降，進(jìn)而造成儲罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲罐當(dāng)中。如前所述，這些情況會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲產(chǎn)品的不同，還會大大提高發(fā)生爆炸的風(fēng)險。 避免以上情況的發(fā)生，需要將儲罐密封；然而，儲罐中物料存放在常壓條件下，需要避免在對其灌裝或溫度升高時出現(xiàn)過壓，也需要避免在排放產(chǎn)品時出現(xiàn)真空，因此氣封系統(tǒng)的安裝顯的尤為必要。 氮封系統(tǒng)是基于壓力的氣封工藝，可確保儲罐頂部空間處于惰性氣體保護(hù)與微正壓控制之下。
當(dāng)罐內(nèi)壓力升高（進(jìn)物料時、液位上升）超過供氮閥設(shè)定值時，供氮閥關(guān)閉，到達(dá)泄氮閥設(shè)定壓力時泄氮閥打開，將罐內(nèi)多余壓力快速泄放。在儲罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注入氮氣并保證儲罐處于微正壓的狀態(tài)。供氮閥氮氣源壓力保持在0.2~0.8MPa之間的一個固定值，現(xiàn)場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一臺自力式調(diào)壓閥將壓力減至0.2~0.8MPa之間，以提高可靠性和使用效果。
儲罐氮封其實是一種向儲存容器與反應(yīng)器的頂部空間填充惰性化氣體的工藝，通常用于保護(hù)內(nèi)部成分因氧氣存在而發(fā)生氧化、腐蝕、聚合、降解、形成爆炸性混合物等現(xiàn)象。例如《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）5.7.6 規(guī)定：生產(chǎn)或儲存不穩(wěn)定的烯烴、二烯烴等物質(zhì)時應(yīng)采取防止生成過氧化物、自聚物的措施。如丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等在有空氣、氧氣或其他催化劑的存在下能產(chǎn)生有分解爆炸危險的聚合過氧化物。苯乙烯、丙烯等也是不穩(wěn)定的化合物，在有空氣或氧氣的存在下，儲存時間過長，易自聚放出熱量，造成超壓而爆破設(shè)備。丁二烯在生產(chǎn)、儲存過程中，為防止生成過氧化物而采取的措施：嚴(yán)禁與空氣、氧化氮和含氧的氮氣長時間接觸，一般控制丁二烯氣相中含氧量小于0.3%。 氮封系統(tǒng)通常被設(shè)計成可在高于大氣壓力的條件下運行，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、食品、飲料、制藥與純凈水制造等，許多行業(yè)采用氮封工藝。
二、規(guī)范是如何要求精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案氮封系統(tǒng)的設(shè)置？ 1.《氣封的設(shè)置》HG/T 20570.16-1995工藝方案 1.內(nèi)浮頂儲罐改造 1）堵儲罐罐壁（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《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應(yīng)考慮氮封閥不能關(guān)閉時的進(jìn)氣量等因素。 3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準(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)時不影響氮封壓力。 5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。
2.《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008） 當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力高于控制閥或呼閥定壓時，通過呼閥或揮發(fā)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(jù)儲罐設(shè)計壓力確定。對于設(shè)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(yīng)設(shè)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(nèi)氣相空間壓力在 0.3kPa 左右，當(dāng)氣相空間壓力高于 0.5kPa 時，氮封閥關(guān)閉，停止氮氣供應(yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于 0.2kPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。當(dāng)?shù)忾y需要檢修或故 障時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣。 2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過 1.5kPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時， 造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa 時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補充空 氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-0.5kPa）。 3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲罐上設(shè)置事故泄壓設(shè)備，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限（2.0kPa）。 4）在廠區(qū)收集總管上設(shè)置在線氧分析儀，判斷儲罐氮封系統(tǒng)的可靠性，并滿足后續(xù)油氣處理設(shè)施的安全性。 5.《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014） 從上面幾個規(guī)范來看，對各種儲罐儲存何種物料、蒸汽壓力、溫度情況下設(shè)置氮封有了明確的要求，甚至氮封操作壓力也有具體數(shù)據(jù)。但是沒有找到對氮氣濃度要求的具體參數(shù)要求。 氮氣保護(hù)系統(tǒng)包括氮氣源、氮氣管線、氮封裝置、罐內(nèi)壓力檢測等。儲罐氮封的作用主要是為了防止儲罐出現(xiàn)負(fù)壓而從呼吸閥吸入 空氣，以保持罐內(nèi)微正壓；氮封閥正常壓力設(shè)定值宜為 0.2kPa-0.5kPa，并應(yīng)避免與呼吸閥和單呼閥或控制閥等設(shè)定壓力交集，產(chǎn)生不必要的 氮氣損耗和浪費。當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力低于氮封閥開啟壓力時，氮封閥打 開向罐內(nèi)補入氮氣；當(dāng)罐內(nèi)氣體壓力達(dá)到氮封閥關(guān)閉壓力時，氮封閥 關(guān)閉停止向罐內(nèi)補入氮氣。
精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案 6.2.2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(hù)等安全措施； 6.2.2條文解釋：對于有特殊要求的甲、乙液體物料，如苯乙烯、加氫原料、丙烯腈等易聚合、易氧化或有毒的液體物料，選用固定頂儲罐或臥式儲罐加氮封儲存也是可行的； 6.2.4A條款：儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護(hù)。 6.2.4條文解釋：采用固定頂罐或低壓儲罐儲存甲類液體時，為了防止油氣大量揮發(fā)和改善儲罐的安全狀況，應(yīng)采取減少日曬升溫的措施。其措施主要包括固定式冷卻水噴淋（霧）系統(tǒng)、氣體放空或氣體冷凝固流、加氮封或涂刷合格的隔熱涂料等。 3.《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020） 5.1.5條文解釋：1）對于會產(chǎn)生高濃度有機廢氣的反應(yīng)罐、貯罐、過濾器等設(shè)備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，應(yīng)采用氮封系統(tǒng)保護(hù)，并以正壓輸送方式輸送到廢氣總管。 6.2.2條文解釋，對于單罐容積小于100m3或易氧化、易聚合等有特殊要求的甲 B、乙 A類液體物料儲存，可選用固定頂罐加氮氣或惰性氣體密封。
4.精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案《石油庫設(shè)計規(guī)范》（GB 50074-2014）工藝流程 1）在每臺儲罐上設(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0.5KPa左右，當(dāng)氣相空間壓力高于1KPa時，氮封閥關(guān)閉，停止氮氣供應(yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.5KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當(dāng)?shù)忾y需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣，壓力高于1KPa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。 2）當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1Kpa時，通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排；當(dāng)?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內(nèi)壓力降低至-1Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-1Kpa）。 3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限（2.0Kpa）。 4）當(dāng)需要使用限流孔板旁路補充氮氣時，流量宜等于油品出罐流量. 5）若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器，以防止事故擴大。 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。
精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案 6.1.2及其條文解釋規(guī)定，當(dāng)選用內(nèi)浮頂儲罐、固定頂儲罐儲存沸點低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油時，應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護(hù)系統(tǒng)。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲存需要，不適宜采用內(nèi)浮頂儲罐，可選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于50m3的臥式儲罐，但應(yīng)采取氮封等安全保護(hù)措施，典型的易自聚不穩(wěn)定的丁二烯、苯乙烯儲罐，應(yīng)設(shè)置氮封系統(tǒng)，防止空氣進(jìn)入儲罐。
精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案 氮封系統(tǒng)氮封閥的作用是防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮氣在罐內(nèi)保持一定的壓力，氮封閥是設(shè)在罐頂?shù)摹Ｈ狐c的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu)反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，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。在流量控制方面每個閥門都配有控制流里百分比的固定板孔，氣體密封系統(tǒng)的每個閥門尺寸根據(jù)氣體流里表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計算適應(yīng)特定需要氣體密封的流里.氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，主要作用在于減少揮發(fā)，如苯罐，二是防止介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐。
精細(xì)化工儲罐氮封裝置設(shè)計方案 常壓儲罐氮封系統(tǒng)氮封閥安裝及日常維護(hù)，安裝前，檢查整機零件是否缺損或者松動對管道應(yīng)進(jìn)行清洗，介質(zhì)流向應(yīng)與閥體箭頭指向一致。為便于現(xiàn)場維修與操作，閥四周應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g。閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上，閥體與管道的法蘭連接，要注意軸度，并應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55℃的場合使用。開啟閥前截止閥，使介質(zhì)緩慢流入閥體。擰開指揮器護(hù)罩，松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘。調(diào)節(jié)指揮器主彈簧，使閥后壓力定值。固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘，裝好護(hù)，調(diào)壓閥即可開始工作。不用時，關(guān)閉閥前截止閥。拆卸閥門時，要保護(hù)好零件的表面，拆裝閥座時，要使用專用工具。 常壓儲罐閥芯與閥座，不管修理或者更換，密封面都須進(jìn)行研磨。彈簧若有裂縫跡象，須更換。密封墊片與0型圈每次檢修時全部更換，膜片根據(jù)檢查結(jié)果而定。閥門平時維護(hù)，只有觀察閥后導(dǎo)壓器上的壓力表是否符合設(shè)計值要求即可。另外若發(fā)現(xiàn)各連接處有滲漏，可擰緊螺母與螺釘或更換密封墊片與0型圈。 |
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