危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例

設定氮封系統(tǒng)中各閥(氮封閥,泄氮閥,呼吸閥)的壓力,可避免氮封失效.泄氮閥和氮封閥分別起"呼","吸"作用,呼吸閥僅起安全保護作用.分別從氮封系統(tǒng)適用工況,設計原則,供氣量計算,注意事項等方面進行了詳細闡述,通過對氮封系統(tǒng)的合理設計,可規(guī)避安全風險,降低事故概率.無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源引入壓力閥的指揮器以控制供氮閥閥芯位置，改變流經(jīng)供氮閥ZZYVP-16閥門的介質(zhì)流量，使氮封閥ZZYVP閥門后端壓力保持恒定。公稱壓力有1.0、1.6Mpa;壓力分段調(diào)節(jié)從0.5至1000Kpa,工作溫度0～100℃；法蘭標準按GB9113-88，凸面法蘭結構長度按GB12221-89標準。氮封裝置（氮封閥）常規(guī)情況是由供氮閥、泄氮閥和呼吸閥三大部份組成。

當罐內(nèi)壓力升高（進物料時、液位上升）超過供氮閥設定值時，供氮閥關閉，到達泄氮閥設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。我們在實際工作中發(fā)現(xiàn)的典型的、重復性的技術問題中，氮封系統(tǒng)問題占比1.74%。我們結合現(xiàn)場實例向大家分享一下危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)問題。

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例Part 1 ：氮封系統(tǒng)的作用

《氣封的設置》（HG/T 20570.16-95）第1.0.1.1條款：為防止儲罐內(nèi)物料因與進入的外界氣體(空氣)接觸而被污染變質(zhì)或與外界進入的氣體(空氣)發(fā)生化學和(或)生物反應，常需設置氣封系統(tǒng)。用氣封氣使儲罐內(nèi)維持一定壓力(正壓)，防止儲罐內(nèi)物料與外界氣體接觸。

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例Part 2 ：氮封系統(tǒng)的設置

《石油化工企業(yè)設計防火標準(2018年版)》（GB 50160-2008 2018版）

第6.2.2.1條款：儲存甲B、乙A類的液體應選用金屬浮艙式的浮頂或內(nèi)浮頂罐。當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，應設置氮氣保護等安全措施。

第6.2.4A條款：儲存溫度超過120℃的重油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》（GB 51283-2020）

第6.2.2條款：單罐容積不小于100m3的甲B、乙A類液體儲存應選用內(nèi)浮頂罐。當采用易熔材質(zhì)制作浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施。采用固定頂罐或低壓罐時，應采用氮氣或惰性氣體密封，并采取減少日曬升溫的措施。

《煤化工工程設計防火標準》（GB 51428-2021）

第7.2.2條款：儲存沸點低于45℃或真實蒸氣壓不小于76.6kPa的甲B類液體，應選用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫常壓儲罐，并應符合下列規(guī)定：

1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；

2 選用降溫常壓儲罐時，應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下，并應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。

第7.2.3條款：儲存沸點不低于45℃或真實蒸氣壓小于76.6kPa的甲B、乙A類液體，應選用浮頂罐或內(nèi)浮頂罐。當甲B、乙A類液體因特殊儲存要求采用固定頂罐、低壓儲罐和容積大于50m3的臥式儲罐時,應采取下列措施之一：

1 設置氮氣密封保護系統(tǒng)，密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；

2 控制儲存溫度低于液體閃點 5℃及以下；

3 其他安全措施。

第7.2.7條款：儲存毒性為高度和極度危害的甲B、乙A類液體的內(nèi)浮頂儲罐，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。

第7.2.8條款：多雷和強雷地區(qū)單罐容積大于或等于50000m3的浮頂儲罐的一次、二次密封之間應采取下列措施之一：

1 設置氮氣密封保護系統(tǒng)；

2 向一次、二次密封之間的空間充填軟體不燃或難燃材料。

《石油庫設計規(guī)范》（GB 50074-2014）

第6.1.2條款：儲存沸點低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或低溫常壓儲罐，并應符合下列規(guī)定：

1 選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內(nèi)的措施，并應密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體。

2 選用低溫常壓儲罐時，應采取下列措施之一：

1）選用內(nèi)浮頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于88kPa；

2）選用固定頂儲罐，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

第6.1.3條款：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，應采用外浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。有特殊儲存需要時，可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,但應采取下列措施之一：

1 應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應密閉回收處理罐內(nèi)排出的氣體；

2 應設置氮氣密封保護系統(tǒng)，并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

第6.1.8條款：儲存I、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐的單罐容量不應大于5000m3，且應設置氮封保護系統(tǒng)。

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

第4.2.4條款：儲存沸點低于45℃或在37.8℃時飽和蒸氣壓大于 88kPa的甲B類液體，應采用壓力儲罐、低壓儲罐或降溫儲存的常壓儲罐，并應符合下列規(guī)定：

a）選用壓力儲罐或低壓儲罐時，應采取防止空氣進入罐內(nèi)的措施，并應密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

b）選用降溫儲存的常壓儲罐時，應采取下列措施之一：

——選用內(nèi)浮頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa；

——選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下；

——選用固定頂儲罐，設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度使液體蒸氣壓不大于 88kPa，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體。

第4.2.5條款：儲存沸點大于或等于 45℃或在 37.8℃時飽和蒸氣壓不大于 88kPa的甲B、乙A類液體，應選用浮頂儲罐或內(nèi)浮頂儲罐。其他甲B、乙A類液體化工品有特殊儲存需要時，可以選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于100m3的臥式儲罐，但應采取下列措施之一：

——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，密閉收集處理罐內(nèi)排出的氣體；

——設置氮氣或其他惰性氣體密封保護系統(tǒng)，控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例工作原理

       儲罐內(nèi)壓力升高至設定壓力時，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，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

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，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、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，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例

主要技術參數(shù)

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例主要外形尺寸

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例管道布置設計說明

3.1 材料供應情況

3.1.1. 管道采用HG/T 20553II系列管子；
3.1.2. 設計范圍內(nèi)材料詳見“管段材料表"；
3.1.3. 采用不銹鋼管道（《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》GB/T14976-2012）。

3.2 管道預制及安裝要求

3.2.1. 管道施工規(guī)范的標準號、管道等級與分類：
《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》                    GB 50184-2011
《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》                      GB 50235-2010        
3.2.2.檢驗與試驗要求
3.2.2.1檢驗要求
對管道焊縫質(zhì)量的檢驗要求，應符合國家現(xiàn)行標準《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50184-2011和GB/T20801.5-2020的規(guī)定。管道的名義厚度小于或等于30mm的對接焊縫采用射線檢測，當管道名義厚度大于30mm的對接焊縫采用超聲檢測代替射線檢測?，F(xiàn)場焊接的管道和管道組成件的承插焊焊縫、支管連接焊縫（對接式支管連接除外）和補強圈焊縫、密封焊縫、支吊架與管道的連接焊縫，以及管道上的其他角焊縫，其表面應進行同比例磁粉檢測或滲透檢測。
管道安裝完畢、焊縫檢驗合格后，并按規(guī)定做好各項準備工作，方可進行后續(xù)試驗。
3.2.2.2試驗要求
液壓試驗應使用潔凈水。當對奧氏體不銹鋼管道或?qū)B有奧氏體不銹鋼管道或設備的管道進行水壓試驗時，水中氯離子含量不得超過25PPm。承受內(nèi)壓的地上鋼管道液壓試驗壓力為設計壓力的1.5倍，埋地鋼管道的試驗壓力為設計壓力的1.5倍，且不得低于0.4MPa。當管道的設計溫度高于試驗溫度時，試驗壓力應符合下列規(guī)定：
（1）試驗壓力應按下式計算：
  P_S=1.5P[σ]₁/[σ]₂
式中P_S——試驗壓力（表壓），MPa；
      P——設計壓力（表壓），MPa；
      [σ]₁——試驗溫度下管材的許用應力，MPa；
[σ]₂——設計溫度下管材的許用應力，MPa。
當[σ]₁/[σ]₂大于6.5時，取6.5。
（2）應校核管道在試驗壓力條件下的應力。當P_S在試驗溫度下，產(chǎn)生超過屈服強度的應力時，應將試驗壓力P_S降至不超過屈服強度時的最大壓力。
當管道與設備作為一個系統(tǒng)進行試驗，管道的試驗壓力等于或小于設備的試驗壓力時，按管道的試驗壓力進行；當管道試驗壓力大于設備的試驗壓力，且設備的試驗壓力不低于管道設計壓力的1.15倍時，須經(jīng)建設單位同意，可按設備的試驗壓力進行試驗。
本項目中輸送極度危害、高度危害流體及可燃流體的管道必須進行泄漏性試驗。所有水壓試驗管道試壓完畢后必須進行吹干處理，確保管內(nèi)無水分殘留。管道系統(tǒng)試壓合格后，應緩慢降壓，試驗介質(zhì)宜在室外合適地點排凈。
管道系統(tǒng)的清洗或吹掃。管道系統(tǒng)壓力試驗合格后，應進行清洗吹掃。此工程管道中液體管道使用潔凈水沖洗，氣體管道采用空氣進行吹掃，蒸汽管道使用蒸汽吹掃。在吹掃前，應編制吹掃方案，經(jīng)審查審批后，向參與吹掃的技術人員進行技術交底。沖洗奧氏體不銹鋼管道系統(tǒng)時，水中氯離子含量不超過25PPM，吹掃壓力不得超過容器和管道系統(tǒng)的設計壓力。用水沖洗時，流速應不低于1.5m/s。空氣吹掃時，流速應不低于20m/s。蒸汽吹掃時，流速應不低于30m/s。
 

3.3 危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例管架

3.3.1. 采用的管架標準
本項目中管道支吊架形式優(yōu)先選用《管架標準圖》HG/T21629-2021。
3.3.2.管架安裝
管道安裝單位根據(jù)配管圖及現(xiàn)場情況，在合適的位置配置管架。管架應有足夠的剛度，位置合理，不妨礙生產(chǎn)操作、設備維修，管架生根部件必須牢固。對于每一根管道，在沒有方向改變的管段上，只能安排一個固定式管架。
管道支吊架的材質(zhì)一般為Q235B型鋼和鋼板，或者結構用無縫鋼管。若需與管道焊接的支吊架，其材質(zhì)與管道的材質(zhì)必須一致，其余長度的管架采用普通鋼材，以利降低投資費用。不銹鋼管道和其它支吊架不能與其直接接觸的管道，應在支吊架（包括管卡）與該管道之間設置厚度為2mm的隔離墊。
項目中管道支吊架用符號“X——X"表示。根據(jù)支吊架所在標高層面，按先工藝、后公用管線（蒸汽、循環(huán)冷卻水等）的原則及流向，分別進行編號。地面、鋼構件或混凝土構件上的支吊架，其根部以標高來表示。
 

3.4 危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例靜電接地

除不可燃氣/液體外的其余管道均需靜電接地，施工單位必須按照《石油化工靜電接地設計規(guī)范》（SH/T3097-2017）的要求執(zhí)行。

3.4.1.  靜電接地連接方式：
（1）需要靜電接地的管道可通過與工藝設備金屬外殼的連接，進行靜電接地。
（2）靜電接地的工藝設備接地板與電氣專業(yè)設計的靜電接地網(wǎng)相連。
3.4.2. 靜電接地連接要求：
（1）每組靜電接地體的接地電阻，宜小于100Ω，每組靜電接地線應接入電氣接地網(wǎng)。
（2）各段管子間應導電良好，每對法蘭或螺紋接頭間電阻值超過0.03歐姆時，應有導線跨接?？缃訉Ь€可采用6mm²多股銅芯絕緣電線。
（3）靜電接地安裝完成后，必須經(jīng)過測試，電阻值超過規(guī)定時，應進行檢查與調(diào)整。
 

3.5 采用的國家及行業(yè)標準，標準或圖集均由施工單位自備。

《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》                       GB/T14976-2012
《鋼制對焊管件 類型與參數(shù)》                        GB/T 12459-2017
《鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》                 GB/T 17395-2024
《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用系列》           HG/T 20553-2011
《焊接鋼管尺寸及單位長度重量》                     GB/T 21835-2008
《管架標準圖》                                     HG/T21629-2021
《石油化工靜電接地設計規(guī)范》      

綜合以上標準規(guī)范，我們可以得出以下危險化學品儲罐應設置氮封系統(tǒng)：

1、新建單罐容積大于等于 1000m3的甲B類、乙類、操作溫度大于等于120℃的丙類內(nèi)浮頂和固定頂儲罐；

2、儲存苯乙烯、丙烯腈等易聚合、易氧化的物料儲罐；

3、含油污水儲罐、酸性水儲罐、輕污油儲罐、儲存溫度超過120℃的重油固定頂儲罐；

4、設置油氣收集系統(tǒng)的儲罐；

5、儲存沸點低于45℃或真實蒸氣壓小于76.6kPa的甲B類液體的壓力儲罐、低壓儲罐或降溫常壓儲罐；

6、儲存毒性為高度和極度危害的甲B、乙A類液體的內(nèi)浮頂儲罐；

7、儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐；

8、單罐容積不小于100m3，儲存甲B、乙A類液體的內(nèi)浮頂罐（浮盤采用易熔材料）、固定頂罐或低壓儲罐。

危險化學品儲罐氮封系統(tǒng)應用案例石化儲罐氮封裝置設計原則

1）氮封的作用主要是防止硫鐵化合物自燃、雷擊、靜電或明火等引燃罐頂空間的可燃氣體，同時防止儲存介質(zhì)氧化聚合等。

2）儲存易被空氣（或空氣中的水）污染或與空氣發(fā)生化學反應、易氧化、易聚合不穩(wěn)定的物料時。

3）儲罐內(nèi)易形成爆炸性可燃氣體的空間時。

4）儲存I、II 級毒性的甲B、乙A 類液體儲罐的單罐容量大于5000m3時。

5）儲存含硫量較高的油品，易產(chǎn)生FeS自燃的情況時。

6）儲存沸點低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓大于88kPa 的甲B類液體，采用低溫常壓儲罐儲存時。

7）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采用固定頂儲罐、低壓儲罐或臥罐儲存時。

8）儲存丁二烯的球形儲罐

9）焦化汽油內(nèi)浮頂儲罐

10）加工高硫、含硫原油的企業(yè)，儲存含有直餾石腦油組分的內(nèi)浮頂儲罐

罐用氮封閥ZZYVP-16B型自力式微壓閥氮閥是一種于中大型儲罐氣體覆蓋保護系統(tǒng)中的微壓控制閥，可將≤1.2MPa的氮封氣一次節(jié)流輸出至幾十毫米水柱的微壓氣體。

   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?？焖傩狗砰y由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。