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石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用
儲罐氮封技術，簡稱氮封，是一種重要的保護措施，廣泛應用于化工、石油、制藥等諸多領域。它通過向儲罐內(nèi)部注入氮氣，有效維持儲罐內(nèi)的特定壓力，從而確保儲罐內(nèi)物質(zhì)的安全與穩(wěn)定。 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。
根據(jù)GB50160-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》和SH/T 3007-2014《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》的標準要求，甲、乙A類可燃液體儲罐必須配備氮封裝置，旨在降低儲罐發(fā)生火災和爆炸的風險。在石油化工企業(yè)的罐區(qū)，常常存儲著大量易揮發(fā)的化工原料。當原料從外部打入儲罐時，隨著罐內(nèi)液位的上升，罐內(nèi)氣體需要排出以容納更多液體；而在將物料從儲罐輸送到生產(chǎn)設備時，隨著液位的下降，又需要補充氣體以完成液體的輸送。由于儲罐通常設置在室外，罐內(nèi)物料的溫度會隨外界環(huán)境變化而波動，進而影響罐內(nèi)氣體的壓力。這種熱脹冷縮效應會導致儲罐氣相空間出現(xiàn)體積變化，即所謂的“呼氣"和“吸氣"現(xiàn)象。為確保儲罐不會進入超壓或負壓狀態(tài)，工業(yè)生產(chǎn)中通常會采取兩種保護措施來應對這一現(xiàn)象。
氮封系統(tǒng)旨在隔絕氧氣與易燃易爆可燃液體的接觸，從而從根本上預防火災或爆炸事故。具體而言，供氮系統(tǒng)提供的氮氣經(jīng)過自力式調(diào)節(jié)閥減壓至設定的壓力后，被充入儲罐，這一過程稱為充氮。當儲罐壓力達到設定的安全值時，充氮即停止。
在進料時，隨著物料的加入，儲罐氣相空間壓力逐漸升高。當壓力超過呼吸閥的排放開啟壓力時，呼吸閥開始排氣，以維持儲罐內(nèi)外的壓力平衡。而出料時，則相反，隨著物料的排出，儲罐氣相空間壓力降低，此時系統(tǒng)會自動啟動充氮，以補充損失的氮氣，保持儲罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定。通過供氮系統(tǒng)和呼吸閥的協(xié)同作用，氮封系統(tǒng)精確控制儲罐內(nèi)氣相空間的氧氣濃度，確保其處于安全范圍。
? 石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用壓力設定和設計原則
鋼制立式圓筒形固定頂儲罐的設計壓力范圍通常為-0.5至2KPa。在這個狹窄的壓力范圍內(nèi)，如何確保各安全附件的壓力區(qū)間不產(chǎn)生交集，是氮封系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行的關鍵。
氮封系統(tǒng)失效的主要原因是安全附件的定壓不準確或壓力區(qū)間重疊。一般而言，泄氮閥的壓力設定點會略高于氮封閥，以避免供、泄氮裝置頻繁操作，節(jié)約氮氣并延長設備壽命。
呼吸閥的呼出設定值需大于泄氮閥的壓力設定值，而吸入設定值則應低于氮封閥，以確保罐頂呼吸閥僅作為安全保護措施，在正常情況下保持關閉。當?shù)忾y或泄氮閥出現(xiàn)故障，導致罐內(nèi)壓力異常時，呼吸閥才會啟動。
其呼出起跳壓力應低于儲罐的最高設計壓力，但高于操作壓力，以確保儲罐的正常操作；而吸入起跳壓力則應高于設計壓力，從而保護儲罐免受損壞。
? 石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用供氣量計算
根據(jù)API2000標準，儲罐氮封裝置的進氣量被明確規(guī)定，它必須足夠補充因出料泵泵出液體和外界氣溫變化導致的儲罐內(nèi)氣體冷縮。具體來說，該進氣量應至少等于泵的最大輸出體積流量。
對于儲罐氮封裝置的進氣量，具體流量與儲罐的容積或表面積成比例。對于容積V≥3180m3的儲罐，補氣量與儲罐外殼和罐頂?shù)谋砻娣e成正比，即每平方米表面積每小時需補入0.6m3氮封氣；而對于容積V＜3180m3的儲罐，補氣量則與容積成正比，即每立方米容積每小時需補入0.178m3氮封氣。
? 石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用應用優(yōu)勢
氮封系統(tǒng)能夠保持容器頂部的保護氣壓力穩(wěn)定，從而維持儲罐內(nèi)的安全環(huán)境并有效抑制氣體排放。這一系統(tǒng)不僅節(jié)能高效，還具備動作靈敏、運行可靠以及操作維修簡便等特點。
在石油化工行業(yè)中，氮封裝置得到了廣泛應用。其之處在于，無需額外能源，即可利用被調(diào)介質(zhì)的自身能量為動力源。通過引入壓力閥的指揮器，可以精準控制壓力閥芯的位置，進而調(diào)節(jié)流經(jīng)閥門的介質(zhì)流量，確保閥門后端的壓力恒定。此外，氮封裝置的供（泄）氮壓力設定簡便，且能連續(xù)穩(wěn)定運行。
01石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用儲罐氮封技術的應用
? 防止物料氧化或變質(zhì)
通過氮氣的惰性保護作用，可以有效地置換儲罐內(nèi)的氧氣，進而避免存儲物料與氧氣的直接接觸。這樣，就能防止因氧化反應而導致的物料品質(zhì)下降或分解，確保物料的安全與穩(wěn)定。同時，氮氣還能抑制需氧細菌和霉菌的生長，從而延長易腐物料的儲存周期。
? 降低揮發(fā)與蒸發(fā)的損耗
通過氮氣的覆蓋，可以有效減少蒸汽排放，從而降低揮發(fā)性物質(zhì)，例如溶劑和輕質(zhì)油的蒸發(fā)速度。這不僅減少了物料的損失，還有助于環(huán)境保護，降低對空氣的污染。同時，當儲罐內(nèi)的物料因溫度變化而發(fā)生體積膨脹或收縮時，氮氣層會通過壓力調(diào)節(jié)閥進行自動補充或排放，以維持罐內(nèi)的微正壓狀態(tài)（通常在0.2至1.5千帕之間），進而防止空氣的滲入或物料的蒸汽外泄。
? 增強安全性
（1）預防爆炸風險：對于易燃易爆的物料，如苯類、丙酮以及液化氣等，采用氮封技術可以顯著降低罐內(nèi)的氧氣濃度，使其維持在燃燒極限以下，通常低于5%，從而有效地避免爆炸性混合氣體的形成。
（2）減少靜電積聚：在氮氣環(huán)境下，罐內(nèi)氣體的流動摩擦會顯著減少，進而降低了因靜電火花引發(fā)火災事故的風險。
? 保護設備與工藝
（1）減輕腐蝕：通過隔絕氧氣和濕氣，氮封技術能夠顯著減緩儲罐內(nèi)壁及管道的腐蝕速度，這對于存儲酸性或吸濕性物料尤為關鍵。
（2）穩(wěn)定工藝條件：在連續(xù)性的生產(chǎn)流程中，例如反應釜的進料過程，氮封技術能夠維持儲罐的壓力穩(wěn)定，從而確保物料輸送的均勻性和可控性。
02石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用氮封系統(tǒng)的核心構(gòu)成
氮封系統(tǒng)包括氮氣供應源、壓力控制閥、呼吸閥和監(jiān)測儀表。氮氣供應源通常是液氮儲罐或制氮機，提供純度高達99.5%以上的氮氣。壓力控制閥的作用是根據(jù)罐內(nèi)壓力的變化自動調(diào)節(jié)氮氣的補給量，常配備的自立式調(diào)節(jié)閥或電磁閥確保精準控制。呼吸閥在儲罐內(nèi)外壓力失衡時發(fā)揮作用，釋放或吸入氮氣，從而保護儲罐的結(jié)構(gòu)完整。監(jiān)測儀表，包括壓力表和氧含量分析儀等，實時監(jiān)控氮封系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確保安全穩(wěn)定。
03石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用儲罐氮封技術的適用場景
儲罐氮封技術廣泛適用于易燃易爆液體如汽油、乙醇，易氧化物料如食用油、醫(yī)藥中間體，以及高純度化學品如電子級溶劑。在環(huán)保要求嚴格的場景下，氮封技術也能有效減少VOCs（揮發(fā)性有機物）的排放。
石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用工作原理
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℃。
石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用性能特點
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。
石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用主要技術參數(shù)
公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |||||
閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
額定流量系數(shù)Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
壓力調(diào)節(jié)范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
被調(diào)介質(zhì)溫度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
流量特性 | 快開型 | |||||||||||
調(diào)節(jié)精度 | ≤5% | |||||||||||
允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | |||||||
薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | |||||||||
允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級 | |||||||||||
閥蓋形式 | 標準型 (整體式) | |||||||||||
壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | |||||||||||
密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | |||||||||||
閥芯形式 | 單座型閥芯 | |||||||||||
流量特性 | 直線性 | |||||||||||
石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用主要外形尺寸
公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 |
H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 |
H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 |
A | 310 | 400 | ||||||||
04石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用注意事項與經(jīng)濟性
在使用過程中需注意氮氣純度的選擇，根據(jù)物料特性進行調(diào)整。經(jīng)濟性也是需要考慮的因素，通過優(yōu)化壓力設定值和使用高效制氮設備來降低成本。此外，系統(tǒng)維護也不可忽視，定期檢查閥門密封性和過濾器堵塞情況，以避免氮氣泄漏或污染。
總之，儲罐氮封技術在安全、環(huán)保和品質(zhì)控制方面發(fā)揮著至關重要的作用。在實際應用中，需根據(jù)物料特性、儲罐類型和工藝需求來精心設計氮封系統(tǒng)，并做好日常監(jiān)控與維護工作。
氮封閥的主要功能是在高壓和低溫條件下，利用氮氣對工藝氣體進行封閉，以預防泄漏和蒸發(fā)。這不僅能保證工藝的穩(wěn)定運行，還有助于提升設備和操作人員的安全性。
二、關鍵安裝步驟
在安裝前，必須對氮封閥的各個部件進行全面的檢查，包括閥門本身、密封面以及氣體供給管道等。同時，閥門的密封性能也是必須嚴格檢驗的項目，確保其完好無損且符合性能標準。
三、操作與維護指導
1. 在操作氮封閥時，應嚴格遵守操作規(guī)范，確保閥門的開啟和關閉動作平穩(wěn)緩慢，避免強行操作。
2. 為保持氮封閥的靈活性和可靠性，定期的潤滑保養(yǎng)是的。
3. 出于安全考慮，使用氮封閥時必須配備相應的安全證明、檢測及報警裝置，且任何對設備的結(jié)構(gòu)性修改都是嚴格禁止的。
四、氣體排除與密封件更換注意事項
當進行密封件的更換或設備的常規(guī)維護保養(yǎng)時，應首先排除氮氣。在此過程中，氮封閥應始終保持關閉狀態(tài)，以防止氮氣泄漏。
五、定期檢查與保養(yǎng)
為確保氮封閥的正常運作，定期的檢查和維護工作至關重要。這包括對閥門、密封件及氣體供給管道等關鍵部件的密封性能進行檢查，以及必要的保養(yǎng)措施。
綜上所述，氮封閥的正確安裝、規(guī)范操作與定期維護，對于確保其高效、安全運行具有重要意義，從而保障整體工藝的平穩(wěn)運行和操作人員的安全。
氮封閥是一種用于液氮儲罐的自動控制裝置。其主要用途是通過控制液氮儲罐內(nèi)的氮氣壓力，來保持儲罐內(nèi)氮氣的平衡狀態(tài)，以防止儲罐內(nèi)氮氣泄漏或液氮溢出。
石油化工罐區(qū)氮封閥技術的應用
二、氮封閥的安裝
1、安裝前應檢查氮封閥的型號和規(guī)格是否符合要求，檢查閥門是否完好無損。
2、安裝前應仔細查看閥門的進口和出口是否正確安裝。進口應連接液氮儲罐的出口，出口連接到固定管道和配件。
3、在安裝過程中，應注意檢查閥體和閥蓋之間的墊片是否完好，是否緊密連接，以免氣體泄漏。
三、氮封閥的啟動
1、首先要做到安全。在啟動前應先檢查閥門是否完好無損，儲罐的壓力是否正常。
2、啟動前必須先將閥門關閉，再按下氮封閥的啟動按鈕或旋鈕，進行啟動。
3、啟動后，可以通過檢查氮氣壓力表上的讀數(shù)，了解氮氣壓力的變化情況。
四、氮封閥的操作
1、在操作氮封閥時，應先了解儲罐的壓力和氮氣的流量。在氮氣壓力達到設定值時，應及時關閉閥門，防止氮氣溢出。
2、每次使用后，應對氮封閥進行清洗和維護，以保證其正常工作。
3、在使用過程中，應定期檢查閥門是否有漏氣現(xiàn)象，及時更換閥門上的墊片。
五、注意事項
1、不能私自拆卸氮封閥。
2、啟動時一定要注意安全，嚴禁在操作過程中產(chǎn)生火花。
3、在使用過程中，一定要仔細觀察閥門的工作情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。
4、平時應注意定期對氮封閥進行檢修和保養(yǎng)，以保證其長時間正常工作。
綜上所述，氮封閥作為液氮儲罐的自動控制裝置發(fā)揮著重要作用，正確使用和維護氮封閥可以有效地提高設備的使用壽命和安全性。
