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石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定參考
氮封系統(tǒng)的壓力設(shè)定值是確保儲罐安全運(yùn)行、介質(zhì)穩(wěn)定儲存的核心參數(shù),需平衡 “防止空氣進(jìn)入"、“避免介質(zhì)過量揮發(fā)"、“系統(tǒng)能耗" 三大目標(biāo)。氮封裝置調(diào)節(jié)閥,供氮閥,泄氮閥,以閥后壓力為動力源,引入閥后壓力到指揮器膜片上以控制指揮器閥芯位置,改變流經(jīng)指揮器閥芯的介質(zhì)壓力和流量,使閥門后端壓力保持恒定的調(diào)節(jié)閥。進(jìn)口自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上的彈簧上實(shí)現(xiàn),擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大,反之則變小,操作簡單因而存在方便、便捷、比一般的直接取壓自力式壓力調(diào)節(jié)閥精度要高;一般用于儲罐氮封系統(tǒng);調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲罐的氮?dú)鈮毫Γ刂凭葮O其靈敏,控制精度閥后能達(dá)到0.0001MPa (100pa,0.1kp)運(yùn)行過程中壓力可以連續(xù)調(diào)節(jié),特別適合是控制微壓場合的工況。 氮封閥無需外加能源,利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源,自動控制閥門介質(zhì)流量,使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛用于連續(xù)送氣的天然氣采輸,城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門。該閥控制精度高,比一般直接操作型調(diào)壓閥高一倍左右。減壓比大,反應(yīng)靈敏,極小的壓力或極小的壓力變化都可以感知出來,對同一臺閥而言,調(diào)節(jié)范圍比普通自力式調(diào)節(jié)閥廣,壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn),因而方便、快捷、省力省時可在運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。其設(shè)定需結(jié)合儲罐類型、介質(zhì)特性、操作工況及相關(guān)規(guī)范,具體確定方法如下:

一、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定參考壓力設(shè)定的核心原則:
氮封系統(tǒng)的壓力設(shè)定以“微正壓"為基礎(chǔ)(通常表壓范圍200Pa -500Pa,特殊工況可放寬至 100 Pa -1000Pa),需滿足:
· 下限要求壓力≥介質(zhì)的飽和蒸氣壓(或呼吸閥正壓設(shè)定值),防止空氣 / 濕氣進(jìn)入罐內(nèi),避免介質(zhì)氧化、污染或形成爆炸性混合物。
· 上限要求:壓力≤儲罐的設(shè)計允許正壓(通常常壓儲罐≤1.5kPa),防止儲罐超壓變形,同時減少氮?dú)庀暮徒橘|(zhì)揮發(fā)損失。
氮封閥作為儲罐氮封系統(tǒng)的重要組件,包括ZZDG供氮閥、ZZDX泄氮閥及呼吸閥。這些關(guān)鍵組件在需要隔絕空氣的場合發(fā)揮著關(guān)鍵作用,如儲罐氮封、超純水氮封及導(dǎo)熱油氮封等氮封保護(hù)系統(tǒng)。
△ 供氮閥與泄氮閥的作用
當(dāng)罐內(nèi)壓力超過設(shè)定值時,供氮閥在罐內(nèi)壓力過高時關(guān)閉,而泄氮閥則會自動打開,釋放多余壓力。反之,當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時,泄氮閥將關(guān)閉,供氮閥打開,注入所需氮?dú)?/strong>。
△ 供氮閥前的壓力控制
為保證裝置的可靠性和使用效果,特別值得一提的是,供氮閥前的壓力應(yīng)控制在1.0Mpa以下。若現(xiàn)場壓力過高,可在供氮閥前加裝ZZYP型自力式壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行減壓。
△ 壓力設(shè)定與調(diào)節(jié)的靈活性
此外,氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定簡便,可在生產(chǎn)過程中進(jìn)行靈活調(diào)整。通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲,可以輕松改變彈簧力,從而設(shè)定新的工藝壓力值。同時,呼吸閥的設(shè)定值也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整,以確保其安全作用得到充分發(fā)揮。
02氮封閥的安裝注意事項(xiàng)
△ 泄氮閥的安裝位置與規(guī)格
在安裝方面,泄氮閥通常被安裝在罐頂,且其口徑應(yīng)與進(jìn)液閥口徑一致。通過這些精細(xì)的設(shè)計和安裝,氮封閥能夠確保儲罐在添加物料時,壓力能夠得到及時有效的控制。
△ 氮封閥的安裝設(shè)計與效果
當(dāng)儲罐的出液閥被打開,用戶開始放料時,隨著液面的下降,氣相部分的容積會相應(yīng)增大。這導(dǎo)致罐內(nèi)的壓力開始降低。安裝過程中精細(xì)設(shè)計確保了儲罐在加料時壓力得到控制,通過自動注入氮?dú)饩S持罐內(nèi)壓力平衡,供氮裝置會自動啟動,向儲罐內(nèi)注入氮?dú)猓瑥亩沟霉迌?nèi)的壓力逐漸回升。一旦罐內(nèi)的壓力上升到供氮裝置設(shè)定的自動關(guān)閉值,該裝置便會停止注入氮?dú)狻?/p>

二、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定參考關(guān)鍵影響因素與設(shè)定依據(jù):
1. 介質(zhì)特性
· 揮發(fā)性與毒性:
高揮發(fā)性介質(zhì)(如汽油、甲醇):需較低的正壓(200-300Pa),避免壓力過高導(dǎo)致介質(zhì)通過呼吸閥 / 緊急泄放閥泄漏,增加損耗和安全風(fēng)險。
低揮發(fā)性或毒性介質(zhì)(如原油、苯酚):可適當(dāng)提高壓力(300-500Pa),強(qiáng)化密封效果,防止空氣進(jìn)入引發(fā)變質(zhì)。
· 飽和蒸氣壓:
氮封壓力需 ≥介質(zhì)在操作溫度下的飽和蒸氣壓(至少高 50-100Pa),否則空氣會因罐內(nèi)壓力低于蒸氣壓而滲入(尤其低溫時)。
示例:若某介質(zhì) 20℃時飽和蒸氣壓為 150Pa,氮封設(shè)定壓力需≥200Pa(150+50)。
2. 儲罐結(jié)構(gòu)與設(shè)計參數(shù)
· 儲罐設(shè)計壓力:常壓儲罐的允許正壓通常為 1.5kPa(GB 50341《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》),氮封壓力需遠(yuǎn)低于此值(一般不超過 50%),預(yù)留安全余量。
· 呼吸閥/緊急泄放閥設(shè)定值:氮封壓力需: 低于呼吸閥正壓設(shè)定值(通常低 100-200Pa),避免正常操作時呼吸閥開啟導(dǎo)致氮?dú)饫速M(fèi)或介質(zhì)泄漏。
示例:若呼吸閥正壓設(shè)定為 600Pa,氮封壓力宜設(shè)為 400 Pa -500Pa。
3. 操作工況
· 進(jìn)出料頻率與速率:
頻繁出料或大流量出料時,罐內(nèi)壓力波動大,需設(shè)定稍高壓力(如 400-500Pa),減少壓力驟降導(dǎo)致的空氣吸入。
長期靜置的儲罐,可設(shè)較低壓力(200-300Pa),降低氮?dú)庀摹?/p>
· 環(huán)境溫度變化:晝夜溫差大的地區(qū),需考慮溫度升高導(dǎo)致的罐內(nèi)壓力上升(氣體膨脹),設(shè)定值需預(yù)留膨脹空間,避免超壓泄放。
經(jīng)驗(yàn)值:溫差每 10℃,罐內(nèi)壓力約上升 30-50Pa,設(shè)定時需扣除該部分潛在升壓。
4. 安全與環(huán)保要求
· 防爆需求:對于易燃易爆介質(zhì)(如溶劑油),氮封壓力需確保罐內(nèi)氧含量≤8%(體積分?jǐn)?shù)),通過壓力抑制空氣滲入,此時壓力需根據(jù)介質(zhì)爆炸極限計算(通常需更高壓力,如 400-600Pa)。
· 環(huán)保合規(guī):揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放控制嚴(yán)格的場景,需提高氮封壓力(如 300-500Pa),減少介質(zhì)通過密封面的無組織排放。
三、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定參考壓力設(shè)定值的具體確定步驟:
介質(zhì)飽和蒸氣壓(操作溫度下,可查手冊或?qū)嶒?yàn)測定);
儲罐設(shè)計允許正壓(查設(shè)計文件);
呼吸閥 / 緊急泄放閥的正壓設(shè)定值(通常由儲罐安全泄放計算確定);
介質(zhì)爆炸極限、毒性等級及環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
2. 計算理論范圍:
下限值:Pmin=介質(zhì)飽和蒸氣壓+(50~100)Pa(確保優(yōu)于介質(zhì)自身密封能力);
上限值:Pmax=min[呼吸閥正壓設(shè)定值?(100~200Pa), 0.5×儲罐設(shè)計正壓]。
3. 結(jié)合工況修正:
若進(jìn)出料頻繁,取下限值與上限值的中高值(如上限值的 80%);
若環(huán)境溫差大,取中低值(如下限值的 1.2 倍);
若介質(zhì)易燃易爆,優(yōu)先滿足氧含量控制,可適當(dāng)接近上限值。
4. 驗(yàn)證與調(diào)整:
試運(yùn)行時監(jiān)測壓力波動(正常操作應(yīng)穩(wěn)定在設(shè)定值 ±50Pa 內(nèi));
若頻繁觸發(fā)呼吸閥泄放,需降低設(shè)定值;若氧含量超標(biāo),需提高設(shè)定值。
四、典型介質(zhì)的壓力設(shè)定參考:

主要零件材料
零件名稱 | 材料 |
閥體 | ZG230-450、ZG0Cr18Ni9、ZG0Cr18Ni12Mo2 |
閥芯 | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2(堆焊Stellite) PTFE |
閥座 | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2(堆焊Stellite) |
閥桿 | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2 |
膜片 | 丁腈橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物、氟橡膠、聚四氟乙烯 |
膜蓋 | Q235、Q235涂PTFE |
O形圈 | 耐油橡膠、聚四氟乙烯 |
技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)
外形尺寸重量
公稱通徑(DN) | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |
法蘭端面距(L) | PN16 | 160 | 200 | 230 | 310 | 350 | 480 |
A | PN16 | 115 | 150 | 165 | 200 | 220 | 285 |
B | PN16 | 85 | 110 | 125 | 160 | 180 | 240 |
H1 | PN16 | 83 | 95 | 110 | 140 | 160 | 230 |
H2 | PN16 | 325 | |||||
H | PN16 | 650 | 680 | 750 | 790 | 840 | 990 |
G | PN16 | 16 | 18 | 20 | 20 | 22 | 24 |
S | PN16 | 308 | |||||
nф | PN16 | 4-14 | 4-18 | 4-18 | 4-18 | 4-18 | 8-22 |
重量(kg) | 18 | 27 | 40 | 80 | 108 | 262 | |
應(yīng)用舉例
1、代替ZZV型自力式微壓閥
ZZV型自力式微壓閥閥前一般要求介質(zhì)壓力≤0.1MPa,而ZZYVP帶指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥則不受此限制。
2、用于氮封裝置
氮封裝置的貯罐內(nèi)成品油上端覆蓋氮?dú)猓鋲毫σ话阍?00mmH2O左右,通過氮封保護(hù)裝置加以控制。出液閥開啟放油時,貯罐內(nèi)液位下降,此時,ZZYVP-16B供氮調(diào)節(jié)閥開度增大,向貯罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)馐箟毫υ黾拥皆O(shè)定值為止。進(jìn)液閥開啟進(jìn)油時,液位上升,氣相部分容積減小,氮?dú)鈮毫ι仙藭rZZYVP-16B供氮調(diào)節(jié)閥關(guān)閉,而ZZVP-16K泄氮調(diào)節(jié)閥在壓力控制器作用下開啟,排出氮?dú)馐箟毫抵猎O(shè)定值。為確保儲罐安全,應(yīng)在罐頂設(shè)置呼吸閥。
供氮壓力調(diào)整:在ZZYVP-16B型壓力調(diào)節(jié)閥選定一設(shè)定值如1KPa(100mm.W.C),通過調(diào)整主彈簧1的預(yù)壓縮(拉伸)量來達(dá)到;
泄氮壓力調(diào)整:在ZZVP-16K泄放閥中的壓力控制器部分,通過調(diào)整主彈簧預(yù)壓縮量達(dá)到,一般為避免氮封裝置啟閉頻繁,泄氮設(shè)定值應(yīng)遠(yuǎn)離供氮壓力設(shè)定值,如2Kpa(200mm.W.C)。
呼吸閥設(shè)定值調(diào)整:在上述兩設(shè)定值調(diào)整好后,為避免呼吸閥啟閉頻繁,呼吸閥設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定值。兩者設(shè)定期亦不能靠得太近。呼吸閥型號為:ZZFQ-10。ZZYVP-16B壓力設(shè)定值為PC,ZZVP-16K壓力設(shè)定值P1,PC與P1兩值不能靠得太近,以免閥門工作太頻繁,呼吸閥的排放壓力P2的設(shè)定值應(yīng)大于P1,P2與P1兩值也不能靠得太近。三者關(guān)系PC< P1< P2。

五、石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定參考規(guī)范依據(jù):
國內(nèi):《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》(SH/T 3007-2014)規(guī)定,氮封系統(tǒng)的設(shè)定壓力應(yīng)高于介質(zhì)操作溫度下的飽和蒸氣壓,且低于呼吸閥正壓設(shè)定值,通常取 200-500Pa。
國際:API 2000《常壓和低壓儲罐的通氣》建議,氮封壓力需確保罐內(nèi)氣體空間氧含量≤5%(針對易燃介質(zhì)),并與呼吸閥設(shè)定值協(xié)調(diào)。通過以上方法,可確定既能保障儲罐安全、介質(zhì)穩(wěn)定,又能控制能耗的氮封壓力設(shè)定值,實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試優(yōu)化。
氮封閥通過監(jiān)測儲罐內(nèi)壓力的變化來自動調(diào)節(jié)惰性氣體的流入,保持儲罐頂部惰氣體層的穩(wěn)定。氮封閥的核心功能是調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層的壓力。當(dāng)儲罐內(nèi)的壓力降至低于預(yù)設(shè)值時,氮封閥會感應(yīng)到這一變化并自動開啟,允許惰性氣體流入。而一旦壓力回升至設(shè)定值,閥門便隨之關(guān)閉,停止惰性氣體的進(jìn)一步流入。
▍ 關(guān)鍵接口功能
此外,氮封閥依賴三個關(guān)鍵接口進(jìn)行有效的壓力調(diào)節(jié),分別是與儲罐的接口、惰性氣體源接口和出氣口連接儲罐的接口。其一,連接閥門與儲罐的接口,用于測量儲罐內(nèi)的壓力;其二,連接惰性氣體源與閥門的接口,作為惰性氣體的供應(yīng)源;其三,連接閥門出氣口與儲罐的接口,確保為儲罐持續(xù)提供必要的惰性氣體。
02石油化工罐區(qū)氮封系統(tǒng)壓力設(shè)定參考氮封閥的作用與注意事項(xiàng)

▍ 工作原理與安全
氮封閥,作為調(diào)節(jié)儲罐頂部惰氣體層壓力的關(guān)鍵設(shè)備,其工作原理相當(dāng)重要。氮封閥在壓力變化時自動開啟或關(guān)閉,保證儲罐安全。當(dāng)儲罐內(nèi)壓力低于預(yù)設(shè)值時,氮封閥會感應(yīng)到這一變化并自動開啟,允許惰性氣體流入。而當(dāng)壓力回升至設(shè)定值時,閥門則會自動關(guān)閉,停止惰性氣體的進(jìn)一步流入。這一系列動作,確保了儲罐內(nèi)壓力的穩(wěn)定,從而保證了儲罐的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。
1、氮封閥裝置必須保持完好無損,同時確保惰性氣體的供應(yīng)充足。一旦閥門出現(xiàn)故障或供應(yīng)不足,儲罐內(nèi)的氧氣濃度可能會上升,這與蒸發(fā)介質(zhì)混合后可能產(chǎn)生易燃物質(zhì),帶來安全隱患。
2、惰性氣體應(yīng)通過有效輸送方式引入罐槽中,以確保其能夠均勻分布并達(dá)到預(yù)期效果。
3、必須嚴(yán)格防范任何可能污染惰性氣體的來源。惰性系統(tǒng)應(yīng)配備適當(dāng)?shù)某凉裨O(shè)備,以盡可能降低濕度,確保氣體質(zhì)量。
▍ 維護(hù)性和特性
此外,氮封閥還具備以下現(xiàn)場可維護(hù)性和特性:材料多樣,包括不銹鋼金屬部件,等柔軟密封和墊圈產(chǎn)品;凈化技術(shù),高凈化填充應(yīng)用于高凈化產(chǎn)品,確保氣體純凈;專門設(shè)計,針對罐槽填充進(jìn)行優(yōu)化,滿足特定需求;運(yùn)行壓力范圍在10PSIG到200PSIG的供應(yīng)壓力下有效工作;標(biāo)準(zhǔn)接口采用NPT入口和出口,方便連接;壓力平衡閥確保穩(wěn)定運(yùn)行;法蘭連接選項(xiàng)有ANSI150磅或300磅,靈活選擇;補(bǔ)給管過濾器提供額外保護(hù),確保氣體質(zhì)量;自力式結(jié)構(gòu)自動感應(yīng)并調(diào)節(jié)填充氣體流入;設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)定性不受供應(yīng)壓力影響,保持一致;流量調(diào)整,通過多種尺寸的阻流器,輕松適應(yīng)不同大小的儲罐。
