储罐氮封系统安全保护压力控制方案

【资料简介】

储罐氮封系统安全保护压力控制方案

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种罐区氮封系统，将氮封阀移至氮气主管，氮封阀之后氮气主管和支管即作为氮气补压管线，同时也作为储罐氮封尾气排放管线，使各储罐之间互联互通达到压力平衡，从而有效避免因单个储罐压力变化而产生的氮气补充或氮封尾气排放现象，简约投资，降低氮气耗量，降低了罐区用氮气的不均衡性。

阐述合理设定氮封系统中各阀(氮封阀、泄氮阀、呼吸阀)的压力，可避免氮封失效。泄氮阀和氮封阀分别起“呼”、“吸”作用，呼吸阀仅起安全保护作用。分别从氮封系统适用工况、设计原则、供气量计算、注意事项等方面进行了详细阐述，通过对氮封系统的合理设计，可规避安全风险、降低事故概率。

储罐氮封系统安全保护压力控制方案本发明可实现以下效果：

储罐区氮气用量显著下降，年运行成本明显下降，预计简约氮气用量70%以上。首先我们需要打开阀门制氮机电控箱的电源开关，在阀门控制的电源指示灯亮了之后才能继续进行操作；接下去我们将储罐内积水以及空气进行排放，在空气储罐压力达0.8 MPa左右，打开冷干机电源，于是冷干机开始运行，运行之前记得我们还需要将各个控制器进行检查，确保水和空气已经排干净，其次在开启冷干机之后还需要核实出气管道有冷气出来，只有这样氮封阀的冷干机才算是正常工作的；在按下制氮机“启动”按钮，整个阀门系统装置开始按照设定程序运行，接下去打开放空阀，且要适度，对之前运行后在阀体内留存的劣质氮气进行放空，这个时间大概在15-20分钟左右，利用出口阀调节氮气纯度，在氮气达到纯度较高的时候，大约接近100％时，打开氮气出口阀，这个时候还需要检查的是如果氮气纯度比较低或者正在降低的情况我们还需要适当的对出口阀进行调节，关小。所有氮封储罐通过氮气管线联通为一体，单储罐液位变化不会产生系统性的大幅补氮气和排氮封尾气的现象，降低了罐区用氮气的不均衡性，空分装置规模明显缩小，预计空分装置规模可缩减30%以上。

储罐氮封系统安全保护压力控制方案储罐的安全保护 

在进行储罐顶油气收集治理（储罐封闭、密封、连通等）时，应保证储罐的本质安全。

（一）储罐氮封系统安全保护压力控制方案氮气密封、压力控制方案

氮气保护系统包括氮气源、氮气管线、氮封装置、罐内压力检测等。储罐氮封的作用主要是为了防止储罐出现负压而从呼吸阀吸入空气，以保持罐内微正压；氮封阀正常压力设定值宜为 0.2kPa-0.5kPa，并应避免与呼吸阀和单呼阀或控制阀等设定压力交集，产生不必要的氮气损耗和浪费。当罐内气体压力低于氮封阀开启压力时，氮封阀打开向罐内补入氮气；当罐内气体压力达到氮封阀关闭压力时，氮封阀关闭停止向罐内补入氮气。

当罐内气体压力高于控制阀或呼阀定压时，通过呼阀或挥发气收集总管控制阀开启向罐外排出气体。呼吸阀外排压力、紧急泄放阀定压根据储罐设计压力确定。对于设计压力为-0.5kPa～2.0kPa 的储罐，宜采用以下控制方案:

1）在每台储罐上应设置氮封阀组和限流孔板旁路，正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力在 0.3kPa 左右，当气相空间压

4力高于 0.5kPa 时，氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于 0.2kPa 时，氮封阀开启，开始补充氮气。当氮封阀需要检修或故障时，使用限流孔板旁路给储罐内补充氮气。

2）当氮封阀事故失灵不能及时关闭，造成罐内压力超过 1.5kPa时，通过带阻火器的呼吸阀外排；当氮封阀事故失灵不能及时开启时，造成罐内压力降低至-0.3kPa 时，通过带阻火器呼吸阀向罐内补充空气，确保罐内压力不低于储罐的设计压力低限（-0.5kPa）。

3）为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，应在储罐上设置事故泄压设备，紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限（2.0kPa）。

4）在厂区收集总管上设置在线氧分析仪，判断储罐氮封系统的可靠性，并满足后续油气处理设施的安全性。

（二）储罐氮封系统安全保护压力控制方案储罐附件及压力设计

储罐进行封闭改造后，应根据 SH/T 3007 要求增设带阻火器呼吸阀，设置氮封的储罐还应设置紧急泄放设施。合理设置压力区间，从储罐设计压力向下排，保证各安全附件的动作压力区间不能有交集。常压储罐（以设计压力 2.0kPa 为例）附件定压值示例见图。对于设计压力大于 2.0kPa 的储罐，宜参照图 示例逻辑设定压力控制方案。

5带氮封常压储罐（2.0kPa）各储罐附件定压值示例

6不带氮封常压储罐（2.0kPa）各储罐附件定压值示例

7氮封尾气排放总量减少，利国利民，社会效益明显。氮封阀、限流孔板、止回阀等管线附件集中设置在氮气总管，节约了设备投资。

储罐氮封系统安全保护压力控制方案零件材料：

阀体	ZG230～450、ZG1Cr18Ni9Ti、ZGCr18Ni12Mo2Ti
阀芯	1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
阀座	1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
阀杆	1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
膜盖	A3、1Cr18Ni9Ti
填料	聚四氟乙烯、柔性石墨
膜片	丁腈橡胶、耐油橡胶、氟橡胶

储罐氮封系统安全保护压力控制方案 技术参数：

公称通径 DN(mm)	20			25	40		50	80		100	150
阀座直径 (mm)	6	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150
额定流量系数 KV	3.2	5	8	10	20	32	50	80	100	160	250	400
压力调节范围 Kpa	0.5~7 5~20 15~50 30~150
公称压力 PN(MPa)	1.0 1.6
被调介质温度 ( ℃ )	-20~90
流量特性	快开
调节精度 (%)	≤ 3
执行器膜片有效面积（cm2 ）	200				280				400
允许泄漏量	符合 ANSIB16.104-1976 IV 级

储罐氮封系统安全保护压力控制方案操作说明：

1、典型工况1：储罐1进料，储罐2不变。打开储罐1进料阀，储罐1内液位上升，导致储罐1气相空间减少，压力升高，此时储罐1液面以上氮封气体被挤压至储罐2的气相空间。

进料导致的储罐区罐顶压力小于阻火呼吸阀6开启压力+1750pa时，没有氮封尾气排放。

进料导致的储罐区罐顶压力大于阻火呼吸阀6开启压力+1750pa时，超压部分氮封尾气通过阻火呼吸阀6排出。

进料停止后储罐区罐顶压力处于高压状态，压力为+1750pa，当任意储罐出料时，储罐区罐顶压力逐步降低，当压力值不小于500pa，不补充氮气。

进料停止后储罐区罐顶压力处于高压状态，压力为+1750pa，当任意储罐出料时，储罐区罐顶压力逐步降低，当压力值不小于500pa，不补充氮气。当压力值小于500pa时，自力式氮封阀5开启，进行氮气补充。

自力式氮封装置调节阀主要由快速泄放阀和自力式微压调节阀，以及压力弹簧、指挥器、脉冲管等相关部件组成，主要用于保持容器顶部保护气体（一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发，被氧化，以及容器的安全，特别适用于各类大型储罐的气封保护系统.

储罐氮封系统安全保护压力控制方案工作原理： 

当储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。当微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，必须安装ZZYP型压力调节阀将压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。公称压力0.1Mpa，压力可按分段设定，从0.5Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。