储罐氮封阀压力控制设计方案

2021-07-12 08:24:00 捷斯特阀门 3

一、储罐氮封阀基本原理
在储罐上设置氮封系统,维持罐内气相空间压力在1.2KPa左右,当气相空间压力高于1.4KPa时,氮封阀关闭,停止氮气供应;当气相空间压力低于0.8KPa时,氮封阀开启,开始补充氮气,保证储罐在正常运行过程中不吸进空气,防止形成爆炸性气体。采用氮气充填于固定顶储罐的气相空间谓之氮封。因氮气的密度小于有机气体而浮于其上故而形成氮封。设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构,反馈结构的设计使得
介质直接经阀盖进入检测机构,在罐顶的罐呼吸阀能起安全作用,一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点,以免供、泄氮装置频繁工作。在流量控制方面每个阀门都配有控制流量百分比的固定板孔,气体密封系统的每个阀门尺寸根据气体流量表排列,根据提供的稳定气体压力计算适应特定需要气体密封的流量. 氮封阀中的氮气可以起到置换装置介质、平衡系统的压力等功能,用于保持容器顶部保护气的压力恒定,一般的氮气压力是常压,主要作用在于减少挥发,如苯罐,二是放置介质与空气的反应,如碱罐。进罐压力一般减压至1bar。适用于各类大型储罐的气封保护系统,运行可靠,并广泛适用于石油、化工等行业。 

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氮封的作用是防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全,以一定的微压氮气在罐内保持一定的压力,相比自力式阀 氮封阀可以从阀前的几公斤压力一次性减压到需要的微正压,应用自力式阀可能会需要多级降压才能达到这么小的压力和精度。

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氮封具有以下特点:

①氮封可减少有机气体挥发;

②氮封能有效防止有毒气体对周围环境的污染;

③氮封可防止储罐内爆炸性混合气体的形成,且对储存物质的性质无任何影响;

④氮封可以减少吸水性物质对空气中水分的吸收;

⑤氮封可以隔绝易氧化物质与空气中氧气发生氧化反应。

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基于安全和环保的要求,储存易燃易爆物料的大型储罐多采用氮气密封.本文介绍了一种新的氮封设计方法,该方法旨在增加储罐的安全性和降低氮封系统的复杂性.以1000m3正己烷储罐为例,将新方法与API 2000-2014中的方法相比较以说明各自的特点,希望为氮封设计提供一种新的思路.

储罐氮封系统使用的氮气纯度不宜低于99.96%,氮气压力宜为0.5~0.6MPa。

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二、储罐氮封阀压力控制工艺方案   
氮封流程是目前储罐工艺设计的常用流程,用于密闭储罐气相空间,隔绝有害气体溢出,在储运化工领域得到了普遍的应用。氮封可有效提高我国石化企业库区节能环保工业水平。在现主流设计思路,氮封流程由机械式调节阀控制,对于储罐气相流程目前并没有良好的水力计算依据及流程参考参数。这些问题将导致氮封设计无理可依,并可能造成重大安全事故。本文将对上述问题进行阐述,通过分析水力模型给予改进性意见。以轻质油内浮顶储罐组成的罐组为例,设计方案如下:

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1.内浮顶储罐改造
1)封堵储罐罐壁(顶)的通气口。
2)核算罐顶呼吸阀是否满足设置氮封后的需求。呼吸阀的数量及规格按照《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007-2007确定(见表一)。呼吸量除满足储罐的大、小呼吸外,还应考虑
氮封阀不能关闭时的进气量等因素。
3)在储罐罐顶增加氮气接入口和引压口。为确保压力取值的准确性,两开口之间的距离不宜小于1m。
4)量油孔应加导向管,确保量油作业时不影响氮封压力。
5)储罐罐顶增加紧急泄压人孔接口。

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2.储罐氮封阀压力控制工艺流程
1)在每台储罐上设置先导式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1.2KPa左右,当气相空间压力高于1.4KPa时,氮封阀关闭,停止氮气供应;当气相空间压力低于0.8KPa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,压力高于1.5KPa时,通过带阻火器的呼吸阀外排(短时间连续补充 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,应在储罐上设置紧急泄放阀,紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限(2.0Kpa)。
4)当需要使用限流孔板旁路补充氮气时,流量宜等于油品出罐流量,氮气管道的管径为DN50,氮气的操作压力为0.5MPa。
5)若在相同油品储罐之间设置有气相联通管道,每台储罐出口均应设置阻火器,以防止事故扩大。
6)阻火器应选用安全性能满足要求的产品,且阻力降不应大于0.3KPa。

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