一、精细化工储罐氮封装置设计方案氮封装置特性及作用

1、氮气密封系统的储罐。此种物料一般具有以下特性之一：

1）、石油化工行业易挥发。如汽油、甲醇等饱和蒸汽压高的物料，在常温下容易挥发造成物料大量损失；

2）、工艺过程中应控制或避免与空气接触的物料。

一、精细化工储罐氮封装置设计方案《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008（2018版）

6.2.2 储存甲B、乙A类液体应选用金属浮舱式的浮顶或内浮顶罐，对于有特殊要求的物料或储罐容积小于或等于 200m³的储罐，在采取相应安全措施后可选用其他型式的储罐。浮盘应根据可燃液体物性和材质强度进行选用，并应符合下列规定：

1当单罐容积小于或等于5000m³的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时，应设置氮气保护等安全措施；

2单罐容积大于5000m³的内浮顶储罐应采用钢制单盘或双盘式浮顶；

3单罐容积大于或等于50000m³的浮顶储罐应采用钢制双盘式浮顶。

二、《精细化工企业工程设计防火标准》GB 51283-2020

6.2.2 单罐容积不小于 100m³的甲B、乙A类液体储存应选用内浮顶罐。当采用易熔材料制作浮盘时，应设置氮气保护等安全措施。采用固定顶罐或低压罐时，应采用氮气或惰性气体密封，并采取减少日晒升温的措施。

精细化工储罐氮封装置设计方案性能特点

1、无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便又节约能源，降低成本。

2、氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续经营的条件下进行。

3、压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小、动作灵敏、装置工作平衡。

4、采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小、反应迅速、控制精度高。

5、供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1，减压效果好、控制精度高。

6、氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值达高；

7、调节调压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。

2、氮封装置的主要作用：

1）. 防止氧化：通过向储罐内注入氮气，可以排挤罐内的空气，减少物料与氧气的接触，从而降低物料被氧化的风险。

2）. 抑制挥发：氮封可以减少储罐内物料的挥发，对于易挥发的化学物质尤其重要。

3）. 维持压力平衡：在物料的装入或抽出过程中，氮封装置可以调节储罐内部的压力，保持压力平衡，防止因压力变化导致的储罐结构损坏。

4）. 减少VOCs排放：氮封可以减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放，有助于环境保护和满足工业排放标准。

5）. 防止污染：氮气是一种惰性气体，可以防止储罐内的物料受到外界污染，确保物料的纯度和质量。

6）. 提高安全性：通过控制储罐内的氮气压力，可以避免由于压力过高或过低导致的安全事故。

7）. 保护储罐结构：氮封装置有助于防止储罐因内部压力波动而产生的变形或损坏。

8）. 适用于多种储罐：氮封装置适用于各种类型的储罐，包括化工原料储罐、食品级储罐、超纯水储罐等。

GB50160-2008石化企业防火标准[1]、 SH/T3007-2014储运罐区设计规范的要求，对甲 B 、乙A 类的可燃液体储罐，应设置氮气密封保护 系统，通过调节氮气量使之填充顶部空间，节能降耗的同时，隔离油品与外界接触以起到保护作用。

二、精细化工储罐氮封装置设计方案氮封系统适用工况 

氮气密封系统的应用主要取决于罐的类型和存储介质的性质。常适用于以下几种工况：
（1）采用内浮顶罐或固定顶罐储存沸点在 45℃下，或37.8℃时的饱和蒸气压>88KPa的甲B 类 液体时，应设置氮气密封保护系统；

（2）采用内浮顶储罐常压储存沸点≥45℃、 或37.8℃时饱和蒸气压≤88KPa的甲B 、乙A 类液体 时，可设置氮气密封保护系统；另，当有特殊要 求而选择固定顶、低压储罐或容量≤100m3的卧式 储罐时，应设置氮气密封保护系统；

（3）当常压存储I、II级毒性的甲B 、乙A 类液 体时，应设置氮气密封保护系统；

（4）储存介质与空气接触，易发生氧化、聚合等反应，常压储存时，应设置氮封保护系统；

（5）储存介质具有水溶性，并对其含水量有 严格要求，常压储存时，应设置氮封保护系统。

三、精细化工储罐氮封装置设计方案氮封系统设计方案

1、压力控制设计方案 

此方案：氮气密封系统的设置，氮封系统通过控制储罐内部的压力，保持在一个安全和稳定的范围内。这通常涉及到安装压力调节阀，如自力式氮封阀，它无需外部能源，可以自动控制储罐内部的压力 。重要场合储罐顶部通常需设置阻火呼吸阀和泄压人孔等安全装置。值得注意的是，氮气操作压力宜为0.5~0.6 MPa ，通常氮气的纯度不应低于99.2%。

例如：控制罐内气体压力维持在300 Pa（G）上下。当储罐内气体压力上升≥500 Pa（G）时，关停氮气控制阀，暂停氮气的补充；当内压力≤200 Pa （G）时，氮气控制阀将打开以补充氮气，防止吸进空气形成。

2. 氧含量控制设计方案

此方案：氮气密封系统的设计， 旨在控制罐内气相空间氧气浓度不超过5%，从而 阻断可造成爆炸的助燃条件。

（1）在罐内设置氧气浓度监测器进行监控， 将高值与氮气管路控制阀进行联锁设计。当罐内氧含量达到高值时，自动报警，然后通过联锁打开氮气阀，使氮气充入罐内。当检测器指标达到设定的正常范围时，立即联锁关停氮气阀停止充氮。

（2）在同类介质储罐间设计一组管道将气相管道贯通，可减少作业时氮气的用量，也可降低油气排放量。例如联通管道的管径为DN150，流量宜为 150m3/h。

（控制系统：现代氮封系统可能包括与DCS或PLC控制系统的集成，以实现远程监控和自动化控制。这包括安装压力表和设置高、低压报警功能、设置变送器维持储罐微正压、超设定压力时自动泄压、以及可能的氧含量监测和控制等 。）

四、精细化工储罐氮封装置设计方案充氮量计算

一般来说，充氮量Q等于储罐物料的排出量 Q1 与由温度变化导致的吸气量Q2 之和。

例：下面以罐区中3000m3苯罐所需充氮量的计算为例进行说明。根据化工部“钢制立式圆筒形内浮顶罐系 列"HG21502.2-1992可查表得[5]，3000m3储罐内 径D=17m，罐壁高度H1 =15.85m，拱顶球冠高度 H2 =1.841m，本次计算按照浮盘沉底考虑，即取设 计液位h=1.8m来计算储罐内最大气体的体积 Vm 。Vm 等于罐体圆柱部分气相空间体积V1 与罐顶 球冠空间体积V2 之和。其中：

3000m³储罐内气体体积最大值Vm=3400m， 当储罐内部气体温度T（35℃）随外界气温变化一小时内降至T´（20℃） 罐内操作压力由 1000Pa（G）降至0Pa（G）时，根据理想气体状态 方程：

式中：P0 ：标准大气压（取0.101325MPa （A））；
P1 ：操作压力（MPa（A））；
V0 ：标准状态下的气体体积（Nm3）；
V1 ：操作状态下的气体体积（m3，我们取液位时的Vm值）； T0 ：标准状态下的气体温度（273.15K）；
T1 ：操作状态下的气体温度（K）。
得：在储罐内液位，标准状态下，35℃ 时，罐内气体体积V0 为3044Nm3；同理可得25℃ 时，罐内气体体积V0 '为3168Nm3。因此，此降温过 程内需要补充的氮气量Q为124m3/h。

因 此，为避免浪费氮气资源，可在参考SH/T3007 2014表5.1.6中推荐的气量规范值的基础上根据实际工况进行计算。

五、精细化工储罐氮封装置设计方案氮封装置常见故障

通常由截止阀、过滤器、供氮阀、调节器、压力表、呼吸阀等组成。自力式氮封阀(即氮封装置)主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，自力式氮封阀是一种无须外来能源，以弹簧为动力核心利用被调介质自身的压力来控制阀芯位置变化，达到自动调节和稳定压力的目的，以保护罐内物料不被氮化及储罐的安全。该阀由ZZYVP快速泄放阀及ZZV自力式微压调节阀两大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及ZMQ-16K型单座切断阀组成。

精细化工储罐氮封装置设计方案工作原理

       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。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℃。

　氮封阀门氮气压力一般设为100mmH2O.通过氮封阀装置精确控制。当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力升高，当罐内压力升至高于泄氮装置压力设定值时，泄氮装置打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至泄氮装置压力设定点时，泄氮装置自动关闭。当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至供氮装置自动关闭。

选型装置泄氮阀说明：

　　一般供氮气压力在3×10^5-10×10^5Pa之间，罐顶呼吸阀仅起安全作用，是在主阀失灵，导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用。在正常情况下，不工作泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径一致，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，浪费氮气、影响设备的使用寿命。氮封阀在氮气系统中处于重要的使用位置，控制精度和性能决定了使用效果，一般要选择像这种比较著名的调节阀国际品牌，性能会比较稳定；当然，正确安装和使用进口氮封阀对氮封阀的正常工作起到决定性作用。

一、氮封阀选型结构与工作原理：

　　氮封阀装置由供氮阀、 泄氮阀、 呼吸阀 组成，供氮阀由指挥器和主阀两部分组成;泄氮阀由内反馈的压开型微压调节阀组成，氮气压力一般设为100mmH2O，通过氮封装置精确控制。当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力升高，当罐内压力升至高于泄氮阀压力设定值时，美国威盾VTON泄氮阀打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至泄氮阀压力设定点时，自动关闭。

　　当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮阀开启，向储罐内注入氮气，使罐内压力上升，升至供氮阀压力设定点，自动关闭。

三、精细化工储罐氮封装置设计方案《石油库设计规范》 GB 50074-2014

6.1.3 储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油，应采用外浮顶储罐或内浮顶储罐。有特殊储存需要时，可采用容量小于或等于10000m³的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m³的卧式储罐，但应采取下列措施之一：

1 应设置氮气密封保护系统，并应密闭回收处理罐内排出的气体；2 应设置氮气密封保护系统，并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

6.1.4 储存甲B、乙A类原油和成品油，应采用外浮顶储罐、内浮顶储罐和卧式储罐。3号喷气燃料的最高储存温度低于油品闪点5℃及以下时，可采用容量小于或等于10000m³的固定顶储罐。当采用卧式储罐储存甲B、乙A类油品时，储存甲B类油品卧式储罐的单罐容量不应大于 100m³，储存乙A类油品卧式储罐的单罐容量不应大于 200m³。

6.1.5 储存乙B类和丙类液体，可采用固定顶储罐和卧式储罐。

4.2.5储存沸点大于或等于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶储罐或内浮顶储罐。其他甲B、乙A类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m³的卧式储罐，但应采取下列措施之一：

——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体；

——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

4.2.6储存乙B和丙类液体可选用浮顶储罐、内浮顶储罐、固定顶储罐和卧式储罐。4.2.7容量小于或等于100m³的储罐，可选用卧式储罐。

精细化工储罐氮封装置设计方案

精细化工储罐氮封装置设计方案主要技术参数

精细化工储罐氮封装置设计方案主要外形尺寸

三、精细化工储罐氮封装置设计方案氮封阀装置安装：

　　(1)安装氮封阀前，检查整机零件是否缺损或者松动，对管道应进行清洗，介质流向应与阀体箭头指向一致。

　　(2) 为便于现场维修与操作，氮封阀四周应留有适当的空间。

　　(3)氮封阀应正立垂直安装在水平管道上，阀体与管道的法兰连接，要注意轴度，并应安装在环境温度不超过-25~55°C的场合使用。

四、精细化工储罐氮封装置设计方案氮封阀的使用

　　(1)开启阀前的截止阀，使介质缓慢流入阀体

　　(2)拧开指挥器护罩，松开指挥器调节螺钉

　　(3)调节指挥器主弹簧，使阀后压力至设定值

　　(4)固定指挥器调节螺钉，装好护罩，调压阀即可开始工作

　　(5)不用时，关闭阀前截止阀

　　3、精细化工储罐氮封装置设计方案维护

　　(1)拆卸阀门时，要保护好精密零件的表面，拆装阀座时，要使用专用工具

　　(2)阀芯与阀座，不管修理或者更换，密封面都必须进行研磨

　　(3)弹簧若有裂缝迹象，必须更换

　　(4)密封垫片与0型圈每次检修时全部更换，膜片根据检查结果而定。

　　(5)阀门平时维护，只有观察阀后导压器上的压力表是否符合设计值要求即可。另外若发现各连接处有渗漏，可拧紧螺母与螺钉或更换密封垫片与0型圈