一、化工储罐氮封系统设计充氮量计算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。氮封阀作为一种重要的工业阀门，普遍应用于石油化工、制、食品饮料等区域，其主要功能是通过准确控制氮气的注入与释放来维持系统或储罐内部的压力稳定，从而保护设备和介质的稳定。以下是对氮封阀压力控制与释放功能的详细探讨。

一、氮封阀的工作原理

氮封阀的工作原理基于氮气压力差异调节进出量。当系统或储罐内部压力升过设定值时，供氮阀关闭，同时泄氮阀（如果呼吸阀未设或故障）打开，将多余的压力通过泄氮阀释放到外界，使系统内部压力降低。相反，当系统或储罐内部压力降低时，泄氮阀关闭，供氮阀打开，向系统内部注入氮气，以维持压力稳定。这种设计了容器内部压力的动态平衡，防止了物料挥发、氧化等问题，同时确定了容器的稳定。

二、氮封阀的压力控制功能

氮封阀的压力控制功能主要通过其内部的压力传感器和控制系统实现。压力传感器实时监测系统内部的压力变化，并将信号传递给控制系统。控制系统根据预设的压力范围自动调节氮封阀的开启和关闭，从而准确地控制压力。

自动调节：现代氮封阀通常采用自动调节方式，通过内置的传感器和控制系统来实现。这种自动化和智能化的控制方式提升了生产速率和稳定性。

手动调节：在一些简单的应用场景中，也可以通过手动操作阀门上的调节装置来调整氮封阀的开启和关闭程度，从而控制氮气的流量和压力。这种方法需要操作人员具备相应的经验和技能。

三、氮封阀的释放功能

氮封阀的释放功能主要体现在当系统或储罐内部压力过高时，能够不慢打开泄氮阀，将多余的压力释放到外界，以防止设备超压和损坏。这一功能在以下情况下尤为重要：

介质温度变化：当系统内部介质温度升高时，其体积膨胀，导致内部压力升高。此时，氮封阀的释放功能能够响应，将多余的压力释放出去，防止设备超压。

介质消耗或泄漏：在某些过程中，介质可能会因化学反应、蒸发或输送而逐渐减少，或存在泄漏点，导致内部压力降低。虽然这通常会导致供氮阀打开以补充氮气，但在某些情况下，如果泄漏速度过快或介质消耗过大，也可能导致系统内部压力瞬间升高。此时，氮封阀的释放功能同样能够发挥作用。

外部因素干扰：如火灾、爆炸等突发事件可能导致系统内部压力急剧升高。氮封阀的释放功能能够不慢响应，将多余的压力释放到外界，以减轻对设备和人员的伤害。

2、化工储罐氮封系统设计方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[2]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、化工储罐氮封系统设计充氮量计算氮封系统适用工况 

ZZYVP氮封自力式压力调节阀，作为一款集技术与工艺于一体的工业控制设备，其在化工、石油、冶金等流程工业领域中扮演着举足轻重的角色。该调节阀采用独特的自力式设计，无需外部能源驱动，仅凭介质自身的能量变化即可实现压力的自动调节与稳定控制，极大地提升了系统的运行效率与能源利用率。
其核心部件——精密的压力感应与执行机构，如同智慧的心脏，敏锐地捕捉并响应系统压力的细微波动。通过内置的氮封装置，该阀能够在压力异常时迅速介入，以氮气为介质形成一道可靠的安全屏障，有效防止超压或负压现象的发生，确保生产过程的平稳与安全。
ZZYVP氮封自力式压力调节阀的阀体材质经过精心挑选，不仅耐腐蚀、耐磨损，而且能够适应工况下的温度变化，展现出的耐用性与适应性。其调节精度之高，响应速度之快，使得该阀在精细化工、精密制造等领域同样游刃有余。
此外，该调节阀还配备了直观易读的指示装置与远程监控接口，便于操作人员实时监控阀门状态，实现智能化管理。其安装调试简便，维护成本低廉，为用户带来了极大的便利与经济效益。
总之，ZZYVP氮封自力式压力调节阀以其的性能、可靠的品质以及灵活的应用性，成为了现代工业控制系统中的重要元件。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、化工储罐氮封系统设计充氮量计算化工储罐氮封系统设计方氮封系统设计方案

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、化工储罐氮封系统设计方充氮量计算

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。

ZZYVP自力式氮封阀,即供氮阀,主要用于储罐顶部，来维持储罐的微正压，隔离物料与外界的接触，减少物料的挥发和浪费，保护储罐安全。其工作原理是将设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构，介质在检测元件上产生一个作用力与与弹簧、预紧力相平衡。当罐内压力降低至低于供氮装置压力设定点时，平衡破坏，使指挥器阀芯，打开，使阀前气体经减压阀，节流阀、进入主阀执行机构上、下膜室，打开主阀阀芯，向罐内充注氮气;当罐内压力升至供氮装置压力设定点，由于预设弹簧力，关闭指挥器阀芯、由于主阀执行机构中的弹簧作用，关闭主阀，停止供氮。通常和配合使用。

ZZYVP自力式氮封阀,供氮阀 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）为确保储罐的安全，需在罐顶设置。
（7）呼吸阀公起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

ZZYVP自力式氮封阀,供氮阀 主要技术参数

ZZYVP自力式氮封阀,供氮阀 主要外形图

ZZYVP自力式氮封阀,供氮阀 主要外形尺寸

ZZYVP自力式氮封阀,供氮阀 安装系统图

五、化工储罐氮封系统设计充氮量计算

通常由截止阀、过滤器、供氮阀、调节器、压力表、呼吸阀等组成。

四、氮封阀的应用与维护

氮封阀在化工、石油、等区域的应用普遍。在化工生产中，氮封阀可用于保护反应釜、储罐等设备免受过高或过低的压力影响；在石油行业中，氮封阀可用于维持输油管道的稳定运行；在区域，氮封阀可用于确定品生产过程中的压力稳定。

为氮封阀的长期稳定运行，需要定期对其进行检查和维护。包括检查密封件的磨损情况、清洗阀门内部、检查控制系统的准确性等。同时，还需要根据介质的特性和操作条件选择适当的氮封阀型号和材料。

综上所述，氮封阀的压力控制与释放功能在工业生产中发挥着重要作用。通过准确控制氮气的注入与释放，氮封阀能够维持系统或储罐内部的压力稳定，从而保护设备和介质的稳定。