危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点

在危险化学品的储存过程中，氮封系统扮演着至关重要的角色。它不仅关乎储罐的安全，还能有效防止物料变质。其合理设计和稳定运行对化工生产的安全与稳定具有重要意义。据行业数据统计，氮封系统的问题在危险化学品储罐的技术问题中占据相当比例，达到1.74%。这些问题若得不到及时处理，轻则导致物料污染，重则可能损坏设备并引发安全事故。本文将深入探讨氮封系统的相关国家标准规范，全面解析其作用、设置要求、设计要点、实践方案以及常见问题。氮封装置，作为储罐顶部的重要设施，旨在维持储罐的微正压状态，从而有效隔离罐内物料与外界环境的接触。这一系统通过精准控制， 不仅减少了物料的挥发和浪费，还有助于保护储罐的安全运行。在储罐上配备氮封系统后，其气相空间压力将被维持在0.2-0.5kPa的范围内。当气相空间压力超过0.5kPa时，氮封阀会自动关闭，停止氮气的供应；而当压力降至0.2kPa以下时，氮封阀则会开启，及时补充氮气，确保储罐在运行过程中始终不会吸入空气，进而防止了爆炸性气体的形成。此外，为确保系统的稳定性和安全性，所使用的氮气纯度应不低于99.96%，且氮气压力宜控制在0.5~0.6MPa的范围内。

011. 危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点氮封系统的重要作用

1.1 ❒ 提供稳定的正压环境

氮封系统，通过向储罐内注入氮气，旨在为罐内营造一个稳定的正压环境，从而有效隔绝外界空气与罐内物料的直接接触。这一系统在多个方面发挥着至关重要的作用。首先，它能够防止储罐内的易氧化、易聚合危险化学品（例如苯乙烯、丙烯腈等）因暴露于空气中而发生不必要的变质或化学反应。

氮封装置功能

氮封装置能够维持储罐的微正压状态，通过这一特点，有效隔离罐内物料与外界环境的接触，从而减少物料的挥发和浪费。装置的核心在于防止爆炸性气体的形成，因此确保氮气的高纯度和合适压力是很重要的。氮气纯度应不低于99.96%，且氮气压力宜控制在0.5~0.6MPa的范围内，以便可靠地维持微正压环境。

1.2 ❒ 防止物料变质

氮封系统可以有效防止易氧化、易聚合的危险化学品发生不必要的化学反应。

1.3 ❒ 降低安全风险

其次，氮封系统还有助于避免易燃、易爆物料与空气混合，形成潜在的爆炸性气体，进而降低安全风险。此外，对于毒性为高度和极度危害的液体储罐而言，该系统更是，它能显著减少有毒气体的泄漏，确保操作人员的职业健康不受威胁。

022. 危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点氮封系统的设置范围

国家标准中详细规定了需配备氮封系统的储罐类型及要求。

根据《石油化工企业设计防火标准》及《精细化工企业工程设计防火标准》等规范，以下几类储罐需特别配备氮封系统：

1. 容积大于或等于100m³的甲B、乙A类液体内浮顶罐（浮盘采用易熔材料）、固定顶罐或低压罐；

2. 新建容积大于或等于1000m³的甲B类、乙类储罐，以及操作温度高于或等于120℃的丙类内浮顶和固定顶储罐；

3. 储存易聚合、易氧化物料（例如苯乙烯、丙烯腈）或储存温度超过120℃的重油固定顶罐；

4. 含油污水储罐、酸性水储罐、轻污油储罐及设有油气收集系统的储罐；

5. 储存沸点低于45℃或真实蒸气压大于等于76.6kPa的甲B类液体，以及低压储罐或降温常压储罐；

6. 储存毒性为高度和极度危害的甲B、乙A类液体的内浮顶储罐；

7. 位于多雷和强雷地区的容积大于或等于50000m³的浮顶储罐（一次、二次密封之间）。

储罐氮封的设置要求

在设置储罐氮封时，需遵循一定的规范和标准。具体而言，是否配备氮封设施及氮封阀，可参考以下规定进行决策。

022.危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点储罐氮封系统的设置要求

2.1 ► 国家标准及要求

国家标准《石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）、《精细化工企业工程设计防火标准》（GB 51283-2020）以及《石油库设计规范 》（GB 50074-2014）均对储罐氮封系统的设置提出了明确要求。具体来说，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；而对于储存温度超过120℃的重油固定顶罐，同样需要设置氮气保护。

此外，《精细化工企业工程设计防火标准》还规定，当采用固定顶罐或低压罐（单罐容积不小于100m3）储存甲B、乙A类液体时，应采用氮气或惰性气体密封措施。另外，对于某些具有特殊储存需求的甲B、乙A类液体化工品，如易自聚不稳定的丁二烯、苯乙烯等，也应设置氮封系统以防止空气进入储罐。

2.2 ► 氮封系统的设置要点

采用氮封的储罐，通常为常压或低压罐，因此，防止储罐氮气超压显得尤为重要。在化工标准《气封的设置》（HG/T 20570.16-1995）中，详细规定了氮气供气量的计算方法。该标准指出，储罐气封装置的供气量必须足够补充因泵抽出液体和外界气温变化导致的气体冷凝与收缩。

然而，规范中给出的补气量仅为经验值，实际工作中需结合具体情况进行精确计算，以确保选择的氮气管线管径和氮封阀型号符合实际需求。对于专业技术力量薄弱的企业，建议委托专业设计单位进行补气量的合理计算，既保障氮封效果又避免资源浪费。

此外，《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）也明确规定了采用氮气保护的储罐操作压力范围为0.2Kpa～0.5Kpa，而其他设有呼吸阀的储罐操作压力则宜控制在1Kpa～1.5KPa之间。为进一步防范储罐超压，除合理计算补气量外，还应采取其他多项措施，包括在罐顶安装就地压力表并设置远传功能至DCS或PLC控制系统，以实时监测压力变化。

▣ 危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点氮封设备决策

1）根据SH/T3007《石油化工储运系统罐区设计规范》的相关规定，对于其他甲B、乙A类液体化工品，若存在特殊储存需求，可选择使用固定顶储罐、低压储罐或容量不超过100m³的卧式储罐。但必须采取以下措施之一：一是 设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，以密闭方式收集并处理罐内排出的气体；二是将储存温度控制在闪点以下5℃或更低。此外，该规范还明确指出，储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐的容量不应超过10000m³，并同样需要设置氮气或其他惰性气体密封保护系统。

2）依据《 石油化工储运罐区VOCs治理项目指导意见》，甲B、乙A类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐以及排放气中含有高浓度油气和硫化物等需治理的储罐，都应配备氮气密封系统。

3）此外，还有多种场合需要采用储罐氮封工艺，例如防止储罐挥发有毒或可燃气体外泄、防止储罐内物料与氧气接触发生氧化或化学反应等。

033. 危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点氮封系统的关键设计要点

在布置氮封系统时，必须严格遵循相关规范，以确保其运行的有效性。这涉及到多个方面，包括系统组件的选择、安装位置的确定以及与其它安全系统的协同作用等。

3.1 ❒ 设计及设备配置

确保氮封阀的选择和安装正确非常重要。对于固定顶罐、内浮顶罐等易挥发液体储罐，应设置减压式外取压阀后压力控制型的氮封阀。该阀应安装在靠近罐顶入口的氮气管线上，并确保外取压管线取源点位于罐顶，以确保检测到的压力真实可靠。同时，合理配置其他辅助设备，如压力变送器和呼吸阀等。

3.2 ❒ 压力设定标准

储罐操作压力范围需在0.2kPa至0.5kPa之间，以符合行业标准SH/T 3007-2014的规定。氮封阀的设定需要与储罐的正常操作压力相匹配，且设定值应位于可调范围的中段，以确保能够覆盖操作压力。

3.3 ❒ 典型设计方案

根据储罐的类型，可以选择基础、优化或复合设计方案，实现安全和效率并重。例如，对中间储罐可采用先导式氮封阀组与限流孔板旁路相结合的方式，对于成品储罐则可采用优化设计方案，以减少事故工况下呼吸阀的频繁动作。

危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点氮封工艺流程

在工艺流程上，每台储罐都设置了先导式氮封阀组和限流孔板旁路。在正常情况下，氮封阀组会维持罐内气相空间的压力在0.2至0.5kPa的范围内。当气相空间压力超过0.5kPa时，氮封阀会自动关闭，停止供应氮气；而当压力降至0.2kPa以下时，氮封阀则会开启，补充氮气。当氮封阀需要维修或出现故障时，可以通过限流孔板旁路向储罐内补充氮气。如果压力升高至1.5kPa以上，则通过带阻火器的呼吸阀进行外排（短时间连续补充氮气）。

② 在氮封阀出现故障无法及时关闭的情况下，罐内压力可能超过1.5kPa，此时，带阻火器的呼吸阀将进行外排以释放压力。同样，若氮封阀因故障未能及时开启，导致罐内压力降至-0.3kPa以下，呼吸阀将通过补充空气的方式，确保罐内压力不低于设计压力低限-0.5kPa，从而维持储罐的正常运行。

③ 为了保障氮封储罐在事故情况下的安全排放，必须在储罐上配备紧急泄放阀，并且其定压值不得超过储罐的设计压力上限，即2.0kPa。

④ 在需要利用限流孔板旁路为氮封储罐补充氮气时，应确保流量与油品出罐流量相当，同时，氮气管道的规格为DN50mm，且氮气的操作压力维持在0.5MPa。

⑤ 若储罐间通过气相连通管道相连，则每台储罐的气相出口管道都必须设置阻火器，以避免事故的进一步蔓延。

⑥ 所选用的阻火器必须满足安全性能要求，且其阻力降不得超过0.3kPa。

接下来，我们来看氮封系统的示意流程图。

044. 危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点现场常见问题及风险防控

4.1 ❒ 典型问题分析

常见的问题包括氮封阀位置不当、压力不足和系统配置不全等。例如，氮封阀安装位置不当可能导致其无法有效应对罐内压力的骤变，而氮封阀前压力不足则可能导致补氮功能失效。

4.2 ❒ 防控措施

为了根据标准安装调试，确保氮封系统的安全性和有效性，必须确保氮封阀、取压管等核心部件的正确安装和压力校准。此外，完善系统配置并合理选择监测设备也是的，以确保储罐操作压力监测的全面性和准确性。

氮封系统或其他惰性气体保护措施在化工安全领域扮演着至关重要的角色，它们能够显著降低储罐发生火灾或爆炸的风险。然而，近年来在各类企业的隐患排查过程中，我们发现某些企业，特别是精细化工企业，在储罐氮封系统的设置以及管理方面仍存在不少问题。

011.危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点储罐氮封系统的重要性

1.1 ► 氮封系统的作用

氮封系统通过使用惰性气体如氮气，有效降低储罐火灾或爆炸的风险，是化工安全的关键部分。

1.2 ► 常见问题

首先，有些应采用氮封的储罐却未设置该系统，这无疑增加了安全风险。其次，后期增设的氮封系统往往未经专业设计，导致系统无法正常使用，这同样会威胁到储罐的安全。

再者，氮封系统的压力管理也存在诸多问题。例如，进储罐前的氮气管线未设置自力式调节阀或压力表选型不当，仅靠手动阀门控制进气量，这使得氮封压力无法得到有效监控。此外，氮封气源未采用压力分程控制或自力式调节阀选型不合理，也会导致氮封压力过高或过低，进而影响系统的正常使用。

另外，氮气管线或储罐上未设置压力远传和报警装置，这也使得压力无法得到及时有效的控制。同时，氮气管线上的安全设施如止回阀的缺失，也会给系统带来潜在风险。

最后，储罐顶部未设置紧急泄放人孔或紧急泄放阀等保护措施，以及为了节约成本而关闭氮气管线阀门导致氮封系统未投用等行为，都会削弱系统的安全性能。

033.危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点氮封系统的管理

3.1 ► 操作规程及员工培训

为确保氮封系统的持续有效运行，企业需采取一系列管理措施。首先，在操作规程中详细规定氮封系统的操作流程和安全规范，明确压力控制范围、报警阈值，以及应对异常工况的方法和步骤。

同时，应对相关员工进行培训，确保他们熟悉并能够正确执行这些操作规范。

3.2 ► 监控及报警措施

企业应密切监控控制系统中的储罐压力，合理设置报警值，并仔细分析报警信息，以确定问题的根源并采取相应改进措施。日常巡检中，应将氮封系统的各项运行参数，如压力表、调节阀的状态，纳入检查范畴，确保任何异常都能得到及时处理。

3.3 ► 隐患排查与维护

此外，氮封系统的检查应成为罐区隐患排查的重要环节。对于构成重大危险源的企业，更应将氮封系统的检查纳入操作负责人履职检查表中，通过系统的隐患排查与治理，确保氮封系统始终处于良好状态。

企业还应定期对呼吸阀、压力表等关键部件进行检查和校验。这包括确保呼吸阀外观无异常，开启压力、通气量和泄漏量均符合设计要求，从而保证泄压设施的完好性和可靠性。

055.危险化学品储罐氮封系统的关键设计要点 结语

危险化学品储罐的氮封系统在设计、安装及运行管理上，都必须严格遵循相关国家标准和规范。企业应加强日常巡检与维护，重点关注氮封阀的状态、压力监测的准确性以及辅助设施的有效性，并及时整改存在的问题。通过标准化设计、规范化操作和持续的管控措施，才能确保氮封系统充分发挥其安全保障作用，从而有效防范物料污染、设备损坏及安全事故的发生。