石油化工储罐氮封装置工艺流程储罐氮封控制原理

氮封装置主要用于储罐顶部，维持储罐的微正压，隔离物料与外界接触，减少物料的挥发和浪费，保护储罐安全。在储罐上设置氮封系统, 维持罐内气相空间压力在0.2-0.5kPa, 当气相空间压力高于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, 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。

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0.5~0.6 MPa。氮封装置，这一保护物料安全的秘密，主要被安置在储罐的顶部。其核心作用是维持储罐的微正压状态，从而有效地隔离物料与外界的接触。这样一来，不仅可以减少物料的挥发和浪费，还能确保储罐的安全运行。该系统通过精确控制储罐内的气相空间压力，维持在0.2-0.5kPa的范围内，来实现其保护功能。当气相空间压力超过0.5kPa时，氮封阀会智能关闭，停止氮气供应；而当压力降至0.2kPa以下时，氮封阀则会自动开启，开始补充氮气。这样，储罐在正常运行过程中就能始终保持密闭状态，避免吸入空气，进而防止形成可能引发爆炸的气体。值得注意的是，储罐氮封系统所使用的氮气纯度要求甚高，不得低于99.96%，同时氮气压力也需控制在0.5~0.6 MPa范围内，以确保系统的安全有效运行。

ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀（氮封阀），是一种无须外来能源，利用被调介质自身的压力变化达到自动调节和稳定阀后压力为设定值的节能型压力调节阀。该阀压力设定在指挥器上实现，方便、快捷，压力设定值在运行中也可随意调整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式压力调节阀高一倍，适合于控制精度要求高的场合。它广泛应用于化工、石油、冶金、电力、轻纺等工业部门中用作生产过程的自动调节。

■石油化工储罐氮封装置工艺流程结构与原理

ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀是由指挥器、调节阀、执行机构和阀后接管四部分组成。（见图一）工作原理：介质以所示箭头方向进入阀体，一路经过滤减压器减压后的压力被引入指挥器；另一路通过阀芯、阀座，节流后的压力流向阀后，并通过导压管引入指挥器执行机构。当阀后压力高于设定压力时，其压力作用在指挥器薄膜有效面上产生一个推力带动指挥器阀芯关闭，切断引入主阀执行机构膜室中的压力，使主阀阀芯关闭，阀后压力随之降低。当阀后压力低于设定值时，由于指挥器主弹簧的反作用力打开指挥器阀芯，阀前压力又被引入主阀执行机构膜室产生推力，使主阀阀芯打开，阀后压力随之升高。如此往复，保持阀后压力为设定值。

在确定是否需要设置氮封设施及氮封阀时，应遵循以下规定：

• SH/T3007《石油化工储运系统罐区设计规范》第4.2.5条明确规定，对于其他甲B、乙A类液体化工品，若存在特殊储存需求，可以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，以密闭方式收集和处理罐内排出的气体；二是控制储存温度低于闪点5℃及以下。此外，第4.2.10条还规定，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，并应配备氮气或其他惰性气体密封保护系统。

• 《石油化工储运罐区VOCs治理项目指导意见》进一步指出，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较高浓度油气和硫化物等需治理的储罐，都应设置氮气密封系统。

• 在防止储罐挥发性有毒或可燃气体外泄、防止储罐内物料与氧接触发生氧化或化学反应等场合，也需要设置储罐氮封。

02石油化工储罐氮封装置工艺流程工艺流程及安全措施

△ 工艺流程

① 每台储罐都应配备先导式氮封阀组和限流孔板旁路。在正常情况下，通过氮封阀组维持罐内气相空间压力在0.2至0.5kPa的范围内。当气相空间压力超过0.5kPa时，氮封阀将自动关闭，停止氮气供应；而当压力降至0.2kPa以下时，氮封阀会开启，补充氮气。若氮封阀需要检修或出现故障，则可通过限流孔板旁路向储罐内补充氮气。当罐内压力超过1.5kPa时，通过带阻火器的呼吸阀进行外排（短时间连续补充氮气）。

△ 安全措施

② 在氮封阀出现故障无法及时关闭，导致罐内压力超过1.5kPa的情况下，呼吸阀将启动外排功能，以释放多余压力。同样，若氮封阀因故障未能及时开启，使得罐内压力降至-0.3kPa以下，呼吸阀将配备阻火器进行空气补充，从而确保罐内压力不低于设计低限-0.5kPa。

③ 为了在氮封储罐发生事故时能够安全排放，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 在进行氮气补充时，若采用限流孔板旁路，其流量应设定为油品出罐流量，同时确保氮气管道的管径为DN50mm，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上都应安装阻火器，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，我们来看一下氮封系统的示意流程图，它详细展示了氮封系统的工作原理和关键组件。

2 石油化工储罐氮封装置工艺流程储罐氮封的设置要求

是否设氮封设施和氮封阀参考如下规定：

1）SH/T3007《石油化工储运系统罐区设计规范》第4.2.5条“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：

①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；

②设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于闪点5℃及以下"。第4.2.10条“储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐不应大于10000m³，且应设置氮气或其他惰性气体密封保护系统"。

2）《石油化工储运罐区VOCs治理项目指导意见》规定：“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、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统"。

3）其他为防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全或防止储罐内物料与氧接触氧化或发生化学反应等场合。

3 石油化工储罐氮封装置工艺流程储罐氮封工艺流程

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0.2 ~0.5kPa, 当 气 相 空 间 压 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出现故障时, 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 当氮封阀因故障失灵不能及时关闭, 造成罐内压力超过1.5kPa 时, 通过带阻火器的呼吸阀外排;当氮封阀因故障失灵不能及时开启, 造成罐内压力降低至-0.3kPa 时, 通过带阻火器的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DN50mm,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连通管道,每台储罐气相出口管道均应设置阻火器, 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。

■石油化工储罐氮封装置工艺流程主要参数及主要性能指标见表一 表一

■压力调节范围见表二 表二

■石油化工储罐氮封装置工艺流程主要零件材料见表三 表三

■外形尺寸见表四、图二 表四 单位：mm

注：1）标准法兰连接形式PN16为凸面，连接尺寸铸铁法兰按GB4216.5-84，铸钢法兰按GB9113-2000、JB/T-94，阀体法兰及法兰端面距也可按用户指定标准制造，如：ANSI，JIS，DIN等标准。
2）接管根据用户需要配置

■石油化工储罐氮封装置工艺流程产品重量见表五 表五 单位：Kg

■石油化工储罐氮封装置工艺流程安装、维护与调试

1、安装：

（1）检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

（2）在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

（3）安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

（4）阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5）介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

（6）为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀。

2、维护：

（1）清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2）阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3）阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4）阀杆：表面损坏，必须换新。

（5）压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6）易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般最多2～3年。

（7）阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

3、调试

所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值

4 石油化工储罐氮封装置工艺流程氮封系统示意流程图