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大型化工储罐氮封装置工作原理

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详细介绍

大型化工储罐氮封装置工作原理

本实用新型涉及工业生产领域的物料储存装置,特别涉及一种智能储罐氮封系统。氮封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。在该应用当中,通气阀会在顶部空间体积变小时打开,从而将顶部空间气体排出储罐。当将产品泵抽出储罐或者温度下降时,覆盖调节器将会打开,并向储罐顶部空间充氮,避免压力不足。保持恒定表压可确保空气以及氧气不会进入储罐。温度与天气条件的变化意味着储罐需要连续通气。


大型化工储罐氮封装置工作原理
(1)当氮封阀关闭时,主阀的活塞是在一个密封室内,当储罐压力等于或大于设定的压力时,膜片就被向上顶起,气导阀在弹簧的作用下向上移动,把气导阀上的密封圈紧紧压在阀座上,关闭了控制气的进口,同时特殊阀芯室的压力增加并接近氮气总管的压力,此压力通过内部通道,从特殊阀芯室传到主阀阀芯室。主阀的活塞就处于氮气总管压力的作用,由于主阀阀芯上、下所受气体压力平衡,所以主阀阀芯在自重和弹簧的作用下将阀门紧密关死。
(2)氮封阀打开时,当储罐压力稍微低于设定压力时,膜片因为感应压力下降而向下移动,推动气导阀打开,氮气经过孔板、气导阀的出口进入储罐,使储罐内的压力增加,同时气导阀的特殊阀芯室的压力下降,氮气通过内部通道从特殊阀芯室进入主阀阀芯室。由于主阀阀芯的活塞面积大于主阀阀座孔面积,并有弹簧的弹力和主阀的重量,所以当储罐压力稍微低于设定点时,特殊阀芯室和主阀阀芯室的压力降低很小,主阀仍然保持关闭,氮气只从气导阀进入储罐。

 

大型化工储罐氮封装置工作原理背景技术:

在工业生产领域,物料储存是非常重要的一个环节。部分物料会自然挥发,或者与空气里的某些成分(比如氧气)接触后生成各类化合物,例如碳氢化合物(甲苯、二甲苯、乙烷等)、卤代烃(氯甲烷、二氯甲烷、三氯乙烯等)以及各种醇类、醛类、酮类等。这些挥发物质有些具有毒性或难闻的气味,有些会对大气环境产生严重的危害,有些化合物质本身或者和空气混合后甚至还具有爆燃特性,埋下安全隐患。还有部分物料与空气中的氧气接触后,会被氧化,产品品质下降严重,例如食用油。此外,物料的蒸发损耗也会造成能源的损失和浪费,导致企业生产成本的提高。

为解决上述问题,目前应用最多的是惰性气体保护技术,即将物料储存容器内其接触到的空气置换为难以与物料发生反应的惰性气体(比如氮气和氩气),同时将储存容器进行密封,以此达到封闭储存物料的目的。由于氮气的获取较氩气更加容易且成本较低,在使用范围上也更加普遍,所以在国内惰性保护技术也被称为氮封技术。


大型化工储罐氮封装置工作原理使用自立式氮封阀的方案存在三点缺点:

其一,自动化和系统集成程度低,无法实现对多个储罐的罐区运行状态的集中实时监视和控制调整,启停储罐的氮封必须由操作人员在现场开启或关闭关断阀来实现,特别针对多罐的罐区来说工作量非常大。

其二,灵活性差,大量使用机械式阀门就地调控,无法实现在中央控制室远程对罐区单个储罐的氮封和吹扫状态的选择,以及对压力和报警值的设定的修改。

其三,可靠性较低,采用的自立式氮封阀为膜片驱动,精密的膜片容易损坏且可维修性差。

防止储罐等容器出现过压或负压的方法是在容器顶部设置开口。在这种情况下,在向容器内注入产品时,任何的多余空气或气体可自由离开容器;相反当产品排出时,空气可流入容器内。此类系统还可因温度波动而使容器出现“透气”现象,这通常会导致体积发生巨大变化。
然而出于多种原因,此方法并不适用于所有产品。进入储罐内的空气可能会污染产品,尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时,爆炸性气体/空气会在产品上方形成。此外,还有可能发生不良气体与蒸气的释放。由于必须避免这些情况,因此需要将储罐密封。然而,需要将储罐存放在常压条件下,从而避免在对其灌装或温度升高时出现过压,更为重要的是避免在排放产品时出现真空。大型储罐尤其无法承受低压。

大型化工储罐氮封装置工作原理
氮封系统可确保储罐顶部空间处于惰性空气保护与常压控制之下。实现这一结果的方法之一是连续充入氮气,这是一种相对简单且安全的解决方案。但由于其不断消耗氮气,因此操作成本很高。
较为先进的做法是基于压力的氮封工艺。一般来说,此类氮封系统由下列组件构成:


•一只在任何时候需要时允许惰性气体进入储罐的氮封阀或调节器;
•一只允许顶部空间气体流出储罐的泄氮阀、通风装置阀或蒸气回收阀。
•一只用于防止储罐出现过压或真空的安全压力/真空泄放阀(后者可导致储罐内爆,这种风险会随着储罐尺寸的增大而提高)
•连接管与惰性气体气源

大型化工储罐氮封装置工作原理设备选型及维护的意义:
设计或维护不当的氮封系统有可能导致严重事故发生。如果说所有的氮封系统均会出现这样或那样的泄漏则并不言过。由于其结构复杂,带有活动组件、包装与密封件的阀门容易发生故障。出现故障的压力变送器会记录错误的顶部空间压力,从而导致氮气消耗过高。当氮封阀无法充分打开时,氮气的流入量将会变得过低,从而导致顶部空间压力下降,进而造成储罐内爆或者空气泄漏至储罐当中。如前所述,这些情况会对产品质量产生影响,根据存储产品的不同,还会大大提高发生爆炸的风险。

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