化工废液罐区氮封装置设计探讨

在危废处理厂的工艺系统安全方面，废液罐区起着重要作用。在本研究中，罐区系统针对危废种类包括油水混合物、烃水混合物(HW09)、废乳化液、废矿物油(HW08)、有机溶剂废物(HW06)、废有机溶剂(HW41)、废卤化有机溶剂(HW42)等。在些化工园区的危废中心，液废处理量达到或超过了总处理对象的50%。危废处理厂的很多安全风险和运营问题与罐区的工艺系统设计有关。然而，废液常为混合物，物性复杂;罐区工艺系统设计无法照搬石油化工行业设计规范。本研究将依据危废特点和运行需要，对废液罐区的“氮封系统"和“安全泄放系统"等进行设计探讨。

　　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。

三、化工废液罐区氮封装置设计探讨安全泄放系统

3.1设计依据

在危废处理厂，“氮封"和“安全泄放装置"共同维持着罐区的工艺系统安全。在前述内容已确定氮封压力的基础上，进一步探讨安全泄放系统设计;可参考的标准规范包括“炼油厂压力泄放装置的尺寸确定、选择和安装"，“ASME锅炉及压力容器规范第VIII卷"，“石油储罐附件第1部分:呼吸阀"等。上述均为传统行业常用安全泄放系统设计标准，然而废液罐物料混合过程反应复杂，动力学系数不确定性高;因此在工况分析和计算过程，需结合危废厂实际情况处理。在此类项目中，安全泄放系统主要包括紧急泄放装置(爆破片和安全阀)和呼吸阀组。

氮气密封在防爆性和提高安全性和生产质量方面非常重要，而对于氮气密封阀则需要提供由孔板控制的旁路，如果氮气密封阀装置在使用过程中出现问题，可以临时转向氮气储存罐进行氮气储存、补充，那么工业装置设置氮封阀的用处有哪些呢?

　　1、可以减少部分机器在运行过程中的损失，提高企业的综合经济效益。

　　2、对大气环境保护具有重要意义，它能有效地保护本区域的环境，特别是对作业人员的健康，以减少作业过程中有害有毒气体的排放。

　　3、参考氮气密封系统，确保产品质量，由于避免了空气的吸入，直接向罐内加入纯氮气，有效地防止了管道阀门内介质的窜动和氧化。在此过程中，可以保证油中轻组分的蒸发。

　　4、在工业应用中，有些水箱是用氮气密封的，由于氮气惰性气体的性质，氮气与罐内油蒸气混合的气体不会引起爆炸。关键是不形成爆炸性混合物气体，由于罐内安全性的提高，对安全生产也具有重要意义。

3.2化工废液罐区氮封装置设计探讨紧急泄放系统设置

在设计紧急泄放系统时，首*行泄放工况分析，包括出口堵塞、外部火灾、化学反应、阀门失效、以及其他各类事故工况。计算出各工况的泄放量，并比较选出最大值。再以此值为依据，进行泄放阀的选型计算。根据危废处理厂实际工艺系统，选取事故工况分析，具体过程见。

标注(1)分析泄氮阀堵塞的情况，此时考虑泄放氮气的最大进入量，泄放物质为氮气;标注分析外部火灾情况超压，首先需利用工具计算出起跳压力下的泄放温度，然后根据如下公式进一步计算:

根据上述公式及分析过程，气化热、湿润面积和容器外壁修正系数影响着泄放量计算。其中泄放工况的气化热是确定火灾工况泄放量的关键参数。因废液储罐无耐火材料，F值可取经验值0.7～1.0。

关于化学反应超压，此工况分析需明确动力学过程，并获取相关过程参数。对于多数危险废物处理厂，无法针对性计算此工况泄放量。对于废液来源单一的物料，可在试验获取相关参数后计算。

基于上述分析，可比较堵塞情况和外部火灾情况，并选取其中的较大值;再根据化学反应放热的风险大小，并结合储罐设备和管路系统设计防范措施的完善程度，经验性放大泄放量。根据泄放介质特性，选择全启式安全阀或正拱型爆破片。

3.3化工废液罐区氮封装置设计探讨呼吸阀系统设置

根据API2000和SY/T0511.1，查相关表格计算物料进出和热效应引起的呼吸量;具体的计算分析过程，也可参考相关文献描述。根据SY/T0511.1，呼吸阀的开启压力等级分为五级，如表3所示。

危废罐区涉及的呼吸阀常为D、E等级。在氮封压力较高时，无法选型出适宜的呼吸阀，此时由破真空阀和安全阀组合来代替呼吸阀组。在确定呼吸量基础上，需结合具体呼吸阀样品规格书，来确定呼吸阀进出口管径以及连接法兰。

3.4化工废液罐区氮封装置设计探讨泄放气体处理

呼吸阀泄放废气是经管道输送进入厂区臭气处理系统集中处理。主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，以保护罐内物料不被氮化及储罐安全氮封装置由ZZDQ快速泄放阀及ZZV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。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℃。

化工废液罐区氮封装置设计探讨特点

1、氮封装置的供（泄）氮压力设定方便，且可在连续生产的条件下进行；

2、氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值达132倍，压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。

三、化工废液罐区氮封装置设计探讨技术参数

 四、化工废液罐区氮封装置设计探讨主要外形连接尺寸

3、化工废液罐区氮封装置设计探讨调整：

（1）供氮压力调整：在ZZV型微压调节阀压力调节范围内选定一设定值如1Kpa（100mm.w.c）,通过调节调整螺丝2以改变弹簧3的预压缩（拉伸）量来达到；

（2）泄氮压力调整：在ZZDQ快速泄放阀在的压力控制器部分，通过调整座3，改变弹簧4预压缩量达到。一般为避免氮封装置启闭频繁，泄氮设定值应远离供氮压力值，如2Kpa（200mm.w.c）；

（3）呼吸阀高定值调整：在上述两设定值调整好后，为避免呼吸阀启闭频繁，呼吸阀设定值应大于泄压设定值。

四、化工废液罐区氮封装置设计探讨结论

罐区是危废综合处理厂的关键单元，其氮封系统和安全泄放系统的设置对于危废处理厂的稳定运行和安全环保具有重要意义。本文提出了危险废液罐区氮封系统和安全泄放系统的设计思路和分析方法。氮封压力需基于废液物性调研检测报告确定，尤其对于高饱和蒸气压废料，不宜直接参照传统行业设计思路;安全泄放系统泄放工况应结合废液罐区整体设计具体分析，计算过程应基于危险废液混合特点，气化热等参数是设计过程的关键点。

危险废液罐区的工艺系统的设计方法可参考石油化工行业的国内外标准，然而危废厂有其自身特点，如更高的环保要求和更复杂的控制风险。因此，在工艺设计过程中，对各类标准应当甄别，提炼其计算内涵，并结合危废特点选取和调整相关参数，形成适合于危险废物处理厂的工程设计思路;从而有效规避运行中的风险，保障危险废物处理过程的安全。