化工罐区氮封阀装置优化改进方案

以前国内储罐的安全附件普遍未受重视，体现在相关标准规范要求较低甚至缺失、用户选择安全附件凭感觉、产品性能不达标、产品检测手段不足，在大炼油、大化工项目如火如荼建设的今天，需要从系统上重视储罐安全附件的建设，而且还涉及到以往已投用的罐区，老旧不达标的罐区还需要技术改造。不过值得庆幸的是，目前国家已经大力开始对罐区进行源头治理，，身负社会责任和历史使命，发文进行治理工作，将整个行业，将不断提高我国化工罐区的本质安全环保的建设水平。

石油化工行业标准：《SH/T3007-2014石油化工储运系统罐区设计规范》 4.2.10规定：

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。

第一，提高生产的安全性。易燃、易爆液体储罐采用氮气密封后，储罐 内气体空间充满易燃、易爆蒸汽和氮气的混合气体，这样可以防止储罐内蒸汽 达到爆炸极限，遇静电放电或其他火源发生爆炸，提高了企业生产的安全性。

第二，氮封系统的采用，降低了储罐内易挥发有机溶剂的损耗，提高了企业的经济效益。

第三，保证产品质量，氮封系统向罐内补充洁净的氮气，避免储罐内呼入空 气，从而可以防止易被空气氧化的物料氧化，防止易吸收空气中水分或与水发生反 应的物料被污染变质。

第四，氮封系统的采用可以防止易燃、易爆、有毒、有害气体溢出，保护了环 境。

第五，当罐内储存的物料被泵抽出和（或）由于外界温度降低，使储罐内气体 冷凝或收缩时，氮气保护系统自动补入氮气，阻止外界气体进入，避免罐内形成真 空；当向储罐内送料和（或）由于外界温度升高，使储罐内气体气化而使储罐内压 力高于氮封压力时，储罐内气体可通过泄压阀自动排入大气，避免罐内憋压。

化工罐区氮封阀装置优化改进方案具体可参考以下信息：

1、储存介质常温(40℃)时的饱和蒸汽压不小于88Kpa；

2、储存介质接触空气被氧化;

3、储存介质接触空气发生聚合;

4、储存介质为水溶性或与水混溶的并对其中水份有控制要求时；

5、储存介质为水溶性或与水混溶的，并对其中水份有控制要求时;

6、储存介质毒性较大或易挥发;

7、储存介质含硫，而储罐材质为碳钢，会有硫化亚铁生成，为防止硫化亚铁自燃;

8、储存介质闪点低于60℃，易燃易爆。

（一）化工罐区氮封阀装置优化改进方案本质安全设计方面

（1）非强制要求做油气密闭处理的在役储罐。

推荐采用“高效内浮盘技术+高效密封技术"，在提升储罐本质安全水平基础上，可实现罐顶 VOCs 排放值不超过 2000μmol/mol 的要求。

（2）需做油气密闭处理的在役储罐。

推荐采用低超压10%呼吸阀和阻爆轰型阻火器。由于氮封储罐具有密闭性，因此不论采用何种内浮盘技术，受浮盘泄漏以及罐壁挂油的影响，罐内气相空间油气浓度值超标情况成为客观存在。因此，对于氮封储罐，应重点关注氮封系统的密闭性、罐内氧含量的控制和群罐火灾的防控，提升氮封系统密闭性的关键在于准确控制呼吸阀的泄漏量，低超压10%呼吸阀有助于在较窄的压力控制区间内，实现这一目的，避免储罐在微正压状态下持续泄漏，在减少油气和氮气泄漏损耗的同时，同时满足无组织排放要求。阻爆轰型阻火器有助防止连通的罐区发生群罐火灾事故。

（3）需做油气密闭处理的新建储罐。

对甲 B 和乙 A 类介质推荐采用“微内压储罐+隔热措施"技术。适当将储罐的设计压力由 2kPa 提升至 4-6kPa，在投资成本略增的情况下，可大幅减少储罐“呼吸"造成的氮气和油气损耗。另外，也扩大了氮封系统压力控制区间，使储罐压力控制系统更加可靠，氮封系统更高效。

对储罐的外壁采取隔热措施，如隔热涂料、保温层、双壁储罐等技术，有利于减少储罐的“小呼吸"损耗。其中增加保温层，可减少 67%的“小呼吸"损耗；采用双壁储罐可减少 75%的呼吸损耗。

（4）非强制要求做油气密闭处理的新建储罐。

推荐采用“高效内浮盘+高效密封+铝网壳"技术。储罐铝网壳是一种采用 1.2mm 铝合金板和铝合金三角网架作为支撑结构的罐顶技术，该技术在国外的常压储罐上已经广泛应用。其技术优势在于免维护，罐顶材质全部为铝制材料，降低腐蚀风险；成本低，同尺寸铝网壳罐比钢网壳罐顶的成本更低；更轻的罐顶有助于罐壁厚度和基础方面的减少而节约投资。

为防止储罐罐顶遭直击雷烧穿发生闪爆问题，目前规范要求储罐顶板材料厚度不应小于 4mm。针对该问题，采用高效内浮盘和高效密封技术，可有效将储罐的罐内油气浓度控在爆炸下限以内。另外，也可采用抗雷击型材料，消除直击雷的击穿风险。

建议：注重储罐本质安全的提升和 VOCs 源头治理。长期来看，储罐“呼吸"造成的油气损耗、氮气损耗以及油气收集系统和处理系统的设备投入和运行维护费用造成的经济损失要大于提升储罐及其安全附件本质安全的一次性投入，因此：

a）基于储罐长周期运行和本质安全提升的考虑，建议由设计院对不同介质存储方案的投入与产出进行详细核算。

b）建议选取若干有代表性的危险化学品储罐，对相关技术进行试点应用。安工院对试点储罐的节能降耗、环保排放达标、经济性等效果进行长期跟踪，确保新技术具有普遍推广的意义。

（二）化工罐区氮封阀装置优化改进方案安全运行方面

（1）氮封系统应进行正规设计，并确保有效工作。

（2）严格落实《石油化工企业储运罐区罐顶油气连通安全技术要求（试行）》，做好运行期间储罐的罐内氧含量和油气浓度监测。

（3）定期对储罐的呼吸口等泄漏点开展检测，并对泄漏状况进行分析和评估。定期对氮封阀、呼吸阀、紧急泄压阀等安全附件进行校验，确保其完好可靠。

（三）直接作业环节方面

（1）严禁在存有危险化学品的储罐、罐顶空间，及与储罐直接相连的部件、管路进行用火作业。

（2）在罐区内可能存在易燃易爆油气泄漏的区域进行非动火施工作业时，应强化作业前的 JSA 工作，作业过程要连续监测施工区域可燃气体。作业人员要穿戴劳保用品、使用防爆工器具。

（3）储罐检维修前，应进行水洗、蒸罐、置换等处理，对有硫化亚铁自燃风险的内浮顶储罐，应进行钝化。在清罐后交付前，应检查内浮盘和密封是否存在泄漏，严格执行《关于加强内浮顶储罐检维修安全管理的紧急通知》《关于下发炼化企业内浮顶储罐清罐和内部检修作业指导意见（试行）的通知》。

（4）当储罐检维修作业内容发生变化时，应按变更管理要求重新编制、审批方案，重点对变更作业进行危害识别、风险分析。

（四）化工罐区氮封阀装置优化改进方案标准制修订方面

基于我国储罐的安全现状和环保需求，结合技术和优秀做法，建立健全储罐安全附件的标准体系。建议组织相关单位完善储罐安全附件标准体系，包括氮封阀、呼吸阀、单呼阀、紧急泄压阀、全接液浮盘与高效密封等，为提升储罐本质安全和安全管理提供依据。

（五）化工罐区氮封阀装置优化改进方案检测检验方面

开展储罐安全附件，为系统内储罐安全运行提供技术支撑。检测平台内容包括浮盘性能评估实验室、密封性能评估实验室、氮封系统效能评估实验室、罐-罐连通安全性评估实验室。氮封装置的作用是防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全，以一定的微压氮气在罐内保持一定的压力，氮封阀是设在罐顶的。

　　取压点的介质经导压管引入检测机构，反馈结构的设计使得介质直接经阀盖进入检测机构，在罐顶的罐呼吸阀能起安全作用，一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作。

　　在流量控制方面每个阀门都配有控制流量百分比的固定板孔，气体密封系统的每个阀门尺寸根据气体流量表排列，根据提供的稳定气体压力计算适应特定需要气体密封的流量。

　　氮封阀中的氮气可以起到置换装置介质、平衡系统的压力等功能，用于保持容器顶部保护气的压力恒定，一般的氮气压力是常压，主要作用在于减少挥发，如苯罐，二是防止介质与空气的反应，如碱罐，防止储罐内物料与氧接触会氧化或发生化学反应；还有可以稀释呼出气体的浓度。进罐压力一般减压至1bar。适用于各类大型储罐的气封保护系统，运行可靠，并广泛适用于石油、化工等行业。

 化工罐区氮封阀装置优化改进方案结语

该微正压氮气保护装置的应用有助于行业内部的整体发展，可推动设备制造 相关行业的发展；解决了目前原料药生产企业因开放式生产带来的环境污染及溶 媒散发的大量浪费，且较传统氮封系统更加安全可靠，并大大降低了成本，可为 企业节省资源，创造更高效益，符合国家提倡清洁生产的政策，要求。