化工液体储罐阀门选型原则

液体化工品的储存性质与石油类产品不相同，而且液体化工品种类繁多，且需求量不如石油类产品多，故液体化工品储罐的单罐容量也较小。由于液体化工品的性质的特殊性，在化工品储罐设计时，储罐的设计参数、材料、结构形式和储罐附件的设计选用也不同于石油类产品储罐。化工储罐是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分，化学品储运罐区中化学品数量大、种类多，而且大多为易燃易爆、有毒有害的介质，一旦发生事故，将给人民生命和财产安全造成严重危害或者威胁。近年来，我国化学品罐区多次发生泄漏、火灾或爆炸事故，其中有些事故造成了重大的社会影响，暴露出部分企业在安全管理、日常运行、安全设计等方面仍存在突出问题。因此，设计中做好储罐的安全设计是非常有必要的，本文就将对化工储罐几个常用安全附件设置进行简要论述。

第一、化工液体储罐阀门选型原则储罐结构形式
对于石油类产品储罐，常用的储罐形式有拱顶储罐、内浮顶储罐、外浮顶储罐等。由于液体化工品储罐单罐容量一般较小，不采用外浮顶储罐，在储罐结构形式上，也有一定的特殊结构。
1、拱顶氮封结构
对于下列特性的化工品储罐，常设置储罐氮封保护系统。
（1）毒性较大，对环境污染较大的物料；
（2）吸水性较强，容易造成物料水分增加的物料；
（3）对氧气比较敏感，容易氧化的物料；
（4）闪点较低，危险性较大的物料。

氮封保护系统，是指在物料与罐顶之间的空间内充入氮气，储罐内维持一定的压力（正压）。当储罐内的介质被泵抽出或由于外界温度降低时，该系统可以自动补入氮气，防止外界空气进入。当向储罐内充液或由于外界温度升高使储罐内压力高于氮封压力时，可以通过呼吸阀自动排放。为安全考虑，一般在罐顶部设置有紧急泄放人孔。储罐设置氮封保护系统，可以有效的隔绝空气，从而使物料不接触空气中的水分和氧气，控制物料的含水率及气相空间的含氧量，防止物料吸水和燃烧或爆炸，还可以防止物料变质。同时，氮封保护系统可以维持罐内的正压，可以减少物料的小呼吸损耗。
2、内浮顶氮封储罐
部分化工品易燃易爆的同时，毒性程度也为极度或高度危害，如苯、丙烯腈、环氧氯丙烷等介质，此类化工品可采用内浮顶加氮封结构储罐。内浮顶加氮封保护系统可进一步减少有毒气体挥发至大气中。内浮顶加氮封结构是指在内浮盘至罐顶的空间内充入氮气，使之保持一定的氮封压力。与常规成品油内浮顶储罐相比，氮封结构的内浮顶储罐无罐顶或罐壁通气孔，而在罐顶部设置呼吸阀，阻火器等。内浮顶氮封储罐可采用废弃回收，将呼吸阀呼出气体进行回收处理，防止有毒气体进入大气，污染环境。

3、低压储罐
在许多情况下，为了减少低沸点储液在储存时的蒸发损耗，常需提高储罐的储存压力。 目前，国内立式圆筒形储罐设计标准主要有SH 3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》、GB 50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》。这两个规范均规定设计压力不大于6KPa。当储罐设计压力大于2KPa而小于6KPa时，在罐壁计算时应考虑气压对罐壁厚度的影响。对于储罐储存压力大于6KPa的储罐，需根据API620《大型焊接低压储罐设计与建造》进行设计计算。对于低压储罐设计计算，主要是对抗压圈、罐壁计算、锚栓设计等方面内容。
抗压圈的设计主要是通过计算总环向力，确定所需的承压区域面积，选择推荐的承压圈结构，计算所选结构的承压区域面积，使其大于所需的面积。低压储罐罐壁厚度可通过罐体自由体分析计算罐壁经向、周向单位内力，进而通过公式计算确定罐壁厚度。锚固的设计，应根据外界载荷确定升举力，判断是否大于罐顶、罐壁及其所支撑的构件的总重，确定是否设置锚固装置。

1 化工液体储罐阀门选型原则呼吸阀
1.1 呼吸阀作用及选用原则
呼吸阀的作用：呼吸阀是用于降低储罐内挥发性液体蒸气损耗并用来保护储罐不受超压或真空破坏的安全设施，同时也有利于减少气体向外散发。
呼吸阀选用原则：①介质闪点小于60 ℃的储罐，通常应设置呼吸阀；②设置了氮封的储罐，通常应设置呼吸阀；③可燃介质呼吸阀应配置阻火器，但设置了防火型呼吸阀时除外；④呼吸阀的大小，应按储罐最大进出液量来确定，进出液量大时可选用两个呼吸阀。

1.2 呼吸阀开启压力
通气过程中，当呼吸阀的阀盘呈连续“呼出"或“吸入"状态时的压力称为呼吸阀的呼气开启压力或呼吸阀的吸气开启压力。呼吸阀开启压力范围通常为-265～+1 765 Pa。
1.3 呼吸阀的安装
呼吸阀应安装在储罐顶的高点，通常设置在罐顶中心。有毒介质储罐呼吸阀排气口不应直排大气，应集中处理或回收；易燃介质储罐呼吸阀排气口设置应符合安全要求。当储罐所在地区最冷月环境平均温度低于或等于0 ℃时，呼吸阀应有防冻功能或者应采取防冻措施。在环境温度下介质有结晶可能时，呼吸阀应采取防止结晶的措施。

2 化工液体储罐阀门选型原则阻火器
2.1 阻火器作用及安装
阻火器是一种能够通过气体、具有许多细小通道或缝隙的材料组成的阻火元件。火焰进入阻火器会被元件分成许多细小的火焰流，由于传热或器壁效应，造成火焰熄灭。易燃、可燃液体储罐呼吸阀上游应设置阻火器。需要注意的是，应根据介质在实际工况下的MESG 值和火焰传播速度来选择合适规格的阻火器，这些数据可从工艺数据表中查到，若缺少资料，则需要进行实际测试得出相关数据。
当储罐所在地区最冷月环境平均温度低于或等于0 ℃时，阻火器应有防冻功能或者应采取防冻措施。在环境温度下介质有结晶可能时，阻火器应采取防止结晶的措施。

2.2 阻火器分类
阻火器按性能分为阻爆燃型阻火器和阻爆轰型阻火器。阻爆燃型阻火器用于阻止亚声速传播的火焰蔓延；阻爆轰型阻火器用于阻止声速传播的火焰蔓延。按安装位置不同阻火器又分为管端型和普通型阻火器。阻火器按结构分为充填型阻火器、板型阻火器、金属网型阻火器、液封型阻火器和波纹型阻火器，其中，应用最多的是波纹型阻火器。

3 化工液体储罐阀门选型原则液压安全阀
3.1 液压安全阀的作用与设置
液压安全阀也是储罐一个重要的安全附件，在寒冷地区不能保证呼吸阀时刻正常工作时，应考虑设置液压安全阀。液压安全阀开启压力高出呼吸阀开启压力5%～10%。液压安全阀是在呼吸阀出现故障时保证储罐不超压的第二重安全设施，安全阀中心管应通过法兰和阻火器连接，防止火花进入储罐。其开启压力范围通常为-490～+1 960 Pa。

3.2 液压安全阀的使用与维护
在工作过程中，会出现液封油挥发的情况，因此，在经过一段时间后，应定期检查液压安全阀的工作情况，重点检查阀体有无泄漏以及液封油高度是否符合规定，否则应进行阀体加油，同时应检查液封油是否合格、封口网是否完好无损等，确保液压安全阀能正常工作。

4 化工液体储罐阀门选型原则泄压人孔
4.1 泄压人孔的作用
泄压人孔也称紧急泄压人孔，是石油化工储罐设计中经常采用的安全设施。泄压人孔一般与呼吸阀配对使用，在呼吸阀正常工作情况下，泄压人孔基本保持密封状态，储罐处于正常压力。当因意外原因造成储罐内部急剧超压时，若单独靠呼吸阀满足不了储罐紧急泄压的要求，泄压人孔的泄压盖自动顶开，进行紧急泄压，使罐内压力保持正常；或者当储罐不论何种原因发生火灾或爆炸时，应保证介质先从罐顶泄放，以确保罐体不被破坏，紧急泄压人孔可以起到储罐在事故状态下的紧急泄压作用，可以避免储罐罐底板焊缝被撕裂，以保护储罐内介质不向外泄漏。

4.2 泄压人孔设置原则
国家标准《石油化工企业设计防火标准》（GB 50160—2008）规定了采用氮气或其他气体气封的甲B 和乙类液体的储罐还应设置事故泄压设备，气封储罐在设计中通常在罐顶部设置泄压人孔。
5 罐顶人孔、透光孔
5.1 化工液体储罐阀门选型原则罐顶人孔
罐顶人孔安装在储罐罐顶，主要由短节、法兰、法兰盖、垫片及紧固件等组成。罐顶人孔一般为DN500、DN600、DN750，作为储罐检修的人员进出通道。罐顶人孔多采用常压人孔，人孔应设置在方便进出罐的位置，并且应避开罐内附件设施。

5.2 化工液体储罐阀门选型原则透光孔
透光孔同样由短节、法兰、法兰盖、垫片及紧固件等组成，一般为DN500，用于储罐安装和检修时的采光和通气。透光孔应设置在罐顶距离罐壁1 m 左右位置处，小型储罐只设置一个通光孔时，应把通光孔安装在罐顶梯子及操作平台附近，大型储罐设置两个或者两个以上透光孔时，可以沿罐顶圆周均匀进行布置。透光孔宜与人孔相对设置，但是应保证至少有一个透光孔是安装在罐顶梯子及操作平台附近的。

6化工液体储罐阀门选型原则 氮封阀
6.1 氮封阀的作用与设置
化工装置储罐多为易挥发介质，通常会设置氮封以减少有毒或易燃介质的挥发；同时氮封也阻止了外部空气进入设备内部，从而避免空气与罐内介质混合达到爆炸极限，保证了储罐的安全运行。氮封阀是控制罐内氮封压力的一种阀门。
6.2 氮封阀的应用优势
氮封阀是用来调整储罐内压力的一种自力式调节阀门，它采用压力平衡先导式，供气压力不会影响阀门动作设定值。氮封阀具有传统的自力式调节阀门的优点，同时也克服了一般自力式调节阀容易受储罐压力波动影响的缺点，在储罐氮封系统中具有明显的应用优势。

7 化工液体储罐阀门选型原则静电接地设施
7.1 静电接地设施的作用
石油化工储罐多为易燃易爆介质，在装卸、运输、生产、检查等过程中都有可能产生静电，静电有可能直接导致发生火灾甚至爆炸，造成生命和财产的重大损失。防止静电的措施有安装静电接地设施、添加抗静电剂、控制介质流速等，办法就是安装静电接地设施。
7.2 静电接地设施的设置
储罐接地用的金属接地板截面不宜小于50 mm×10 mm，长度一般大于110 mm。如果设备有保温层，接地板应伸出保温层外110 mm。接地板材质通常采用不锈钢。储罐直径大于等于2.5 m或容积大于等于50 m3时，接地点不应少于2 处，接地点应沿着设备圆周均匀布置，同时间距不大于30 m。

8 化工液体储罐阀门选型原则压力、温度、液位测量仪表
8.1 压力测量仪表
化工储罐应设置压力测量就地指示仪表和压力远传仪表。压力测量就地指示仪表与压力远传仪表分别各用一个管口，就地指示仪表的作用是可以把现场储罐的压力与DCS 远传压力进行对照，防止远传控制系统发生故障而造成超压或负压的危险。压力表安装位置应能保证储罐在最高液位时，压力表仍能准确测量气相压力，同时应便于观察和维修。

8.2 温度测量仪表
化工储罐应设置温度测量仪表，如果介质在储存过程中需要达到一定温度或工艺采取了蒸汽或热水盘管加热以防止罐内介质结晶等时，就需要同时对储罐加设温度报警设施，以防止超温或低温时事故的发生。储罐温度计宜安装在距罐底1 m 左右位置。
8.3 液位测量仪表
储罐应考虑设置两套液位测量装置，即一套远传液位计和一套就地液位计，就地液位计不得选用玻璃管液位计，当储罐所在地区最冷月环境平均温度低于或等于0 ℃时，液位计应采取防冻措施。设计中应考虑将储罐的液位、温度、压力测量信号统一传送至控制室集中显示，便于远传监控管理，在储罐工作参数异常时，能够及时发现并处理。

第四、化工液体储罐阀门选型原则结论
1、对于液体化工品储罐，根据介质特性、毒性程度要求来决定化工品储罐的结构形式。
2、化工品储罐材料选择时，应根据介质的腐蚀性、毒性程度及洁净度要求来确定化工品储罐主要钢板、浮盘及浮盘密封的材料。
3、化工品储罐常设计倒锥底及单面斜底结构，来提高储存质量。