精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案

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。传统的氮封系统需要在每个使用点采用氮封阀、泄氮阀和安全阀，投资 成本高昂，且该系统无法保证在氮气使用高峰时各使用点的缓冲时间，因而该 系统的应用范围受到极大约束。本文介绍了一种新开发的微正压氮气保护装 置，该装置采用模块化设计，将氮气高压部分置于密闭壳体中，且增加氧含量 监测措施，减少了高压氮气的使用点及其泄漏的可能性，并在氮封管道系统末 端设置压力监测装置，根据系统压力自动补充氮气。这满足了氮气使用高峰时 各点的氮气用量，减少了低压氮封阀的使用数量，大大降低了成本，克服了传 统氮封系统装置存在的缺点。

目前，在精细化工行业和制药行业，生产过程中将使用并储存大量可燃、易燃、易爆、易挥发有机溶剂，由于密闭储存空间存在空气，经常达到爆 炸极限，若出现火花，会引发着火甚至爆炸，从而导致人员伤亡、财产损失和 环境污染，甚至还会造成社会影响。另外，精细化工行业和制药行业生产过程 中还涉及与外界空气接触而变质或与空气发生化学和（或）生物反应的物质。 因此，需要针对此类生产特点，设计一套安全、经济、可行的氮封系统，从而 避免物质泄露造成的人员伤害、财产损失、环境污染和产品污染。氮封系统是利用氮气在封闭的储罐气体空间形成一种微弱的正压装置， 设置氮封系统具有以下重要意义。

精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案

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。

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案结构与原理

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。氮封装置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ZZYP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0.3Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。

精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案

所示，传统的氮封系统装置由供氮装置和泄氮装置两部分组成。供氮装 置由指挥器和主阀两部分组成；泄氮装置由内反馈微压调节阀组成。当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力 升高，当罐内压力升至高于泄氮装置压力设定值时，液氮装置打开，向外界释放氮 气，使罐内压力下降，降至泄氮装置压力设定点时，泄氮装置自动关闭。

当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降 低，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至供氮装 置设定点时，供氮装置自动关闭。

精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案

传统的氮封系统存在以下弊端：一是需要将高压氮气（通常为0.4MPa～0.8MPa）引至每个使用点，这样增加了高压氮气泄漏的几率，易导致人员窒息事故的 发生，因此，需在每个使用点设置氮气含量 检测，增加了投资；二是由于充氮保护容器 大多属于常压容器，为避免容器超压破裂导 致易燃、易爆液体外泄，需要在每个使用点 设置安全阀或爆破片，增加了定期检测、日 常维护以及前期投入；三是该系统无法保证 在氮气使用高峰时各使用点的缓冲时间； 四是该系统在每个使用点采用氮封阀及泄氮 阀，投资成本高昂。故该系统应用范围受到 极大约束。

为克服传统氮封系统装置存在的缺点， 笔者开发了一种微正压氮气保护装置。该装 置适用于可燃、易燃、易爆、易挥发物质和挥发性较强的有毒、有害、有腐蚀性物质的 使用、储存、运输，且较传统氮封系统更加 安全可靠，并大大降低了成本。

精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案特点：
◇　无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便，又节约能源，降低成本；
◇　氮封装置供氮、泄氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行；
◇　压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作灵敏，装置工作平稳；
◇　采用无填料设计，阀杆所受摩擦力小，反应迅速，控制精度高；
◇　供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1,减压效果好，控制精度高；
◇　为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀；
◇　呼吸阀仅起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案主要参数及主要性能指标见表一                                                  表一

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案压力调节范围见表二                       表二

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案主要零件材料见表三             表三

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案外形尺寸见表四、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标准制造，如：ANSI，JIS，DIN等标准。
       2）接管根据用户需要配置

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案产品重量见表五           表五   单位：Kg

■精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案安装、维护与调试

1、精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案安装：

（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、精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案维护：

（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、精细化工原料储罐氮封阀装置优化改进方案调试

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