化工储罐氮封装置阀门设计选型分析

本实用新型通过先导阀来控制主阀的开和关。当储罐压力低于设定值时，先导阀打开，从而使主阀打开；当储罐压力达到设定点压力时，先导阀关闭，主阀随之关闭。主阀的开和关的动力来自于阀前压力，因此可以使主阀紧密关闭。阀前压力变动不会影响到阀后压力；配备不同的阀芯尺寸和阀体尺寸以及接口尺寸，能够应用在不同流量要求的工况条件，确保能以最快的速度和最大流量向储罐补氮;采用引压管(内取压或外取压)将储罐压力导入膜片腔，可以实时精确地感应储罐的压力，设定点即为关闭点；　化工储罐内部介质排空后，应关闭进出口阀门或加盲板切断与之相连的管道和设备，并设置明显的切断标志。对于含有易燃、腐蚀性、毒性或窒息性介质的化工储罐，必须进行更换、中和、消毒、清洗和其他处理，然后在处理后进行分析和检查。分析结果应符合相关规范和标准的规定。易燃介质严禁置换空气。

氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于0.5KPa时，氮封阀开启，开始补充氮气，保证储罐在正常运行过程中不吸进空气，防止形成爆炸性气体。储罐氮封系统装置使用的氮气纯度不宜低于99.96%，氮气压力宜为0.2~0.6MPa。

当罐内压力超过1.1KPA（G）时,泄氮阀工作,确保罐顶压力低于1KPA(G).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。

氮封阀主要安装在储罐顶部,用于维持储罐的微正压,隔离物料与外界的接触,防止挥发性有机物或可燃易爆,有毒气体的排放和浪费,保护环境和人身安全,防止储罐形成负压遭到损坏,保证储罐安全.当压力下降时,往储罐里补充氮气,压力升高时,停止供应氮气.与呼吸阀(带阻火器),紧急泄放阀等组成一个氮封保护系统.当膜片感应到储罐压力低于设定压力值时，弹簧将先导阀阀芯向下顶离先导阀阀体，先导阀阀体内腔的气压经先导阀泄压管导出至出气部后，先导阀瞬间失压，因先导阀阀体上进气端的孔径小于出气端的孔径，这样先导阀失压时主阀进气端的气压大于先导阀阀体内腔的气压，进气部的气压将主阀阀芯向上顶开，主阀被打开，向储罐补充氮气。

二、化工储罐氮封装置阀门设计选型分析工艺方案

1.内浮顶储罐改造

1）封堵储罐罐壁（顶）的通气口。

2）核算罐顶呼吸阀是否满足设置氮封后的需求。呼吸阀的数量及规格按照《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007-2007确定（见表一）。呼吸量除满足储罐的大、小呼吸外，还应考虑氮封阀不能关闭时的进气量等因素。

3）在储罐罐顶增加氮气接入口和引压口。为确保压力取值的准确性，两开口之间的距离不宜小于1m。

4）量油孔应加导向管，确保量油作业时不影响氮封压力。

5）储罐罐顶增加紧急泄压人孔接口。

1 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析呼吸阀

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 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析阻火器

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化工储罐氮封装置阀门设计选型分析 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 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析泄压人孔

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 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析罐顶人孔、透光孔

5.1 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 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 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析氮封阀

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化工储罐氮封装置阀门设计选型分析 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，的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 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析压力、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。

三.化工储罐氮封装置阀门设计选型分析工艺流程

1）在每台储罐上设置先导式氮封阀组和限流孔板旁路，正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力在0.5KPa左右，当气相空间压力高于1KPa时，氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于0.5KPa时，氮封阀开启，开始补充氮气；当氮封阀需要检修或故障时，使用限流孔板旁路给储罐内补充氮气，压力高于1KPa时，通过泄氮阀及带阻火器的呼吸阀外排。

2）当氮封阀事故失灵不能及时关闭，造成罐内压力超过1Kpa时，通过泄氮阀及带阻火器的呼吸阀外排；当氮封阀事故失灵不能及时开启时，造成罐内压力降低至-1Kpa时，通过带阻火器呼吸阀向罐内补充空气，确保罐内压力不低于储罐的设计压力低限（-1Kpa）。

3）为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，应在储罐上设置紧急泄放阀，紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限（2.0Kpa）。

4）当需要使用限流孔板旁路补充氮气时，流量宜等于油品出罐流量.

5）若在相同油品储罐之间设置有气相联通管道，每台储罐出口均应设置阻火器，以防止事故扩大。

6）阻火器应选用安全性能满足要求的产品，且阻力降不应大于0.3KPa。

化工储罐氮封装置阀门设计选型分析安装使用与维护

1、安装:

(1)安装前,检查整机零件是否缺损或者松动,对管道应进行清洗,介质流向应与阀体箭头指向一致。

(2)为便于现场维修与操作,阀四周应留有适当的空间。

(3)阀门应正立垂直安装在水平管道上,阀体与管道的法兰连接,要注意轴度,并应安装在环境温度不超过-25~55°C的场合使用。

2、化工储罐氮封装置阀门设计选型分析使用

(1)开启阀前截止阀,使介质缓慢流入阀体

(2)拧开指挥器护罩,松开指挥器调节螺钉

(3)调节指挥器主弹簧,使阀后压力至设定值

(4)固定指挥器调节螺钉,装好护罩,调压阀即可开始工作

(5)不用时,关闭阀前截止阀

3、化工储罐氮封装置阀门设计选型分析维护

(1)拆卸阀门时,要保护好精密零件的表面,拆装阀座时,要使用专用工具

(2)阀芯与阀座,不管修理或者更换,密封面都必须进行研磨

(3)弹簧若有裂缝迹象,必须更换

(4)密封垫片与0型圈每次检修时全部更换,膜片根据检查结果而定。

(5)阀门平时维护,只有观察阀后导压器上的压力表是否符合设计值要求即可。另外若发现各连接处有渗漏可     拧紧螺母与螺钉或更换密封垫片与0型圈。

9 化工储罐氮封装置阀门设计选型分析结束语

作为油品和各种化学品的储存容器，储罐在化工生产中发挥着重要作用，随着化工技术发展及装置大型化，储罐设计制造也在朝着大型化方向发展，倘若发生事故，储罐越大，对周围环境及人员生命安全的危害程度也越大。因此，储罐设计、制造及运行中要尽可能从本质上保证储罐的安全，除了要保证设备强度及刚度满足要求外，还应考虑各种安全附件的正确设置，从而做到储罐能真正的安全运行。