化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法

某化工厂储存醋酸和乙炔合成反应液的储罐液位整体出现下降，导致罐内形成负压并吸入空气，与罐内气相物质（90%为乙炔）混合形成爆炸性混合气体，遇静电火花，发生爆燃，罐内物料流出，蒸发成大量可燃爆蒸气云随风扩散，继而引发空间爆炸。案例的直接原因是爆炸性混合气体与空气混合，遇到点火源爆炸。在此情况下氮封是最常见的预防措施之一，可有效防止储罐发生火灾爆炸事故。
化工企业，特别是精细化工企业通常有两方面疑问：第一，哪些情况需要设氮封？第二，氮封如何设置？安在什么位置？多大的流量能够避免爆炸环境产生？

氮封装置（氮封阀）是由ZZDG型指挥器操作型自力式压力调节阀（这里简称供氮阀）和ZZDX型自力式微压调节阀（简称泄氮阀）及呼吸阀三大部份组成。当罐内压力升高超过设定值时，供氮阀关闭，泄氮阀打开（罐顶未设呼吸阀，或呼吸阀故障打不开），将罐内多余压力泄放。在储罐内压力降低时，泄氮阀处于关闭状态，供氮阀打开，向罐内注氮气。供氮阀阀前压力最好在1.0Mpa以下，现场压力较高时，可在供氮阀前安装一只ZZYP型自力式压力调节阀将压力减至1.0 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。

 氮封装置（氮封阀）的供（泄）氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行。在设定压力范围内，如从100mm H20需调整到50mm H20，可通过调节供氮阀顶部的调节螺丝，改变弹簧的力，即可达到需要新设定的工艺值。泄氮阀的调整也是同理。呼吸阀设定值调整：在上述设定值调整好后，为避免呼吸阀启闭频繁，呼吸阀的设定值应大于泄压设定置。

二化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法哪些情况需要设氮封
石油化工企业设计防火标准（2018年版）》（GB50160-2008）规定，当单罐容积小于或等于5000m3的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时，应设置氮气保护等安全措施；储存温度超过120℃的重油时，固定顶罐应设置氮气保护。
《精细化工企业工程设计防火标准》（GB51283-2020）规定，固定顶罐或低压罐（单罐容积不小于100m3）储存甲B、乙A类液体时，应采用氮气或惰性气体密封措施。

个别精细化工企业，由于存在早期设计不完善、常压储罐未经正规设计、或者经由其他储罐改造等情况，储罐没有设置氮封或设置不合规的情况依然存在。贮罐的氮封有两种形式均在正常运行，这两种形式的氮气的氮气来源压力均为氮气钢瓶来的氮气，氮气压力很高，但氮气管道较细，均没有减压阀，而直接进入自力式带指挥器型供氮阀，自力式带指挥器型供氮阀入口端压力一般要求保证在0.3到0.6MPa之间，入口压力低于0.3MPa会使供氮阀不起作用，贮罐的氮封压力很低，一般选型时会按照储罐的大小和每小时进出物料量来确定供氮阀和泄氮阀的管径（一般泄氮阀的管径要2倍于供氮阀的管径）对于贮槽的保护一种型式是通过与自力式氮封阀配套的安装在贮槽顶的氮封阀来控制的，该氮封阀也是由自力式调节阀厂家提供的，氮封阀的作用是配合自力式调节阀工作起到安全的作用，在压力过高时，如当贮罐的压力在+500pa时，虽然氮封阀停止进入氮气，但当贮罐继续进入物料时，贮罐的压力上升，则贮罐内的物料通过氮封阀排出气体，以维持贮罐内的气体的压力维持不超过+500pa，使贮槽不超压，当贮罐压力将低于供氮阀设定压力值时，供氮阀进入氮气以使贮罐压力不致过低。

化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法

    还有一种形式则是氮封阀与带双水封的呼吸槽配套，贮罐压力也是控制±500pa，工作原理基本同上，当压力达到+500pa时，贮罐内的气体冲破呼吸槽的水封，保持了贮罐内的压力不超过+500pa，当贮罐内的压力过低时，一方面自力式调节阀动作补充氮气到贮罐，以维持氮气压力不致过低，万一自力式调节阀故障时，呼吸槽的另一个水封起了作用，外界气体冲破另一水封进入贮罐，以维持贮罐压力不致过低到 －500pa，避免了贮罐的吸瘪。上述的形式，即防止了贮罐的正压可能带来的超压现象，也避免了贮罐负压可能带来的贮罐吸瘪现象，确保了贮罐的安全。

化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法故障分析及处理
    （1）某大芳烃装置开车初期，发现24台氮封阀工作都不正常。拆阀检查，发现氮封阀的气导阀、主阀和两个阀芯室内壁等沾了一层厚厚的污垢，经过擦拭，涂 润滑脂后能正常使用。在阀座处还发现了一些焊渣导致开车后管道内的铁锈、残存的杂物等被氮气吹到了氮封阀内，使主阀不能回到阀座上。
    （2）导压管堵塞。如果导压管堵塞，氮封阀没有反馈信号，也会造成氮气不停地向罐内补充。
    （3）弹簧弹力变小。如果气导阀、主阀和两个阀芯室不脏，而且导压管也未堵塞，应检查气导阀下面小弹簧的弹力，若弹力减小，会使氮封阀不停地补气。可以将弹簧拉长，增加其弹力。
    （4）密封圈损坏。气导阀在工作过程中动作较频繁。使密封圈经常受到阀座的冲击，导致密封圈磨损或断裂，起不到密封作用，更换密封圈即可
    （5）控制气入口与气导阀出口装反。这属于产品质量问题。结合氮封阀的工作原理图，即可作出判断。

二、化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法工艺方案

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。

三.化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法工艺流程

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。

三化工厂液体储罐氮封阀装置故障处理办法氮封如何设置
关于氮封安装，分享两种错误安装场景：一种是直接安装在呼吸阀下部短节位置（图1），另外一种是靠近呼吸阀位置直接焊接在法兰接管处（图2）。这两种场景均会导致氮气直接排出，无法起到氮封作用。若呼吸阀用在氮封罐上，建议氮气供气管的接管位置一定要远离呼吸阀接口，并由罐顶部插入贮罐内，使氮气进罐后不直接排出，从而达到氮封目的。

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).