精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案储罐安全管理的重要性

随着储罐设施向大型化、长周期化发展，罐区工艺日益复杂，同时储罐检修也逐渐专业化，这些变化都使得储运设施的本质安全和安全管理显得尤为重要。罐区工艺复杂，检修专业化，使安全显得尤为重要。在这样的背景下，安全管理需加强。这项建议特别关注于VOCs治理及安全附件的风险防范，为提升储罐的本质安全水平提供了明确的指导。

氮封是一种向储存容器或反应器的顶部气相空间填充氮气的工艺，通常用于保护内部物料，防止因空气（氧气）存在而发生氧化、腐蚀、聚合、降解、形成爆炸性混合物等现象。

1、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案储罐设置氮封的目的

主要有两种目的：

  一、通过注入氮气来实现储罐内部气相空间维持在一个惰性气体密封的环境，隔绝空气或氧气的进入，从而使储罐内部的气相组分始终处在爆炸下限之下或者维持一个非爆炸性的气体混合物，从而实现本质防爆的目的。

  二、通过注入氮气来提高储罐内部气相空间的平衡压力来降低介质物料的挥发，避免物料受氧化或污染，从而达到节能降耗的目的。

2、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案哪些储罐需要设置氮封

（1）《精细化工企业工程设计防火标准》GB 51283-2020 ：

6.2.2 单罐容积不小于 100m³的甲B、乙A液体当采用固定顶罐或低压罐储罐时，应采用氮气或惰性气体密封。

（2）《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2018：

6.2.2 储存甲B、乙A类的液体，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。6.2.4A 储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护。

（3）《石油库设计规范》GB50074-2014 ：

6.1.2 储存沸点低于45℃或37.8℃的饱和蒸气压大于88kpa的甲B类液体，选用低温常压储罐时(无论是内浮顶还是固定顶)应设置氮气密封保护系统。

6.1.3 储存沸点不低于45℃或37.8℃的饱和蒸气压不大于88KPA的甲B、乙A类液体，当出于特殊储存的需要，采用容量小于或等于10000m³的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m³的卧式储罐，应设置氮气密封保护系统。

6.1.8 储存I、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐应设置氮封保护系统。

     从以上三个标准的条款要求中，可知对储罐设置氮封的强制性要求中，精细规的要求是的，油库规的要求次之，石化规的要求是最宽松的（只有采用内浮顶储罐且容量不大于5000m³且同时采用了易熔材料的浮盘，三个限定条件同时满足才需要加氮封）。

01精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案内浮顶（拱顶）储罐安全现状

▍ 储罐附件的本质安全水平不足

目前，国产储罐的安全附件如阻火器等对储罐安全至关重要，但相关的标准和管理仍显不足。特别是内浮盘的可靠性问题明显存在不足。内浮盘需具备良好的密封性、稳定性、耐火性以及可维修性，然而，市场上的一些内浮盘产品在这方面表现欠佳。例如，稳定性不够导致在储罐闪爆后浮盘失稳或失效，增加火灾风险。此外，耐火性和可维修性不足也影响储罐的安全性和检修便利。

精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案在日常储罐安全管理中，氮封容易存在哪些隐患以及如何安全管理呢？

1.应该设置氮封但没有设置氮封。精细化工装置，对于间歇操作且存在甲、乙类物质的易燃易爆危险的工艺系统宜采取氮气保护措施；当采用易熔材料制作浮盘时，应设置氮气保护等安全措施；采用固定顶罐或低压罐时，应采用氮气或惰性气体密封，并采取减少日晒升温的措施。石油化工装置，储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护；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。石油库场所，储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐的单罐容量不应大于5000m3，且应设置氮封保护系统；容量小于或等于10000m3的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m3的卧式储罐，应设置氮气密封保护系统,并应控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。液化烃储罐，例如丁二烯、苯乙烯等。

2.设置了氮封，但没有设置泄压措施。石化规GB50160的6.2.19条款要求，对于采用氮气气封的甲B、乙类液体的储罐还应设置事故泄压设备。

3.设置了氮封，但没有正常投用。氮封没有投用的原因可能有企业为了降低成本停止氮气、检修后因疏忽未及时恢复、氮封系统故障等，无论什么原因安全设施停用都是违法行为。

4.氮气管线未设置止回阀。石化规GB50160的7.2.7条款要求，连续使用的公用工程管道上应设止回阀，并在其根部设切断阀。尤其是压力储罐必须设置止回阀，避免氮气管网压力低时，储罐压力高的可燃、有毒气体倒回氮气管网，出现其他次生事故。大检修、氮气用量突然增大时，有毒、可燃气体倒灌到氮气管网事故屡见不鲜。

5.氮气管线入口和呼吸阀排放口过近。氮气入口和排放口临近，导致氮气走短路直接排放，达不到设置氮气密封的目的，氮封成了“掩耳盗铃"。

6.氮封压力不足。采用氮气密封保护的可燃液体储罐，其操作压力宜为0.2kPa～0.5kPa，在表盘上标识上下限控制范围。压力过低，在突然低温或者储罐出料过快时，存在储罐抽瘪的风险。压力过高，不但氮气浪费，也容易导致常压储罐超压。氮封的压力表应为低压压力表，避免大量程压力表使人员不能观察实际氮气压力。

7.还要定期对氮气调节阀、压力表等定期维护，氮气管线设置管线标识等。按照设备完好性管理制度，明确责任、程序和检查要求，并督促落实确保氮封设置良好。定期检测氮气纯度和露点，保证氮气品质合格。

▍ 精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案呼吸阀与浮盘密闭性的作用

呼吸阀和浮盘的密闭性对减少油品损耗、提高氮封系统运行效率以及确保排放达标具有关键作用。对于氮封储罐而言，其油气浓度通常较高，因此呼吸阀的密闭性需符合标准，以确保无组织排放的合规性。

▍ 阻火器的作用

阻火器的性能对储罐安全影响重大。若缺乏阻火器或其性能不达标，容易导致火灾事故。例如，2014年扬子石化酸性水罐的事故就凸显了阻火器在防护储罐安全中的关键作用。阻火器需安装于气相连通支线管道和罐顶中央通气孔等位置，以防止火灾蔓延。

▍ 安全检测与评估的建议

鉴于储罐附件检测评估能力的缺乏，我们建议加强对储罐安全附件的检测和评估工作。这包括制定明确的检验技术要求，提升检测和评估能力，并对关键附件进行定期检查。

▍ 储罐技术标准的提升

在技术标准方面，当前我国标准与国际存在差距，建议提高储罐安全附件的技术标准要求，以确保其性能达到水平。例如，对于非强制要求进行油气密闭处理的储罐，推荐采用“高效内浮盘技术结合高效密封技术"，以提升其本质安全水平。

▍ 油气密闭处理技术

对需进行油气密闭处理的储罐，采用低超压10%呼吸阀和阻爆轰型阻火器，有助于提升氮封系统的密闭性，控制罐内氧含量，并预防群罐火灾。

▍ 新建储罐技术与隔热措施

对于新建储罐，建议采用“微内压储罐+隔热措施"技术，适当提高设计压力以减少“呼吸"损耗，并通过隔热措施降低“小呼吸"损耗。

▍ 铝网壳技术与应用

对于非强制油气密闭的储罐，推荐使用“高效内浮盘+高效密封+铝网壳"技术，其铝制罐顶设计可降低成本并减少腐蚀风险。

02精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案安全运行保障措施

▍ 安全附件的定期校验与维护

氮封系统必须经过专业设计，确保其正常运行，而储罐安全附件如呼吸阀、氮封阀等需定期校验，以确保其完好无损。

▍ 储罐检维修中的安全措施

在储罐检维修前，应进行水洗、蒸罐和置换等处理，并在检维修作业中若发生变更，应重新评估和审批以确保安全。

03精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案标准制修订与检测检验

▍ 完善标准体系

结合技术和优秀实践，进一步完善储罐安全附件的标准体系，涵盖氮封阀、呼吸阀等关键组件。

▍ 检测检验与认证

依托大型检测检验平台进行定期检测与认证，保障储罐安全附件的性能和质量，是提升储罐安全性的关键步骤。

04氮封系统的运行与影响

▍ 氮封系统的重要性

氮封系统在提升储罐安全、减少油品损耗以及确保环保排放达标方面起着至关重要的作用。然而，氮封储罐的油气浓度高，呼吸阀的密闭性需达标以确保符合排放标准。

▍ 低超压10%呼吸阀的作用

低超压10%呼吸阀对氮封系统的稳定运行有着重要影响。它的引入，能有效防止储罐在微正压状态下泄漏，并提升氮封系统的泄漏量控制能力。无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源。自动控制阀门介质流量，使阀后压力保持恒定的压力稳定装置。现已广泛应用于连续送气的天然气采输，城市煤气以及冶金、石油、化工等工业生产部门。阀特点：控制精度高，可比一般ZZY型直接操作型调压阀高一倍左右。调节压差比大（如阀前0.8MPa、阀后0.001MPa）特别适合微压气体控制。自力式氮封阀压力设定在指挥器上实现，因而方便、快捷、省力省时可在运行状态下连续设定。

二、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案零件资料：
阀体、阀盖：HT200、ZG230～450 ZG1Cr18Ni9Ti
阀芯、阀座：1Cr18Ni9Ti 司太莱合金堆焊
填料：聚四氟乙烯
推杆、衬套：2Cr13
1、主阀
2、主阀阀芯
3、主阀执行机构
4、节流阀
5、减压阀
6、指挥器阀芯
7、检测机构
8、预设弹簧
9、指挥器 

三、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案制造标准：
设计规范：GB/T 17213.1
结构长度：GB/T 12221
试验与检验：ASME B16.104
法兰连接：JB/T79、GB9112～9131、HG20592、SH3406、ANSI B16.5
产品标识：GB/T 12220
供货规范：JB/T 7928 

四、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案技术参数：

五、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案主要外形及连接尺寸：

3、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案氮气源及氮气浓度要求

氮气供应：

    通常采用制氮机、液氮储罐或氮气瓶等为氮封系统提供高纯度氮气。

氮封系统氮气浓度要求：

      相关标准中未找到关于氮封系统氮气浓度的具体参数要求。氮封的目的是将可燃气体的浓度惰化到远远低于爆炸浓度下限，我们可以参考《GB/T 37241-2018 惰化防爆指南》中附录A表的内容，理论上可以根据各种可燃气体介质的极限氧浓度来选择我们氮封的浓度值。比如苯在氮气中的极限氧浓度为10.1%，理论上只要保证氮气浓度大于（1-10.1%）89.9%即可。另根据工业氮气纯度要求为99.2%以上，用作保护气体的纯氮纯度是99.99%，实际生产中通常采用99.2%浓度以上的氮气源。

4、精细化工罐储需要设置氮封系统设计方案氮封设置及工作原理

（1）常见氮封设置方式一：

   该氮封系统主要由供氮阀、 泄氮阀、呼吸阀组成。

   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阀开启压力设定值时，泄氮阀打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至泄氮阀关闭压力设定点时，自动关闭。

   当储罐出液阀开启，开始放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮阀开启，向储罐内注入氮气，使罐内压力上升，升至供氮阀压力设定点，自动关闭。

注意：氮封系统氮气入口管线应设置止回阀，且应设置就地压力表。

（2）常见氮封设置方式二：

   该氮封系统主要由供氮阀、 单呼阀、呼吸阀组成。（与方式一相比，将泄氮阀更换为单呼阀）

   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单呼阀压力设定值时，单呼阀打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至单呼阀压力设定点时，自动关闭。

    当储罐出液阀开启，开始放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮阀开启，向储罐内注入氮气，使罐内压力上升，升至供氮阀压力设定点，自动关闭。

      呼吸阀、紧急泄放阀或泄压人孔仅在事故工况（如氮封阀失效、泄氮封失效、火灾工况等）启动，避免储罐运行时呼吸阀频繁动作，减少呼吸阀故障率。

（3）氮封管线布置：

     氮气管线的入罐位置应远离呼吸阀并伸入罐内约200mm。《管道仪表流程图设计规定》(HG 20559-1993)第6.0.3.4条款。

     氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的氮气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶，以便检测罐内的真实压力。《石油化工罐区自动化系统设计规范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3条款。

（4）氮封系统的压力设定：

     采用氮封的常压可燃液体储罐，其操作压力宜为0.2kpa-0.5kpa；其他设置有呼吸阀的储罐，其操作压力宜为1Kpa～1.5KPa。

   （如：供氮阀开启压力宜设为0.2kpa，关闭压力宜设为0.5kpa。当罐内压力低于0.2kap时，供氮阀开启向罐内充氮；当罐内压力达到0.5kap时，供氮阀关闭停止充氮）

注意：对于设置有泡沫灭火系统的储罐，还应考虑泡沫系统密封玻璃的耐压性能，避免氮封压力过高冲破玻璃。

（5）氮封系统的氮气供气量计算：

     根据《气封的设置》HG/T 20570.16-95：

2.0.1.1 储罐气封装置的供气量应大于或等于由于泵抽出储罐内储存的液体所需的补充气量与由于外界气温变化而产生的储罐内气体冷凝和收缩所需补充的气量之和。

     泵抽出储罐内储存的液体所需补充的气量等于泵的最大输出能力。

     储罐内气体冷凝和收缩所需补充的气量参考HG/T 20570.16表2.0.1。

     两者所需气量相加,即得氮封装置所需供气量。