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精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案 |
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| 詳細介紹 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案 某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應液的儲罐液位整體出現下降，導致罐內形成負壓并吸入空氣，與罐內氣相物質（90%為乙炔）混合形成爆炸性混合氣體，遇靜電火花，發(fā)生爆燃，罐內物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風擴散，繼而引發(fā)空間爆炸。常壓內浮頂儲罐是石油化工企業(yè)包括庫區(qū)最常見的一個罐體類型，其儲存介質通常為甲B、乙類的液體，雖然稱呼為常壓儲罐，但是其內部氣相空間的壓力也是頻繁波動的，其壓力波動的來源通常包括物料裝卸帶來的氣相空間體積的變化，以及外界環(huán)境對于罐體氣相溫度帶來的變化，專業(yè)名詞稱呼為大呼吸和小呼吸。
既然存在氣相壓力的波動，那么就需要對氣相壓力進行無級變速式的調節(jié)。早期建設的儲罐一般是在罐壁四周的上方設置排放口，和大氣互通，后來為了減少大氣VOC的排放，更多地儲罐安裝了呼吸閥、單呼閥，甚至密閉油氣回收設施等。這種技術上的改進帶給常壓儲罐的一個典型特性，就是儲罐內部氣相空間的壓力特性不斷增強，基于此，為了解決這種越來越顯著的壓力特性，一系列的泄壓設施被用來解決此類問題。其中呼吸閥是一類，屬于常規(guī)泄壓設施，也可以稱為非緊急泄壓設施。自然另一類就是緊急泄壓設施了。標準規(guī)范上常常提及的“緊急泄放人孔"“事故泄壓設備"“緊急泄放閥"等，都是同一個東西。為了寫作方便，以下統(tǒng)一用“緊急泄壓人孔"術語來代替。 案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合，遇到點火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災爆炸事故。 化工企業(yè)，特別是精細化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設氮封？第二，氮封如何設置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產生？
《石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當單罐容積小于或等于5000m3的內浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應設置氮氣保護。 《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。 個別精細化工企業(yè)，由于存在早期設計不完善、常壓儲罐未經正規(guī)設計、或者經由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設置氮封或設置不合規(guī)的情況依然存在。氮封裝置是本廠自主開發(fā)、研制的一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，主要用于保持容器頂部保護氣（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全。該產品具有節(jié)能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。廣泛應用于石油、化工等行業(yè)。產品特點：無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便，又節(jié)約能源，降低成本；·氮封裝置供氮、泄氮壓力設定方便，可在連續(xù)生產的條件下進行；·壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作靈敏，裝置工作平穩(wěn)；·采用無填料設計，閥桿所受摩擦力小，反應迅速，控制精度高；·供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1,減壓效果好，控制精度高；·為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥；·呼吸閥僅起安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。 氮封裝置由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內反饋的壓開型微壓調節(jié)閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH2O.通過氮封裝置控制。 當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氮裝置壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內壓力上升，當罐內壓力上升至供氮裝置自動關閉。
精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案 氮封裝置主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內物料不被氮化及儲罐安全。氮封裝置由ZZYVP微壓供氮閥及ZZV微壓泄氮閥兩大部分組成。泄氮閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。當儲罐內壓力升高至設定壓力時，泄氮閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節(jié)閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYVP型壓力調節(jié)閥將壓力調節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。
由于本篇文章重點是寫緊急泄壓人孔相關的內容，也就是偏重于儲罐內部氣相壓力的正壓特性，對于負壓及真空特性，和本篇文章關系不大，涉及到的我會一筆帶過。提前聲明一下，防止引起大家的誤解。好了，下面開始進入正題。我們知道常壓固定頂儲罐（包含內浮頂）其罐內氣相上方的壓力上升主要來源于兩個因素：第一就是物料在進罐過程中導致的氣相空間體積變化而引起壓力變化，第二就是外界環(huán)境因素（溫升、日曬等）引起的罐內氣相空間溫度變化而引起的壓力變化。根據理想氣體狀態(tài)方程的三大定律： 依據《SH/T 3007-2014 石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》第5.1.6條的規(guī)定，可知呼吸閥所解決的壓力源主要就是大呼吸（物料進罐）和小呼吸（儲罐溫升）所帶來的氣相壓力增加。 也就是說，對于呼吸閥來說，從原生的設計階段開始，其呼吸量的計算和設備選型都是基于這兩種常規(guī)的呼吸（大呼吸和小呼吸）來設定的。但是凡事總有例外，如果儲罐氣相空間出現了第三種壓力急劇增大的情景，導致原有的呼吸閥即使在100%的開度下也無法及時泄放增大的氣壓，就會帶來潛在的罐體撕裂的風險后果。那么這第三種壓力急劇增大的情景又是什么呢？主要有兩類場景：氮封失效和外部火災。我們先說第一類：氮封失效。 對于固定頂類的儲罐（包括內浮頂儲罐），尤其是涉及到易燃易爆有毒介質的固定頂儲罐，都會設計氮封系統(tǒng)的（具體哪些儲罐設置氮封，可參考我之前寫的這篇文章《罐區(qū)VOC改造閃爆事故思考：儲罐氮封的最大意義到底是什么》）。對于帶氮封的儲罐來說，所謂的氮封失效，專指氮封閥（包括各類型的調節(jié)閥）無法關閉，導致氮氣源源不斷地進入儲罐內部氣相空間。這種場景就會導致儲罐內部的氣相空間壓力不斷增加，如果沒有有效地泄壓措施，就會超過儲罐的設計壓力，造成儲罐撕裂。針對這種情況應該怎么辦呢？標準中給出的答案是增加緊急泄壓人孔。
■精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案產品特點 氮封裝置的供（泄）氮壓力設定方便，且可在連續(xù)生產的條件下進行；氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達132倍，壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。
精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案自力式氮封閥 產品特點（1）不用外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源。
■精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案主要零件材質 閥體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12No2Ti ■精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案技術參數
三、精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案自力式氮封閥 主要技術參數
四、精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案自力式氮封閥 主要外形圖
五、精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案自力式氮封閥 主要外形尺寸
三精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案氮封如何設置
關于氮封安裝，分享兩種錯誤安裝場景：一種是直接安裝在呼吸閥下部短節(jié)位置（圖1），另外一種是靠近呼吸閥位置直接焊接在法蘭接管處（圖2）。這兩種場景均會導致氮氣直接排出，無法起到氮封作用。 若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內，使氮氣進罐后不直接排出，從而達到氮封目的。大部分工廠設置氮封多采用自力調節(jié)閥或者壓力控制閥，關于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。同時有些儲罐因介質含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮氣管線，防止氮封失效。
一、精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案選擇安裝位置1.1 確定用途：首先需要確定貯罐氮封裝裝置的用途，如存儲糧食、化學品、藥品、生物制品等。 1.2 環(huán)境條件：貯罐氮封裝裝置的安裝位置應滿足以下條件：室溫控制在0-40℃之間，對外部氣體的污染不大，通風情況良好，不受陽光直射、雨淋、水泡、寒冷等影響。 1.3 地面條件：貯罐氮封裝裝置的安裝位置需要平整、干燥、無裂縫、無洪水、無浸漬、無漏水等情況。
二、精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案接口連接方法2.1 檢查貯罐接口：在安裝貯罐氮封裝裝置前，應檢查貯罐接口的形狀、尺寸和材質，確定與設備接口匹配。 2.2 防爆閥接口連接：在連接防爆閥時須接頭兩端必須帶有彈性密封圈。連接過程中不得彎曲扭曲，閥蓋連接不得露鋒，尤其是勿將法蘭墊片用于壓扁連接處。 2.3 液位計及低液位保護接口連接：液位計及低液位保護的連接必須牢固。
三、精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案安裝步驟3.1 安裝貯罐氮封裝裝置前，應檢查設備的各部件是否完好，無損壞、脫落、銹蝕、變形等情況。 3.2 組裝前應清理各部位和管路內部殘余物質，特別是禁止使用含油脂的清洗液，以免影響氮氣質量。 3.3 組裝過程中應將電纜、傳感器線等全部擰緊，連接好氣路及電路。 3.4 連接氮源，開啟氣源，并打開氣路球閥，觀察電子流量計、壓差儀、氮氣氣壓表等顯示指示器的狀態(tài)，確保氮氣正常輸出。 3.5 連接接收設備，啟動貯罐氮封裝裝置，進行試運行，調整完畢后進行正式生產。
【精細化工儲罐氮封閥裝置優(yōu)化方案結語】 本文針對貯罐氮封裝裝置的安裝，從選擇安裝位置、接口連接方法、安裝步驟等方面進行了詳細介紹。用戶在使用該設備時，應按照本文所述步驟進行正確的安裝和使用，以保障設備的正常運行和提高生產效率。 |
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