儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案

【資料簡介】

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種罐區氮封系統，將氮封閥移至氮氣主管，氮封閥之后氮氣主管和支管即作為氮氣補壓管線，同時也作為儲罐氮封尾氣排放管線，使各儲罐之間互聯互通達到壓力平衡，從而有效避免因單個儲罐壓力變化而產生的氮氣補充或氮封尾氣排放現象，簡約投資，降低氮氣耗量，降低了罐區用氮氣的不均衡性。

闡述合理設定氮封系統中各閥(氮封閥、泄氮閥、呼吸閥)的壓力，可避免氮封失效。泄氮閥和氮封閥分別起“呼”、“吸”作用，呼吸閥僅起安全保護作用。分別從氮封系統適用工況、設計原則、供氣量計算、注意事項等方面進行了詳細闡述，通過對氮封系統的合理設計，可規避安全風險、降低事故概率。

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案本發明可實現以下效果：

儲罐區氮氣用量顯著下降，年運行成本明顯下降，預計簡約氮氣用量70%以上。首先我們需要打開閥門制氮機電控箱的電源開關，在閥門控制的電源指示燈亮了之后才能繼續進行操作；接下去我們將儲罐內積水以及空氣進行排放，在空氣儲罐壓力達0.8 MPa左右，打開冷干機電源，于是冷干機開始運行，運行之前記得我們還需要將各個控制器進行檢查，確保水和空氣已經排干凈，其次在開啟冷干機之后還需要核實出氣管道有冷氣出來，只有這樣氮封閥的冷干機才算是正常工作的；在按下制氮機“啟動”按鈕，整個閥門系統裝置開始按照設定程序運行，接下去打開放空閥，且要適度，對之前運行后在閥體內留存的劣質氮氣進行放空，這個時間大概在15-20分鐘左右，利用出口閥調節氮氣純度，在氮氣達到純度較高的時候，大約接近100％時，打開氮氣出口閥，這個時候還需要檢查的是如果氮氣純度比較低或者正在降低的情況我們還需要適當的對出口閥進行調節，關小。所有氮封儲罐通過氮氣管線聯通為一體，單儲罐液位變化不會產生系統性的大幅補氮氣和排氮封尾氣的現象，降低了罐區用氮氣的不均衡性，空分裝置規模明顯縮小，預計空分裝置規模可縮減30%以上。

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案儲罐的安全保護 

在進行儲罐頂油氣收集治理（儲罐封閉、密封、連通等）時，應保證儲罐的本質安全。

（一）儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案氮氣密封、壓力控制方案

氮氣保護系統包括氮氣源、氮氣管線、氮封裝置、罐內壓力檢測等。儲罐氮封的作用主要是為了防止儲罐出現負壓而從呼吸閥吸入空氣，以保持罐內微正壓；氮封閥正常壓力設定值宜為 0.2kPa-0.5kPa，并應避免與呼吸閥和單呼閥或控制閥等設定壓力交集，產生不必要的氮氣損耗和浪費。當罐內氣體壓力低于氮封閥開啟壓力時，氮封閥打開向罐內補入氮氣；當罐內氣體壓力達到氮封閥關閉壓力時，氮封閥關閉停止向罐內補入氮氣。

當罐內氣體壓力高于控制閥或呼閥定壓時，通過呼閥或揮發氣收集總管控制閥開啟向罐外排出氣體。呼吸閥外排壓力、緊急泄放閥定壓根據儲罐設計壓力確定。對于設計壓力為-0.5kPa～2.0kPa 的儲罐，宜采用以下控制方案:

1）在每臺儲罐上應設置氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內氣相空間壓力在 0.3kPa 左右，當氣相空間壓

4力高于 0.5kPa 時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于 0.2kPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。當氮封閥需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣。

2）當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過 1.5kPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當氮封閥事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-0.3kPa 時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣，確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5kPa）。

3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置事故泄壓設備，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0kPa）。

4）在廠區收集總管上設置在線氧分析儀，判斷儲罐氮封系統的可靠性，并滿足后續油氣處理設施的安全性。

（二）儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案儲罐附件及壓力設計

儲罐進行封閉改造后，應根據 SH/T 3007 要求增設帶阻火器呼吸閥，設置氮封的儲罐還應設置緊急泄放設施。合理設置壓力區間，從儲罐設計壓力向下排，保證各安全附件的動作壓力區間不能有交集。常壓儲罐（以設計壓力 2.0kPa 為例）附件定壓值示例見圖。對于設計壓力大于 2.0kPa 的儲罐，宜參照圖 示例邏輯設定壓力控制方案。

5帶氮封常壓儲罐（2.0kPa）各儲罐附件定壓值示例

6不帶氮封常壓儲罐（2.0kPa）各儲罐附件定壓值示例

7氮封尾氣排放總量減少，利國利民，社會效益明顯。氮封閥、限流孔板、止回閥等管線附件集中設置在氮氣總管，節約了設備投資。

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案零件材料：

閥體	ZG230～450、ZG1Cr18Ni9Ti、ZGCr18Ni12Mo2Ti
閥芯	1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
閥座	1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
閥桿	1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
膜蓋	A3、1Cr18Ni9Ti
填料	聚四氟乙烯、柔性石墨
膜片	丁腈橡膠、耐油橡膠、氟橡膠

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案 技術參數：

公稱通徑 DN(mm)	20			25	40		50	80		100	150
閥座直徑 (mm)	6	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150
額定流量系數 KV	3.2	5	8	10	20	32	50	80	100	160	250	400
壓力調節范圍 Kpa	0.5~7 5~20 15~50 30~150
公稱壓力 PN(MPa)	1.0 1.6
被調介質溫度 ( ℃ )	-20~90
流量特性	快開
調節精度 (%)	≤ 3
執行器膜片有效面積（cm2 ）	200				280				400
允許泄漏量	符合 ANSIB16.104-1976 IV 級

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案操作說明：

1、典型工況1：儲罐1進料，儲罐2不變。打開儲罐1進料閥，儲罐1內液位上升，導致儲罐1氣相空間減少，壓力升高，此時儲罐1液面以上氮封氣體被擠壓至儲罐2的氣相空間。

進料導致的儲罐區罐頂壓力小于阻火呼吸閥6開啟壓力+1750pa時，沒有氮封尾氣排放。

進料導致的儲罐區罐頂壓力大于阻火呼吸閥6開啟壓力+1750pa時，超壓部分氮封尾氣通過阻火呼吸閥6排出。

進料停止后儲罐區罐頂壓力處于高壓狀態，壓力為+1750pa，當任意儲罐出料時，儲罐區罐頂壓力逐步降低，當壓力值不小于500pa，不補充氮氣。

進料停止后儲罐區罐頂壓力處于高壓狀態，壓力為+1750pa，當任意儲罐出料時，儲罐區罐頂壓力逐步降低，當壓力值不小于500pa，不補充氮氣。當壓力值小于500pa時，自力式氮封閥5開啟，進行氮氣補充。

自力式氮封裝置調節閥主要由快速泄放閥和自力式微壓調節閥，以及壓力彈簧、指揮器、脈沖管等相關部件組成，主要用于保持容器頂部保護氣體（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，被氧化，以及容器的安全，特別適用于各類大型儲罐的氣封保護系統.

儲罐氮封系統安全保護壓力控制方案工作原理： 

當儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。當微壓調節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ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至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℃。