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精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案儲罐安全管理的重要性

隨著儲罐設施向大型化、長周期化發(fā)展，罐區(qū)工藝日益復雜，同時儲罐檢修也逐漸專業(yè)化，這些變化都使得儲運設施的本質安全和安全管理顯得尤為重要。罐區(qū)工藝復雜，檢修專業(yè)化，使安全顯得尤為重要。在這樣的背景下，安全管理需加強。這項建議特別關注于VOCs治理及安全附件的風險防范，為提升儲罐的本質安全水平提供了明確的指導。

氮封是一種向儲存容器或反應器的頂部氣相空間填充氮氣的工藝，通常用于保護內部物料，防止因空氣（氧氣）存在而發(fā)生氧化、腐蝕、聚合、降解、形成爆炸性混合物等現象。

1、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案儲罐設置氮封的目的

主要有兩種目的：

  一、通過注入氮氣來實現儲罐內部氣相空間維持在一個惰性氣體密封的環(huán)境，隔絕空氣或氧氣的進入，從而使儲罐內部的氣相組分始終處在爆炸下限之下或者維持一個非爆炸性的氣體混合物，從而實現本質防爆的目的。

  二、通過注入氮氣來提高儲罐內部氣相空間的平衡壓力來降低介質物料的揮發(fā)，避免物料受氧化或污染，從而達到節(jié)能降耗的目的。

2、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案哪些儲罐需要設置氮封

（1）《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》GB 51283-2020 ：

6.2.2 單罐容積不小于 100m3的甲B、乙A液體當采用固定頂罐或低壓罐儲罐時，應采用氮氣或惰性氣體密封。

（2）《石油化工企業(yè)設計防火標準》GB 50160-2018：

6.2.2 儲存甲B、乙A類的液體，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。6.2.4A 儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣保護。

（3）《石油庫設計規(guī)范》GB50074-2014 ：

6.1.2 儲存沸點低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓大于88kpa的甲B類液體，選用低溫常壓儲罐時(無論是內浮頂還是固定頂)應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。

6.1.3 儲存沸點不低于45℃或37.8℃的飽和蒸氣壓不大于88KPA的甲B、乙A類液體，當出于特殊儲存的需要，采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐，應設置氮氣密封保護系統(tǒng)。

6.1.8 儲存I、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應設置氮封保護系統(tǒng)。

     從以上三個標準的條款要求中，可知對儲罐設置氮封的強制性要求中，精細規(guī)的要求是的，油庫規(guī)的要求次之，石化規(guī)的要求是最寬松的（只有采用內浮頂儲罐且容量不大于5000m3且同時采用了易熔材料的浮盤，三個限定條件同時滿足才需要加氮封）。

01精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案內浮頂（拱頂）儲罐安全現狀

▍ 儲罐附件的本質安全水平不足

目前，國產儲罐的安全附件如阻火器等對儲罐安全至關重要，但相關的標準和管理仍顯不足。特別是內浮盤的可靠性問題明顯存在不足。內浮盤需具備良好的密封性、穩(wěn)定性、耐火性以及可維修性，然而，市場上的一些內浮盤產品在這方面表現欠佳。例如，穩(wěn)定性不夠導致在儲罐閃爆后浮盤失穩(wěn)或失效，增加火災風險。此外，耐火性和可維修性不足也影響儲罐的安全性和檢修便利。

精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案在日常儲罐安全管理中，氮封容易存在哪些隱患以及如何安全管理呢？

1.應該設置氮封但沒有設置氮封。精細化工裝置，對于間歇操作且存在甲、乙類物質的易燃易爆危險的工藝系統(tǒng)宜采取氮氣保護措施；當采用易熔材料制作浮盤時，應設置氮氣保護等安全措施；采用固定頂罐或低壓罐時，應采用氮氣或惰性氣體密封，并采取減少日曬升溫的措施。石油化工裝置，儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐應設置氮氣保護；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。石油庫場所，儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐的單罐容量不應大于5000m3，且應設置氮封保護系統(tǒng)；容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐，應設置氮氣密封保護系統(tǒng),并應控制儲存溫度低于液體閃點5℃及以下。液化烴儲罐，例如丁二烯、苯乙烯等。

2.設置了氮封，但沒有設置泄壓措施。石化規(guī)GB50160的6.2.19條款要求，對于采用氮氣氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓設備。

3.設置了氮封，但沒有正常投用。氮封沒有投用的原因可能有企業(yè)為了降低成本停止氮氣、檢修后因疏忽未及時恢復、氮封系統(tǒng)故障等，無論什么原因安全設施停用都是違法行為。

4.氮氣管線未設置止回閥。石化規(guī)GB50160的7.2.7條款要求，連續(xù)使用的公用工程管道上應設止回閥，并在其根部設切斷閥。尤其是壓力儲罐必須設置止回閥，避免氮氣管網壓力低時，儲罐壓力高的可燃、有毒氣體倒回氮氣管網，出現其他次生事故。大檢修、氮氣用量突然增大時，有毒、可燃氣體倒灌到氮氣管網事故屢見不鮮。

5.氮氣管線入口和呼吸閥排放口過近。氮氣入口和排放口臨近，導致氮氣走短路直接排放，達不到設置氮氣密封的目的，氮封成了“掩耳盜鈴"。

6.氮封壓力不足。采用氮氣密封保護的可燃液體儲罐，其操作壓力宜為0.2kPa～0.5kPa，在表盤上標識上下限控制范圍。壓力過低，在突然低溫或者儲罐出料過快時，存在儲罐抽癟的風險。壓力過高，不但氮氣浪費，也容易導致常壓儲罐超壓。氮封的壓力表應為低壓壓力表，避免大量程壓力表使人員不能觀察實際氮氣壓力。

7.還要定期對氮氣調節(jié)閥、壓力表等定期維護，氮氣管線設置管線標識等。按照設備完好性管理制度，明確責任、程序和檢查要求，并督促落實確保氮封設置良好。定期檢測氮氣純度和露點，保證氮氣品質合格。

▍ 精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案呼吸閥與浮盤密閉性的作用

呼吸閥和浮盤的密閉性對減少油品損耗、提高氮封系統(tǒng)運行效率以及確保排放達標具有關鍵作用。對于氮封儲罐而言，其油氣濃度通常較高，因此呼吸閥的密閉性需符合標準，以確保無組織排放的合規(guī)性。

▍ 阻火器的作用

阻火器的性能對儲罐安全影響重大。若缺乏阻火器或其性能不達標，容易導致火災事故。例如，2014年揚子石化酸性水罐的事故就凸顯了阻火器在防護儲罐安全中的關鍵作用。阻火器需安裝于氣相連通支線管道和罐頂中央通氣孔等位置，以防止火災蔓延。

▍ 安全檢測與評估的建議

鑒于儲罐附件檢測評估能力的缺乏，我們建議加強對儲罐安全附件的檢測和評估工作。這包括制定明確的檢驗技術要求，提升檢測和評估能力，并對關鍵附件進行定期檢查。

▍ 儲罐技術標準的提升

在技術標準方面，當前我國標準與國際存在差距，建議提高儲罐安全附件的技術標準要求，以確保其性能達到水平。例如，對于非強制要求進行油氣密閉處理的儲罐，推薦采用“高效內浮盤技術結合高效密封技術"，以提升其本質安全水平。

▍ 油氣密閉處理技術

對需進行油氣密閉處理的儲罐，采用低超壓10%呼吸閥和阻爆轟型阻火器，有助于提升氮封系統(tǒng)的密閉性，控制罐內氧含量，并預防群罐火災。

▍ 新建儲罐技術與隔熱措施

對于新建儲罐，建議采用“微內壓儲罐+隔熱措施"技術，適當提高設計壓力以減少“呼吸"損耗，并通過隔熱措施降低“小呼吸"損耗。

▍ 鋁網殼技術與應用

對于非強制油氣密閉的儲罐，推薦使用“高效內浮盤+高效密封+鋁網殼"技術，其鋁制罐頂設計可降低成本并減少腐蝕風險。

02精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案安全運行保障措施

▍ 安全附件的定期校驗與維護

氮封系統(tǒng)必須經過專業(yè)設計，確保其正常運行，而儲罐安全附件如呼吸閥、氮封閥等需定期校驗，以確保其完好無損。

▍ 儲罐檢維修中的安全措施

在儲罐檢維修前，應進行水洗、蒸罐和置換等處理，并在檢維修作業(yè)中若發(fā)生變更，應重新評估和審批以確保安全。

03精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案標準制修訂與檢測檢驗

▍ 完善標準體系

結合技術和優(yōu)秀實踐，進一步完善儲罐安全附件的標準體系，涵蓋氮封閥、呼吸閥等關鍵組件。

▍ 檢測檢驗與認證

依托大型檢測檢驗平臺進行定期檢測與認證，保障儲罐安全附件的性能和質量，是提升儲罐安全性的關鍵步驟。

04氮封系統(tǒng)的運行與影響

▍ 氮封系統(tǒng)的重要性

氮封系統(tǒng)在提升儲罐安全、減少油品損耗以及確保環(huán)保排放達標方面起著至關重要的作用。然而，氮封儲罐的油氣濃度高，呼吸閥的密閉性需達標以確保符合排放標準。

▍ 低超壓10%呼吸閥的作用

低超壓10%呼吸閥對氮封系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著重要影響。它的引入，能有效防止儲罐在微正壓狀態(tài)下泄漏，并提升氮封系統(tǒng)的泄漏量控制能力。無需外加能源，利用被調介質自身能量為動力源。自動控制閥門介質流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置?，F已廣泛應用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產部門。閥特點：控制精度高，可比一般ZZY型直接操作型調壓閥高一倍左右。調節(jié)壓差比大（如閥前0.8MPa、閥后0.001MPa）特別適合微壓氣體控制。自力式氮封閥壓力設定在指揮器上實現，因而方便、快捷、省力省時可在運行狀態(tài)下連續(xù)設定。

二、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案零件資料：
閥體、閥蓋：HT200、ZG230～450 ZG1Cr18Ni9Ti
閥芯、閥座：1Cr18Ni9Ti 司太萊合金堆焊
填料：聚四氟乙烯
推桿、襯套：2Cr13
1、主閥
2、主閥閥芯
3、主閥執(zhí)行機構
4、節(jié)流閥
5、減壓閥
6、指揮器閥芯
7、檢測機構
8、預設彈簧
9、指揮器 

三、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案制造標準：
設計規(guī)范：GB/T 17213.1
結構長度：GB/T 12221
試驗與檢驗：ASME B16.104
法蘭連接：JB/T79、GB9112～9131、HG20592、SH3406、ANSI B16.5
產品標識：GB/T 12220
供貨規(guī)范：JB/T 7928 

四、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案技術參數：

五、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案主要外形及連接尺寸：

3、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案氮氣源及氮氣濃度要求

氮氣供應：

    通常采用制氮機、液氮儲罐或氮氣瓶等為氮封系統(tǒng)提供高純度氮氣。

氮封系統(tǒng)氮氣濃度要求：

      相關標準中未找到關于氮封系統(tǒng)氮氣濃度的具體參數要求。氮封的目的是將可燃氣體的濃度惰化到遠遠低于爆炸濃度下限，我們可以參考《GB/T 37241-2018 惰化防爆指南》中附錄A表的內容，理論上可以根據各種可燃氣體介質的極限氧濃度來選擇我們氮封的濃度值。比如苯在氮氣中的極限氧濃度為10.1%，理論上只要保證氮氣濃度大于（1-10.1%）89.9%即可。另根據工業(yè)氮氣純度要求為99.2%以上，用作保護氣體的純氮純度是99.99%，實際生產中通常采用99.2%濃度以上的氮氣源。

4、精細化工罐儲需要設置氮封系統(tǒng)設計方案氮封設置及工作原理

（1）常見氮封設置方式一：

   該氮封系統(tǒng)主要由供氮閥、 泄氮閥、呼吸閥組成。

   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閥開啟壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氮閥關閉壓力設定點時，自動關閉。

   當儲罐出液閥開啟，開始放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內注入氮氣，使罐內壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。

注意：氮封系統(tǒng)氮氣入口管線應設置止回閥，且應設置就地壓力表。

（2）常見氮封設置方式二：

   該氮封系統(tǒng)主要由供氮閥、 單呼閥、呼吸閥組成。（與方式一相比，將泄氮閥更換為單呼閥）

   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單呼閥壓力設定值時，單呼閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至單呼閥壓力設定點時，自動關閉。

    當儲罐出液閥開啟，開始放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內注入氮氣，使罐內壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。

      呼吸閥、緊急泄放閥或泄壓人孔僅在事故工況（如氮封閥失效、泄氮封失效、火災工況等）啟動，避免儲罐運行時呼吸閥頻繁動作，減少呼吸閥故障率。

（3）氮封管線布置：

     氮氣管線的入罐位置應遠離呼吸閥并伸入罐內約200mm?！豆艿纼x表流程圖設計規(guī)定》(HG 20559-1993)第6.0.3.4條款。

     氮封閥應安裝在盡量靠近罐頂入口的氮氣管線上，外取壓管線的取源點宜設在罐頂，以便檢測罐內的真實壓力。《石油化工罐區(qū)自動化系統(tǒng)設計規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3條款。

（4）氮封系統(tǒng)的壓力設定：

     采用氮封的常壓可燃液體儲罐，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。

   （如：供氮閥開啟壓力宜設為0.2kpa，關閉壓力宜設為0.5kpa。當罐內壓力低于0.2kap時，供氮閥開啟向罐內充氮；當罐內壓力達到0.5kap時，供氮閥關閉停止充氮）

注意：對于設置有泡沫滅火系統(tǒng)的儲罐，還應考慮泡沫系統(tǒng)密封玻璃的耐壓性能，避免氮封壓力過高沖破玻璃。

（5）氮封系統(tǒng)的氮氣供氣量計算：

     根據《氣封的設置》HG/T 20570.16-95：

2.0.1.1 儲罐氣封裝置的供氣量應大于或等于由于泵抽出儲罐內儲存的液體所需的補充氣量與由于外界氣溫變化而產生的儲罐內氣體冷凝和收縮所需補充的氣量之和。

     泵抽出儲罐內儲存的液體所需補充的氣量等于泵的最大輸出能力。

     儲罐內氣體冷凝和收縮所需補充的氣量參考HG/T 20570.16表2.0.1。

     兩者所需氣量相加,即得氮封裝置所需供氣量。