化工液體儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案

介紹了化工標(biāo)準(zhǔn)和美國石油協(xié)會(API)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于常壓儲罐氮封系統(tǒng)的工藝設(shè)計,通過對氮氣消耗量計算原理,系統(tǒng)連鎖控制要求以及儲罐安全附件設(shè)置要求進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)兩者的異同點.結(jié)合內(nèi)蒙古某地甲醇儲罐工程實例,通過兩種標(biāo)準(zhǔn)對氮封系統(tǒng)的供氣量進(jìn)行計算,并對結(jié)果進(jìn)行了分析討論,指出了適用于國內(nèi)的較為準(zhǔn)確的設(shè)計方法,為其他工程類似的設(shè)計提供理論計算依據(jù).儲罐廣泛應(yīng)用于流體工業(yè)，用于儲存原料、成品及中間產(chǎn)品，在保證裝置安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、提高整體管理水平等方面具有不可替代的作用，國家戰(zhàn)略儲備也離不開各種類型的儲罐。

化工液體儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案

工業(yè)儲罐一般為鋼制儲罐，根據(jù)儲存介質(zhì)特性及儲存溫度、壓力等參數(shù)選擇碳鋼、低溫鋼、不銹鋼等材料，其他材質(zhì)如玻璃鋼、塑料等由于防火、抗壓等因素，不予考慮。本申請公開了一種化工液體罐區(qū)氮封氣循環(huán)利用系統(tǒng)，包括壓縮機、氮氣冷凍干燥系統(tǒng)、氮氣暫存罐、壓力調(diào)節(jié)閥以及化工液體儲罐，化工液體儲罐上設(shè)有第一壓力檢測器，化工液體儲罐的氮氣呼出口與壓縮機的進(jìn)氣口由管路連接相連，壓縮機的出氣口與氮氣冷凍干燥系統(tǒng)的進(jìn)氣口由管路連接，氮氣冷凍干燥系統(tǒng)的出氣口與氮氣暫存罐的進(jìn)氣口由管路連接，氮氣暫存罐的出氣口通過壓力調(diào)節(jié)閥與化工液體儲罐的氮氣進(jìn)口由管路連接；第一壓力檢測器與壓縮機信號連接。本實用新型將化工液體儲罐上的氮封氣回收利用，不再向環(huán)境排放帶有VOCs的氮氣，省去后處理設(shè)備的同時減少大氣污染。

化工液體儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案儲罐按結(jié)構(gòu)形式分為：球罐、臥罐、拱頂罐、外浮頂罐及內(nèi)浮頂罐。

1 儲罐

1.1 球罐

球罐為大容量、承壓的球形儲存容器，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等流程工業(yè)，常用于作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲存容器。也可作為壓縮氣體（空氣、氧氣、氮氣、城市煤氣等）的儲罐。

球罐用于常溫、低溫或深冷儲存。一般用于儲存溫度下飽和蒸汽壓大于大氣壓的物料。

常溫球罐，如液化石油氣、氮、煤氣、氧等球罐。

此類球罐的壓力較高，取決于液化氣的飽和蒸汽壓或壓縮機的出口壓力。常溫球罐的設(shè)計溫度大于-20℃。

低溫球罐， 這類球罐的設(shè)計溫度低于或等于-20℃，一般不低于-100℃。

深冷球罐，設(shè)計溫度-100℃以下往往在介質(zhì)液化點以下儲存，壓力不高，有時為常壓。由于對保冷要求較高，常采用雙層球殼。

1.2 臥罐

臥罐容積較?。ㄒ话愣夹∮?100 m3），占地面積大。主要用于酸堿等化學(xué)品的儲存，在生產(chǎn)裝置內(nèi)也常用于小容量的其他介質(zhì)（儲存溫度下飽和蒸汽壓大于或等于大氣壓的物料）的儲存。臥罐筒體軸向與地面平行,常用鞍式支座,一般為帶壓力儲存,可承受較高的正壓和負(fù)壓，屬壓力容器。

1.3 拱頂罐

拱頂儲罐是指罐頂為球冠狀、罐體為圓柱形的一種鋼制容器。拱頂儲罐制造簡單、造價低廉，所以在國內(nèi)外許多行業(yè)應(yīng)用廣泛，容積為1000 ~10000m3，國內(nèi)拱頂儲罐的最大容積已經(jīng)達(dá)到30000m3。

拱頂罐一般為低壓力儲罐或常壓儲罐，廣泛應(yīng)用于流體工業(yè)，常用于乙B和丙類液體，也可用于有特殊儲存需求的甲B和乙A類液體儲存，國外也有用于大型LNG深冷儲存。大型酸堿儲罐有時也可選用拱頂罐。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下的密閉容器中，當(dāng)達(dá)到氣液兩相平衡時氣液分界面上的蒸汽壓，它隨溫度而變化。對于液化石油氣和液化天然氣之類，都不是純凈物，而是一種混合物，此時的飽和蒸汽壓與混合比例有關(guān)，可根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律進(jìn)行計算。

1.4 浮頂罐

浮頂儲罐是由漂浮在介質(zhì)表面上的浮頂和立式圓柱形罐壁所構(gòu)成。浮頂隨罐內(nèi)介質(zhì)儲量的增加或減少而升降，浮頂外緣與罐壁之間有環(huán)形密封裝置，罐內(nèi)介質(zhì)始終被內(nèi)浮頂直接覆蓋，減少介質(zhì)揮發(fā)。浮頂罐常用于儲存溫度下飽和蒸汽壓低于大氣壓的甲B和乙A類液體儲存。浮頂罐分為內(nèi)浮頂罐及外浮頂罐。

外浮頂罐，通常用于存儲諸如原油、汽油或煤油等有揮發(fā)性的石油產(chǎn)品儲罐的敞口的圓柱形鋼制儲罐內(nèi)，相對于無浮頂?shù)墓绊敼迊碚f沒有蒸發(fā)的空間。不僅減少產(chǎn)品蒸發(fā)損失，同時減少了環(huán)境污染，降低了易燃介質(zhì)與空氣混合形成爆炸氣體的危險性。

化工液體儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案

儲罐殼體與外浮頂浮盤之間存在100～500 mm的間隙以保證運行過程中不會卡盤。使用邊緣密封系統(tǒng)以減少邊緣蒸發(fā)，在浮頂上有中央排水系統(tǒng)以保證雨雪天積水可以順利排出，避免沉盤事故?？扇家后w儲罐氮封系統(tǒng)呼吸閥的選型、供氮系統(tǒng)供氮能力的計算以及排氣過程可燃液體損失量的評估,提出了對不同沸點可燃液體氮封系統(tǒng)的設(shè)計原則及降低介質(zhì)損失的方法。氮封裝置的作用是防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮氣在罐內(nèi)保持一定的壓力，氮封閥是設(shè)在罐頂?shù)摹！?/p>

　　氮封裝置取壓點的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機構(gòu)，反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略大于供氮閥的壓力設(shè)定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作。

　　在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔，氣體密封系統(tǒng)的每個閥門尺寸根據(jù)氣體流量表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計算適應(yīng)特定需要氣體密封的流量。氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，化工液體儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案主要作用    

       一是在于減少揮發(fā)，如苯罐，　　

　　二是防止介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐，防止儲罐內(nèi)物料與氧接觸會氧化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；還有可以稀釋呼出氣體的濃度。進(jìn)罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)，運行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。

工藝裝置及運行過程風(fēng)險分析,得出目前甲醇儲罐氣相空間存在爆炸性混合氣體原因,從而可知甲醇罐區(qū)存在重大安全隱患,必須立即整改,進(jìn)而通過增加氮封裝置,并對氮封裝置結(jié)構(gòu)及工作過程進(jìn)行系統(tǒng)分析,總結(jié)分析出該裝置安全*特性以及氮封裝置投運后對提高甲醇罐區(qū)安全運行并有效降低事故風(fēng)險等級提供有力保障.