化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案

不同物料的混合攪拌及相互接觸反應(yīng)，是大部分化工生產(chǎn)企業(yè)中工序，而大部分的攪拌都是在特制的罐內(nèi)進(jìn)行。化工生產(chǎn)車間中生產(chǎn)用罐及物料的工藝安全設(shè)計(jì)，氮封壓力的設(shè)定，呼吸、泄爆及部分安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)。隨著我們國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的不斷重視，PSM概念也將逐步應(yīng)用到國(guó)內(nèi)中小型企業(yè)中。自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上的彈簧上實(shí)現(xiàn)，擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大，反之則變小，操作簡(jiǎn)單因而存在方便、便捷、比一般的直接取壓自力式壓力調(diào)節(jié)閥精度要高；一般用于儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)；調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲(chǔ)罐的氮?dú)鈮毫?，控制精度極其靈敏，控制精度閥后能達(dá)到0.0001MPa?。?00pa，0.1kp)運(yùn)行過(guò)程中壓力可以連續(xù)調(diào)節(jié),特別適合是控制微壓場(chǎng)合的工況

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案化工攪拌罐內(nèi)潛在的不安全因素

大部分化工企業(yè)，尤其是制藥、涂料、塑料制品生產(chǎn)企業(yè)，在其生產(chǎn)及設(shè)備清洗過(guò)程中，不可避免的要用到易燃-易爆-易揮發(fā)或有刺激性氣味的物品。該類物品在生產(chǎn)或反應(yīng)過(guò)程中，揮發(fā)、泄漏、超溫和燃燒等都是化工企業(yè)的主要安全控制點(diǎn)。如乙醇、甲苯和二甲苯等，都有很低的閃點(diǎn)及爆炸下限，極易燃燒。而操作或維護(hù)人員短時(shí)間內(nèi)吸入這些物料，就會(huì)出現(xiàn)明顯的刺激癥狀。因此，在工藝安全設(shè)計(jì)中，必須要對(duì)該類生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案推薦的攪拌罐配套工藝安全設(shè)計(jì)

從圖1中可以看出，化工企業(yè)攪拌罐的安全設(shè)計(jì)涵蓋：溫度和液位控制、惰性氣體保護(hù)，異常情況下的呼吸與泄放、罐內(nèi)氧含量檢測(cè)、閥門和儀表安全性選型等內(nèi)容。自力式氮封閥工作原理及選型應(yīng)用自力式氮封閥是一種常用的控制設(shè)備，主要用于氣體管路中控制氮?dú)獾膲毫ΑＦ涔ぷ髟硎抢玫獨(dú)獾膲毫?lái)控制閥門的開啟和關(guān)閉，從而達(dá)到調(diào)節(jié)氣體壓力的目的。在本文中，我們將詳細(xì)介紹自力式氮封閥的工作原理及選型應(yīng)用。自力式氮封閥的工作原理自力式氮封閥主要由閥體、閥瓣、彈簧和調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。當(dāng)管道內(nèi)的氮?dú)鈮毫_(dá)到設(shè)定值時(shí)，閥瓣在壓力的作用下打開，使管道內(nèi)的氣體流通；當(dāng)管道內(nèi)的氮?dú)鈮毫Φ陀谠O(shè)定值時(shí)，彈簧在壓力的作用下推動(dòng)閥瓣關(guān)閉，阻止氣體繼續(xù)流通。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)閥門的開啟和關(guān)閉壓力，從而達(dá)到控制氣體壓力的目的。

二、化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）無(wú)需外加能源，能在無(wú)電、無(wú)氣的場(chǎng)合工作，既方便又節(jié)約能源，降低成本。
（2）氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)銷售的條件下進(jìn)行。
（3）壓力檢測(cè)膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動(dòng)作靈敏、裝置工作平衡。
（4）采用無(wú)填料設(shè)計(jì)，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。
（5）供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100:1，減壓效果好、控制精度高。
（6）為確保儲(chǔ)罐的安全，需在罐頂設(shè)置呼吸閥。
（7）呼吸閥公起安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案主要技術(shù)參數(shù)

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案主要外形尺寸

三、化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案技術(shù)參數(shù)

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案控制原理與關(guān)鍵點(diǎn)

氮封壓力的設(shè)定

罐內(nèi)易燃液體的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境惡化，一般是在罐內(nèi)加惰性氣體，從安全及成本考慮，通常采用氮?dú)?。自力式氮封閥主要用于儲(chǔ)罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂?，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲(chǔ)罐安全。帶指揮器操作壓力調(diào)節(jié)閥由快速泄放閥及自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成?？焖傩狗砰y由壓力控制器及單座切斷閥組成。
工作原理：儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時(shí)，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)?。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高，必須安裝壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)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(shè)定，從0.5Kpa　至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

適當(dāng)?shù)牡獨(dú)鈮涸谝后w上方，會(huì)減少液體的揮發(fā)，并能阻止氧氣進(jìn)入罐內(nèi)，起到避免火災(zāi)的作用。如何確定氮?dú)獾膲毫Γ堪吹獨(dú)獾氖褂媚康目梢苑譃橐韵聨追N：

1.減少或抑制罐內(nèi)易燃和有毒有害液體的揮發(fā)。將以罐內(nèi)液體的蒸汽壓決定。例如生產(chǎn)過(guò)程中控制罐內(nèi)溫度為X度時(shí)，Y%的甲苯的蒸汽壓為ZPa，我們就以ZPa的氮?dú)獬淙牍迌?nèi),將會(huì)達(dá)到優(yōu)良效果。

2.阻止氧氣進(jìn)入，控制氧含量在爆炸極限內(nèi)。在化工類工藝設(shè)計(jì)規(guī)范中提到常壓儲(chǔ)罐的氣封壓力一般可取500~1000Pa，但如果罐內(nèi)的液體對(duì)環(huán)境的危害性不是太大，允許適量的揮發(fā)，且車間內(nèi)有足夠的送排風(fēng)系統(tǒng)，不會(huì)造成安全事故。我們可以降低氮?dú)獾膲毫?，阻止室外氧氣進(jìn)入罐內(nèi)即可。例如，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，壓力設(shè)置為300Pa，初步設(shè)置好后，可以使用氧氣分析儀器進(jìn)行檢測(cè)，不同的物料可以允許不同的氧氣含量（在氧氣含量低于某值時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)燃燒等安全問題）。以罐內(nèi)允許的氧氣含量值與實(shí)際值進(jìn)行不斷比較，可調(diào)整氮?dú)獾脑O(shè)定壓力值。

3.氮封壓力必須小于呼吸閥的呼出壓力，小于泄爆口的泄爆壓力，避免常態(tài)下排放；小于罐的設(shè)計(jì)壓力，避免安全問題。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案氮封閥進(jìn)氣量設(shè)定

氮封裝置需要達(dá)到精確控制效果，才能起到相應(yīng)的作用，因此正確的進(jìn)氣量選擇至關(guān)重要。當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時(shí)，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高呼吸閥呼出壓力設(shè)定值時(shí)，通過(guò)呼出口向外界釋放。當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟放料時(shí)，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，氮封閥需要及時(shí)開啟，向儲(chǔ)罐內(nèi)注入氮?dú)?，使罐?nèi)壓力上升，升至設(shè)定的氮封壓力，如果氮封閥不能及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)猓瑢⒃斐晒迌?nèi)負(fù)壓，外界的氧氣會(huì)進(jìn)入罐內(nèi)，引發(fā)安全隱患。

氮封與人孔、清洗孔的連鎖

罐在使用過(guò)程中，根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，不可避免的存在打開人孔、清洗罐口或其他調(diào)整口的操作，因?yàn)楣迌?nèi)設(shè)定有一定壓力的氮?dú)?。以人孔為例，在開啟時(shí)，為避免氮?dú)鈸涿?，造成窒息。需要設(shè)置相關(guān)聯(lián)鎖，方案為在人孔上安裝1個(gè)接近開關(guān)。

當(dāng)人孔打開時(shí)，接近開關(guān)輸出開關(guān)量信號(hào)，傳送給PLC, PLC輸出信號(hào)給氮封閥前的電磁閥，電磁閥動(dòng)作，關(guān)閉氮?dú)狻?br/>

呼吸閥的壓力設(shè)定與呼吸量選擇

呼吸閥的呼出壓力必須大于氮封壓力，才能確保氮?dú)饬粼诠迌?nèi)，但為避免氮封閥頻繁動(dòng)作，呼出壓力一般取氮封壓力的2~3倍為宜。

吸入壓力可根據(jù)罐的耐壓情況設(shè)計(jì)，一般常壓罐可設(shè)計(jì)為-500Pa以下，在氮封閥正常使用時(shí)，罐底出料過(guò)程中，呼吸閥也不需要吸入空氣，只有在氮封閥故障時(shí)，才會(huì)有吸入。

呼吸閥的呼出流量在考慮罐內(nèi)液體汽化的同時(shí)，還要考慮氮封閥異常情況下不能正常關(guān)閉的流量，以避免罐內(nèi)積壓。

泄爆閥的設(shè)定

選擇泄爆閥，除考慮最基本的泄放壓力-泄爆溫度-泄放量-計(jì)算泄放口徑外，還需要考慮爆破片的形式，盡量選擇爆破時(shí)不產(chǎn)生碎片，不產(chǎn)生火花的爆破片。同時(shí)需要選擇爆破片的材質(zhì)，確保不與罐內(nèi)物料產(chǎn)生反應(yīng)。推薦將泄爆閥的泄放口接出室外，并配以阻火器，避免二次事故。

罐內(nèi)液位與溫度的控制

使用溫度及液位傳感器監(jiān)測(cè)罐內(nèi)的溫度與液位，確保罐內(nèi)液體在攪拌或分散過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)高溫或高液位，避免異常事故。部分?jǐn)嚢柙O(shè)備，因?yàn)閿嚢栎S過(guò)長(zhǎng)或槳葉的機(jī)械設(shè)計(jì)問題，還不允許空罐攪拌，所以還需要避免低液位。

溫度的測(cè)量通常采用熱電偶類傳感器。如果罐內(nèi)液體太黏，與傳感器接觸會(huì)難以清洗，導(dǎo)致傳感器不準(zhǔn)，則需要考慮給傳感器制造夾套，使用導(dǎo)熱介質(zhì)，對(duì)于測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合，也可以在夾套內(nèi)設(shè)計(jì)彈簧片壓接。

液位傳感器的選型，應(yīng)依據(jù)罐內(nèi)液體特性及報(bào)警點(diǎn)的數(shù)量。可以與液體接觸的，只設(shè)置1個(gè)報(bào)警點(diǎn)的，可選用音叉、浮球等液位開關(guān)。需要設(shè)置多個(gè)報(bào)警點(diǎn)的，如高液位、低液位和超高液位等，則需要選用可以輸出模擬量的傳感器，如壓差式液位傳感器、磁翻板液位傳感器等。無(wú)法與液體接觸的，需要使用超聲波、管腳重量傳感器等裝置監(jiān)測(cè)罐內(nèi)液位或通過(guò)液體比重，換算罐內(nèi)液位。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案設(shè)備儀表的選型要點(diǎn)

微壓氮封裝置的特點(diǎn)

微壓氮封裝置宜使用大膜片并采用導(dǎo)向閥兩級(jí)調(diào)節(jié)型式，便于微小壓力的調(diào)節(jié)。

微壓氮封閥主要由兩個(gè)依次運(yùn)行的獨(dú)立閥門構(gòu)成。由感應(yīng)到的攪拌罐內(nèi)壓力控制導(dǎo)向閥 (A) 繼而控制主閥 (B) 的開與關(guān)，主閥控制惰性氣體供應(yīng)流入攪拌罐內(nèi)。導(dǎo)向閥的主要組件是壓力感測(cè)室 (C) 和可以上下移動(dòng)的壓力平衡閥 (D)。主閥有一個(gè)可以移動(dòng)以控制氣體進(jìn)入攪拌罐的活塞 (E)。

導(dǎo)向閥中感應(yīng)到的壓力，與距離氮封閥接口足夠遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程測(cè)感管 （F）相連，一般距離可設(shè)為600mm以上，這樣閥門接口就不會(huì)受到進(jìn)入罐內(nèi)氣流的影響。將感應(yīng)到的罐內(nèi)壓力（J）引到測(cè)感隔膜 （K）下側(cè)，這樣壓力會(huì)增加，而頂部氣壓（L） 和設(shè)定彈簧 （M） 會(huì)向下推。在罐內(nèi)壓力降到低于設(shè)定壓力（由設(shè)定彈簧的初始?jí)嚎s固定）時(shí)，連接到測(cè)感隔膜的限位（N）將向下推壓力平衡閥，致使導(dǎo)向閥打開。壓力平衡閥稍移1in，通過(guò)讓氣流經(jīng)過(guò)兩個(gè)閥座并流出導(dǎo)向閥排氣裝置 （O）空出頂部調(diào)節(jié)室。這樣主閥中的活塞將打開以允許氣體流入攪拌罐內(nèi)。在頂部壓力（P）與入口壓力相等時(shí)，該活塞通常處于關(guān)閉狀態(tài)，這是因?yàn)轫敳繅毫μ幈┞兜拿娣e比入口壓力處暴露的面積大。然而，頂部壓力的大幅下降，會(huì)導(dǎo)致入口壓力將活塞推開。進(jìn)入攪拌罐的氣流使罐內(nèi)壓力上升至高于設(shè)定壓力時(shí)，將向上推動(dòng)測(cè)感隔膜，以便限位和壓力平衡閥上升（由壓力平衡閥下面的彈簧壓力作用）至壓力平衡閥重新密封。在壓力平衡閥重新密封時(shí)，頂部壓力將重新上升到入口壓力，并再次將活塞推動(dòng)至關(guān)閉狀態(tài)，從而關(guān)閉流向罐內(nèi)的氣流。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案呼吸閥與阻火器的配套

呼吸閥宜與阻火器配套，避免罐內(nèi)異常情況時(shí)，罐內(nèi)產(chǎn)生的火星通過(guò)呼吸閥出口擴(kuò)散到車間內(nèi)。阻火器性能應(yīng)符合GB 979規(guī)定，阻火層應(yīng)選用在使用條件下耐腐蝕的不銹鋼材料。阻火層內(nèi)連接處的墊片應(yīng)采用不燃性材料。

氧氣分析儀器的選配

選擇氧氣分析儀的基本原則為：測(cè)量準(zhǔn)確、便于取樣、便于安裝維護(hù)、不受環(huán)境及背景氣體干擾等。

一般情況下檢測(cè)氣體要經(jīng)過(guò)儀表取樣系統(tǒng)的過(guò)濾、干燥和減壓等環(huán)節(jié)處理，才能進(jìn)入分析儀。本文中攪拌罐內(nèi)為微正壓，因此需要選配取樣泵，抽取罐內(nèi)的微壓氣體，壓縮后送至儀器內(nèi)部。需要考慮背景氣體的干擾，如熱磁式氧分儀與磁力機(jī)械式氧分儀存對(duì)含有NO和NO2等磁化率較高的氣體檢測(cè)不準(zhǔn)。氧化鋯氧分析儀對(duì)含有H2和CO等還原性氣體敏感，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)值偏低。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案控制元件&儀表安全

在工藝安全設(shè)計(jì)中，控制元件和執(zhí)行器及儀表的選型，須考慮如下因素。

故障安全設(shè)計(jì)。攪拌罐的進(jìn)料及出料閥門采用自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制時(shí)，如罐內(nèi)液體有毒有害，在緊急情況下，不能與外界接觸，宜采用常閉型。當(dāng)控制用氣源或電源切斷時(shí)，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，避免緊急情況時(shí)罐內(nèi)有毒有害液體流出。

冗余安全設(shè)計(jì)。在DCS系統(tǒng)中，通常采用冗余技術(shù)來(lái)獲得系統(tǒng)的可用性，安全儀表系統(tǒng)也不例外。前文中提到了攪拌罐使用液位開關(guān)或液位計(jì)來(lái)監(jiān)視罐內(nèi)液位，但當(dāng)罐內(nèi)攪拌速度快，或產(chǎn)生高溫高壓時(shí)，會(huì)給液位測(cè)量帶來(lái)誤差。例如罐內(nèi)液位傳感器實(shí)測(cè)液位為4.0m，攪拌轉(zhuǎn)速大于設(shè)定轉(zhuǎn)速（例如500r/min），頁(yè)面會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，用于控制的液位輸入按實(shí)測(cè)值增加給定值（例如0.2m）計(jì)算，最終為4.2m。

信號(hào)及故障報(bào)警，宜采用聲光一體型，并且在現(xiàn)場(chǎng)及上位機(jī)旁同時(shí)設(shè)置報(bào)警。

遵循防爆標(biāo)準(zhǔn)，盡量使用Ex ia和Ex ib本質(zhì)安全型儀表，正常工作狀態(tài)下以及電路中存在一起故障時(shí)，電路元件不發(fā)生燃爆炸。在ia型電路中，工作電流被限制在100mA以下，適用于0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)，在ib型電路中，工作電流被限制在150mA以下，適用于1區(qū)和2區(qū)。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計(jì)方案小結(jié)

本文通過(guò)對(duì)攪拌罐上各項(xiàng)安全裝置進(jìn)行分析。重點(diǎn)簡(jiǎn)述了氮封裝置設(shè)計(jì)、泄爆裝置設(shè)計(jì)、安全儀表選型等，便于化工企業(yè)工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝工作人員逐步掌握攪拌罐的PSM。總之，自力式氮封閥作為一種常用的氣體控制設(shè)備，在石油、化工、電力等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求選擇適合的型號(hào)和規(guī)格，并嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書進(jìn)行安裝、調(diào)試和維護(hù)，以保證閥門的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)裝置(氮封閥泄氮閥呼吸閥)是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(hù)氣(一般為氮?dú)?的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接觸，防止物料揮發(fā)，被告氧化，以及容器的安全。氮封裝置特別適合用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。氮封裝置產(chǎn)品具有節(jié)能，動(dòng)作靈敏，運(yùn)行可靠，操作與維修方便等特點(diǎn)，氮封裝置廣泛應(yīng)用于石油，化工等行業(yè)，產(chǎn)品特點(diǎn)無(wú)需外加能源，在無(wú)電無(wú)氣的場(chǎng)合工作。

當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過(guò)設(shè)定值時(shí)，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開(罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開)，將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低時(shí)，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮?dú)?。供氮閥閥前壓力較好在2 .5Mpa 以下，現(xiàn)場(chǎng)壓力較高時(shí)，可在供氮閥前安裝一只自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至1 Mpa 以下，以提高可靠性和使用效果。特點(diǎn)： 氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從1-50KP，100mm H20 需調(diào)整到50mm H20 ，可通過(guò)調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達(dá)到需要新設(shè)定的工藝值。