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化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

時(shí)間:2024-12-14閱讀:139
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化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在儲(chǔ)罐上設(shè)置氮封系統(tǒng)裝置,用于維持罐內(nèi)氣相空間壓力。假設(shè):供氮閥壓力是 1.2KPa(可根據(jù)實(shí)際工 況需求選擇壓力設(shè)定點(diǎn)),當(dāng)氣相空間壓力高于 1.4KPa 時(shí),供氮閥關(guān)閉,停止氮?dú)夤?yīng);當(dāng)氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時(shí),氮封閥開啟,開始補(bǔ)充氮?dú)?。假設(shè):泄氮閥壓力設(shè)定點(diǎn)是 3KPa(可根據(jù)實(shí)際工況需求 選擇壓力設(shè)定點(diǎn)),當(dāng)氣相空間壓力高于 3KPa 時(shí),泄氮閥開啟,泄放罐內(nèi)壓力至 3KPa 以內(nèi)。氮封系統(tǒng)裝 置主要起保證儲(chǔ)罐在正常運(yùn)行過程中不吸進(jìn)空氣,防止形成爆炸性氣體作用。 儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮?dú)饧兌炔灰说陀?99.96%,可根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工況及用途選擇合適氮封系統(tǒng)裝置。

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥046.jpg

1、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的儲(chǔ)罐。此種物料一般具有以下特性之一:

1)、石油化工行業(yè)易揮發(fā)。如汽油、甲醇等飽和蒸汽壓高的物料,在常溫下容易揮發(fā)造成物料大量損失;

2)、工藝過程中應(yīng)控制或避免與空氣接觸的物料。

2、氮封裝置的主要作用:

1). 防止氧化:通過向儲(chǔ)罐內(nèi)注入氮?dú)?,可以排擠罐內(nèi)的空氣,減少物料與氧氣的接觸,從而降低物料被氧化的風(fēng)險(xiǎn)。

2). 抑制揮發(fā):氮封可以減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā),對(duì)于易揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)尤其重要。

3). 維持壓力平衡:在物料的裝入或抽出過程中,氮封裝置可以調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力,保持壓力平衡,防止因壓力變化導(dǎo)致的儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)損壞。

4). 減少VOCs排放:氮封可以減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的排放,有助于環(huán)境保護(hù)和滿足工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

5). 防止污染:氮?dú)馐且环N惰性氣體,可以防止儲(chǔ)罐內(nèi)的物料受到外界污染,確保物料的純度和質(zhì)量。

6). 提高安全性:通過控制儲(chǔ)罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫?,可以避免由于壓力過高或過低導(dǎo)致的安全事故。

7). 保護(hù)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu):氮封裝置有助于防止儲(chǔ)罐因內(nèi)部壓力波動(dòng)而產(chǎn)生的變形或損壞。

8). 適用于多種儲(chǔ)罐:氮封裝置適用于各種類型的儲(chǔ)罐,包括化工原料儲(chǔ)罐、食品級(jí)儲(chǔ)罐、超純水儲(chǔ)罐等。

GB50160-2008石化企業(yè)防火標(biāo)準(zhǔn)[1]、 SH/T3007-2014儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[2]的要求,對(duì)甲 B 、乙A 類的可燃液體儲(chǔ)罐,應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù) 系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)氮?dú)饬渴怪畛漤敳靠臻g,節(jié)能降耗的同時(shí),隔離油品與外界接觸以起到保護(hù)作用。

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥39.jpg

二、化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案適用工況?

氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的應(yīng)用主要取決于罐的類型和存儲(chǔ)介質(zhì)的性質(zhì)。常適用于以下幾種工況:
(1)采用內(nèi)浮頂罐或固定頂罐儲(chǔ)存沸點(diǎn)在 45℃下,或37.8℃時(shí)的飽和蒸氣壓>88KPa的甲B 類 液體時(shí),應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù)系統(tǒng);

(2)采用內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐常壓儲(chǔ)存沸點(diǎn)≥45℃、 或37.8℃時(shí)飽和蒸氣壓≤88KPa的甲B 、乙A 類液體 時(shí),可設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù)系統(tǒng);另,當(dāng)有特殊要 求而選擇固定頂、低壓儲(chǔ)罐或容量≤100m3的臥式 儲(chǔ)罐時(shí),應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù)系統(tǒng);

(3)當(dāng)常壓存儲(chǔ)I、II級(jí)毒性的甲B 、乙A 類液 體時(shí),應(yīng)設(shè)置氮?dú)饷芊獗Wo(hù)系統(tǒng);

(4)儲(chǔ)存介質(zhì)與空氣接觸,易發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng),常壓儲(chǔ)存時(shí),應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng);

(5)儲(chǔ)存介質(zhì)具有水溶性,并對(duì)其含水量有 嚴(yán)格要求,常壓儲(chǔ)存時(shí),應(yīng)設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)。

三、化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥28.jpg


1、壓力控制設(shè)計(jì)方案?

此方案:氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的設(shè)置,氮封系統(tǒng)通過控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力,保持在一個(gè)安全和穩(wěn)定的范圍內(nèi)。這通常涉及到安裝壓力調(diào)節(jié)閥,如自力式氮封閥,它無(wú)需外部能源,可以自動(dòng)控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力 。重要場(chǎng)合儲(chǔ)罐頂部通常需設(shè)置阻火呼吸閥和泄壓人孔等安全裝置。值得注意的是,氮?dú)獠僮鲏毫σ藶?.5~0.6 MPa ,通常氮?dú)獾募兌炔粦?yīng)低于99.2%。例如:控制罐內(nèi)氣體壓力維持在300 Pa(G)上下。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)氣體壓力上升≥500 Pa(G)時(shí),關(guān)停氮?dú)饪刂崎y,暫停氮?dú)獾难a(bǔ)充;當(dāng)內(nèi)壓力≤200 Pa (G)時(shí),氮?dú)饪刂崎y將打開以補(bǔ)充氮?dú)?,防止吸進(jìn)空氣形成。

2. 氧含量控制設(shè)計(jì)方案

此方案:氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì), 旨在控制罐內(nèi)氣相空間氧氣濃度不超過5%,從而 阻斷可造成爆炸的助燃條件。

(1)在罐內(nèi)設(shè)置氧氣濃度監(jiān)測(cè)器進(jìn)行監(jiān)控, 將高值與氮?dú)夤苈房刂崎y進(jìn)行聯(lián)鎖設(shè)計(jì)。當(dāng)罐內(nèi)氧含量達(dá)到高值時(shí),自動(dòng)報(bào)警,然后通過聯(lián)鎖打開氮?dú)忾y,使氮?dú)獬淙牍迌?nèi)。當(dāng)檢測(cè)器指標(biāo)達(dá)到設(shè)定的正常范圍時(shí),立即聯(lián)鎖關(guān)停氮?dú)忾y停止充氮。

(2)在同類介質(zhì)儲(chǔ)罐間設(shè)計(jì)一組管道將氣相管道貫通,可減少作業(yè)時(shí)氮?dú)獾挠昧?,也可降低油氣排放量。例如?lián)通管道的管徑為DN150,流量宜為 150m3/h。

(控制系統(tǒng):現(xiàn)代氮封系統(tǒng)可能包括與DCS或PLC控制系統(tǒng)的集成,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)化控制。這包括安裝壓力表和設(shè)置高、低壓報(bào)警功能、設(shè)置變送器維持儲(chǔ)罐微正壓、超設(shè)定壓力時(shí)自動(dòng)泄壓、以及可能的氧含量監(jiān)測(cè)和控制等 。)

四、化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案充氮量計(jì)算

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥27.jpg


一般來說,充氮量Q等于儲(chǔ)罐物料的排出量 Q1 與由溫度變化導(dǎo)致的吸氣量Q2 之和。

例:下面以罐區(qū)中3000m3苯罐所需充氮量的計(jì)算為例進(jìn)行說明。根據(jù)化工部“鋼制立式圓筒形內(nèi)浮頂罐系 列"HG21502.2-1992可查表得[5],3000m3儲(chǔ)罐內(nèi) 徑D=17m,罐壁高度H1 =15.85m,拱頂球冠高度 H2 =1.841m,本次計(jì)算按照浮盤沉底考慮,即取設(shè) 計(jì)液位h=1.8m來計(jì)算儲(chǔ)罐內(nèi)最大氣體的體積 Vm 。Vm 等于罐體圓柱部分氣相空間體積V1 與罐頂 球冠空間體積V2 之和。其中:3000m3儲(chǔ)罐內(nèi)氣體體積最大值Vm=3400m, 當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)部氣體溫度T(35℃)隨外界氣溫變化一小時(shí)內(nèi)降至T′(20℃) 罐內(nèi)操作壓力由 1000Pa(G)降至0Pa(G)時(shí),根據(jù)理想氣體狀態(tài) 方程:

式中:P0 :標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(取0.101325MPa (A));
P1 :操作壓力(MPa(A));
V0 :標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積(Nm3);
V1 :操作狀態(tài)下的氣體體積(m3,我們?nèi)∫何粫r(shí)的Vm值); T0 :標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體溫度(273.15K);
T1 :操作狀態(tài)下的氣體溫度(K)。
得:在儲(chǔ)罐內(nèi)液位,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,35℃ 時(shí),罐內(nèi)氣體體積V0 為3044Nm3;同理可得25℃ 時(shí),罐內(nèi)氣體體積V0 '為3168Nm3。因此,此降溫過 程內(nèi)需要補(bǔ)充的氮?dú)饬縌為124m3/h。因 此,為避免浪費(fèi)氮?dú)赓Y源,可在參考SH/T3007 2014表5.1.6中推薦的氣量規(guī)范值的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行計(jì)算。

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥82.jpg

化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案供氮閥:

指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥,是一種無(wú)須外來能源,利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié) 和穩(wěn)定閥后壓力為設(shè)定值的節(jié)能型壓力調(diào)節(jié)閥。
該閥壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn),方便、快捷,壓力設(shè)定值在運(yùn)行中也可隨意調(diào)整;控制精度高,可比一般 ZZY 型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍,適合于控制精度要求高的場(chǎng)合。

泄氮閥:

◇ 一般供氮?dú)鈮毫υ?3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用,是在主閥失靈,導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時(shí),起到安全作用,在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂,口徑一般與進(jìn)液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn),以免供、泄氮裝置頻繁工作,浪費(fèi)氮?dú)?、?nbsp;響設(shè)備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

是本廠自主開發(fā)、研制的一套自力式微壓力控制系統(tǒng),主要用于保持容量頂部保護(hù)氣(一般為氮?dú)?的壓力恒定,以避免容量?jī)?nèi)物料與空氣直接按觸,防止物料揮發(fā)、被氧化,以及容器的安全。特別適用于各類型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。該產(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)。氮封閥被廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。

■ 說明

·一般供氮?dú)鈮毫υ?×105~10×105Pa之間;
·罐頂呼吸閥僅起安全作用,是在主閥失靈,導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時(shí),起到安全作用,在正常情況下不工作;
·泄氮閥安裝在罐頂,口徑一般在進(jìn)液閥口徑*;
·一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn),以免供、泄氮裝置頻繁工作,浪費(fèi)氮?dú)?、影響設(shè)備使用壽命;

氮封閥01.jpg

化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

序號(hào)

 

型 號(hào) 及 規(guī) 格

單位

數(shù)量

1

氮封閥

氮封閥ZZYVP-16B

DN25   PN16

進(jìn)口壓力 0.3-0.6 MPA,

出口壓力0.5-0.8KPA

法蘭連接

臺(tái)

1

2

泄氮閥

泄氮閥ZZDX

DN25   PN16

起跳壓力1.5KPA

法蘭連

臺(tái)

1

3

壓力表

膜盒壓力表 微壓使用 100KPA

臺(tái)

1

化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案■自力式氮封閥主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

1供氮裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

公稱通徑DN(mm)253240506580100
閥座直徑dn(mm)567810121520253240506580100
額定流量系數(shù)Kv0.20.320.50.81.82.84.46.91120304875120190
額定行程L(mm)810142025
流量特性快開
壓力調(diào)節(jié)范圍(kPa)0.4~5.5、5~10、9~14、13~19、18~24、22~28
27~33、31~38、36~44、42~51、49~58、56~66
公稱壓力PN(MPa)1.6  2.5  4.0
被調(diào)介質(zhì)溫度(℃)≤80
調(diào)節(jié)精度(%)±5%
允許泄漏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)級(jí):Ⅳ級(jí)(GB/T4213-92)  嚴(yán)密型:Ⅵ級(jí)(GB/T4213-92)

化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2泄氨裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥44.jpg

公稱通徑DN(mm)20253240506580100
額定流量系數(shù)Kv6.9113030487580190
額定行程L(mm)810142025
流量特性快開
壓力調(diào)節(jié)范圍(kPa)0.4~5.5、5~10、9~14、13~19、18~24、22~28
27~33、31~38、36~44、42~51、49~58、56~66
公稱壓力PN(MPa)0.1
被調(diào)介質(zhì)溫度(℃)≤80
調(diào)節(jié)精度(%)±5%
允許泄漏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)級(jí):Ⅳ級(jí)(GB/T4213-92)  嚴(yán)密型:Ⅵ級(jí)(GB/T4213-92)


化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安裝、維護(hù)與調(diào)試

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥堵塞51.jpg


1、化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安裝

(1) 檢查整機(jī)零件是否缺損與松動(dòng),對(duì)使用有害人體健康的介質(zhì),必須進(jìn)行強(qiáng)度、密封、泄漏 與精度測(cè)試。

(2) 在安裝前,對(duì)管道進(jìn)行清洗(否則由于焊渣等管道垃圾,損壞閥芯密封面,導(dǎo)致閥門不能 正常工作),閥門入口處要有足夠的直管段,并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接,要 注意同軸度。

(3) 安裝場(chǎng)地應(yīng)考慮到人員與設(shè)備的安全,即便于操作,又有利于拆裝與維修。 (4) 閥門應(yīng)正立垂直安裝在水平管道上,導(dǎo)壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的 閥后管道上。閥自重較大與有振動(dòng)的場(chǎng)合,要用支撐架,盡量避免水平安裝。

(5) 介質(zhì)流動(dòng)方向應(yīng)與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表,其中指揮器膜片直接 承受介質(zhì)壓力,若閥門反裝或管道有反沖壓力,則指揮器膜片由于受壓過高導(dǎo)致膜片損壞, 閥門不能工作。閥門應(yīng)在環(huán)境溫度-25~+55℃場(chǎng)所使用。

(6) 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時(shí),仍能連續(xù)生產(chǎn),應(yīng)設(shè)置旁路閥。

注意:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝經(jīng)驗(yàn),氮封閥在安裝時(shí),應(yīng)先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆??▔拈y門內(nèi)部件,而影響正常使用。

(7) 罐頂安裝時(shí),若不具備安裝支撐氮封系統(tǒng)裝置重量條件的情況下,可不設(shè)計(jì)或少設(shè)計(jì)安裝 截止閥等輔助型開關(guān)閥門。以減輕罐頂安裝重量。(若安裝條件允許或必須設(shè)有應(yīng)急措施 的工況,請(qǐng)務(wù)必按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管路設(shè)計(jì)安裝施工)氮封系統(tǒng)裝置罐頂安裝示意圖,見下圖

(8) 地面安裝,在不考慮承重的地面安裝方式中,可將管路設(shè)計(jì)的更標(biāo)準(zhǔn)化。旁通可在氮封系統(tǒng) 裝置故障時(shí),人工應(yīng)急操作使用。關(guān)閉帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖,見以下

(9) 內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝,內(nèi)襯氮封閥屬微壓式壓力調(diào)節(jié)閥,閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右,所以主管道應(yīng)設(shè)計(jì)一級(jí)減壓閥(帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥),一級(jí)減壓閥不屬于微壓調(diào)節(jié) 閥,控制壓力一般遠(yuǎn)大于罐內(nèi)壓力,不存在罐內(nèi)壓力倒流現(xiàn)象,故無(wú)需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置。內(nèi)襯式氮封系統(tǒng)裝置安裝方式示意圖,見以下

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥堵塞47.jpg

2、 化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案維護(hù):

(1) 清洗閥門:對(duì)清洗一般介質(zhì),只要用水洗凈就可以。但對(duì)清洗有害健康的介質(zhì),首先要了 解其性質(zhì),在選用相應(yīng)的清洗辦法。

(2) 閥門的拆卸:將外露表面生銹的零件先除銹,但在除銹前,要保護(hù)好閥座、閥芯、閥桿與 推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時(shí)應(yīng)使用專用工具。

(3) 閥芯、閥座:二密封面有較小的銹斑與磨損,可用機(jī)械加工的方法進(jìn)行修理,如損壞嚴(yán)重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面,都必須進(jìn)行研磨。

(4) 閥桿:表面損壞,必須換新。

(5) 壓縮彈簧:如有裂紋等影響強(qiáng)度的缺陷,必須換新。

(6) 易損零件:填料、密封墊片與 O 型圈,每次檢修時(shí),全部換新。膜片必須檢查是否有預(yù) 示將來可能發(fā)生裂紋、老化與腐蝕等痕跡,根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果,決定是否更換,但膜片使用期 一般最多 2~3 年。

(7) 閥門組裝要注意對(duì)中,螺栓要在對(duì)角線上擰緊,滑動(dòng)部分要加潤(rùn)滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出 廠測(cè)試項(xiàng)目與方法調(diào)試,并在這期間,可更準(zhǔn)確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。

氮封閥02.jpg

3、 化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案調(diào)試

所需要壓力值是通過對(duì)指揮器頂部的調(diào)節(jié)螺母的操作而得到調(diào)整,打開頂部的防塵蓋,用扳手 調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)則壓力減小。安裝在壓力調(diào)節(jié)閥后的壓力 表,可使工作人員借以觀察調(diào)整后的壓力給定值。

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