化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案
在儲罐上設(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)實際工 況需求選擇壓力設(shè)定點),當氣相空間壓力高于 1.4KPa 時,供氮閥關(guān)閉,停止氮氣供應(yīng);當氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時,氮封閥開啟,開始補充氮氣。假設(shè):泄氮閥壓力設(shè)定點是 3KPa(可根據(jù)實際工況需求 選擇壓力設(shè)定點),當氣相空間壓力高于 3KPa 時,泄氮閥開啟,泄放罐內(nèi)壓力至 3KPa 以內(nèi)。氮封系統(tǒng)裝 置主要起保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣,防止形成爆炸性氣體作用。 儲罐氮封系統(tǒng)裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%,可根據(jù)實際現(xiàn)場工況及用途選擇合適氮封系統(tǒng)裝置。
1、氮氣密封系統(tǒng)的儲罐。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:通過向儲罐內(nèi)注入氮氣,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。
2). 抑制揮發(fā):氮封可以減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā),對于易揮發(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)性有機化合物(VOCs)的排放,有助于環(huán)境保護和滿足工業(yè)排放標準。
5). 防止污染:氮氣是一種惰性氣體,可以防止儲罐內(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:通過控制儲罐內(nèi)的氮氣壓力,可以避免由于壓力過高或過低導(dǎo)致的安全事故。
7). 保護儲罐結(jié)構(gòu):氮封裝置有助于防止儲罐因內(nèi)部壓力波動而產(chǎn)生的變形或損壞。
8). 適用于多種儲罐:氮封裝置適用于各種類型的儲罐,包括化工原料儲罐、食品級儲罐、超純水儲罐等。
GB50160-2008石化企業(yè)防火標準[1]、 SH/T3007-2014儲運罐區(qū)設(shè)計規(guī)范[2]的要求,對甲 B 、乙A 類的可燃液體儲罐,應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護 系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)氮氣量使之填充頂部空間,節(jié)能降耗的同時,隔離油品與外界接觸以起到保護作用。
二、化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案適用工況?
氮氣密封系統(tǒng)的應(yīng)用主要取決于罐的類型和存儲介質(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存沸點在 45℃下,或37.8℃時的飽和蒸氣壓>88KPa的甲B 類 液體時,應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng);
(2)采用內(nèi)浮頂儲罐常壓儲存沸點≥45℃、 或37.8℃時飽和蒸氣壓≤88KPa的甲B 、乙A 類液體 時,可設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng);另,當有特殊要 求而選擇固定頂、低壓儲罐或容量≤100m3的臥式 儲罐時,應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng);
(3)當常壓存儲I、II級毒性的甲B 、乙A 類液 體時,應(yīng)設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng);
(4)儲存介質(zhì)與空氣接觸,易發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng),常壓儲存時,應(yīng)設(shè)置氮封保護系統(tǒng);
(5)儲存介質(zhì)具有水溶性,并對其含水量有 嚴格要求,常壓儲存時,應(yīng)設(shè)置氮封保護系統(tǒng)。
三、化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案氮封系統(tǒng)設(shè)計方案
1、壓力控制設(shè)計方案?
此方案:氮氣密封系統(tǒng)的設(shè)置,氮封系統(tǒng)通過控制儲罐內(nèi)部的壓力,保持在一個安全和穩(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,它無需外部能源,可以自動控制儲罐內(nèi)部的壓力 。重要場合儲罐頂部通常需設(shè)置阻火呼吸閥和泄壓人孔等安全裝置。值得注意的是,氮氣操作壓力宜為0.5~0.6 MPa ,通常氮氣的純度不應(yīng)低于99.2%。例如:控制罐內(nèi)氣體壓力維持在300 Pa(G)上下。當儲罐內(nèi)氣體壓力上升≥500 Pa(G)時,關(guān)停氮氣控制閥,暫停氮氣的補充;當內(nèi)壓力≤200 Pa (G)時,氮氣控制閥將打開以補充氮氣,防止吸進空氣形成。
2. 氧含量控制設(shè)計方案
此方案:氮氣密封系統(tǒng)的設(shè)計, 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)測器進行監(jiān)控, 將高值與氮氣管路控制閥進行聯(lián)鎖設(shè)計。當罐內(nèi)氧含量達到高值時,自動報警,然后通過聯(lián)鎖打開氮氣閥,使氮氣充入罐內(nèi)。當檢測器指標達到設(shè)定的正常范圍時,立即聯(lián)鎖關(guān)停氮氣閥停止充氮。
(2)在同類介質(zhì)儲罐間設(shè)計一組管道將氣相管道貫通,可減少作業(yè)時氮氣的用量,也可降低油氣排放量。例如聯(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,以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動化控制。這包括安裝壓力表和設(shè)置高、低壓報警功能、設(shè)置變送器維持儲罐微正壓、超設(shè)定壓力時自動泄壓、以及可能的氧含量監(jiān)測和控制等 。)
四、化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案充氮量計算
一般來說,充氮量Q等于儲罐物料的排出量 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算為例進行說明。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,本次計算按照浮盤沉底考慮,即取設(shè) 計液位h=1.8m來計算儲罐內(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儲罐內(nèi)氣體體積最大值Vm=3400m, 當儲罐內(nèi)部氣體溫度T(35℃)隨外界氣溫變化一小時內(nèi)降至T′(20℃) 罐內(nèi)操作壓力由 1000Pa(G)降至0Pa(G)時,根據(jù)理想氣體狀態(tài) 方程:
式中:P0 :標準大氣壓(取0.101325MPa (A));
P1 :操作壓力(MPa(A));
V0 :標準狀態(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的Vm值); T0 :標準狀態(tài)下的氣體溫度(273.15K);
T1 :操作狀態(tài)下的氣體溫度(K)。
得:在儲罐內(nèi)液位,標準狀態(tài)下,35℃ 時,罐內(nèi)氣體體積V0 為3044Nm3;同理可得25℃ 時,罐內(nèi)氣體體積V0 '為3168Nm3。因此,此降溫過 程內(nèi)需要補充的氮氣量Q為124m3/h。因 此,為避免浪費氮氣資源,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)實際工況進行計算。
化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案供氮閥:
指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥,是一種無須外來能源,利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達到自動調(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)定在指揮器上實現(xiàn),方便、快捷,壓力設(shè)定值在運行中也可隨意調(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合。
泄氮閥:
◇ 一般供氮氣壓力在 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,起到安全作用,在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂,口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 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,浪費氮氣、影 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氣(一般為氮氣)的壓力恒定,以避免容量內(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罐的氣封保護系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有節(jié)能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。氮封閥被廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。
■ 說明
·一般供氮氣壓力在3×105~10×105Pa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,起到安全作用,在正常情況下不工作;
·泄氮閥安裝在罐頂,口徑一般在進液閥口徑*;
·一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略于供氮閥的壓力設(shè)定點,以免供、泄氮裝置頻繁工作,浪費氮氣、影響設(shè)備使用壽命;
化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案
序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-16B DN25 PN16 進口壓力 0.3-0.6 MPA, 出口壓力0.5-0.8KPA 法蘭連接 | 臺 | 1 |
2 | 泄氮閥 | 泄氮閥ZZDXDN25 PN16起跳壓力1.5KPA 法蘭連 | 臺 | 1 |
3 | 壓力表 | 膜盒壓力表 微壓使用 100KPA | 臺 | 1 |
化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案■自力式氮封閥主要技術(shù)參數(shù)及性能指標
1供氮裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標
公稱通徑DN(mm) | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | ||||||||
閥座直徑dn(mm) | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
額定流量系數(shù)Kv | 0.2 | 0.32 | 0.5 | 0.8 | 1.8 | 2.8 | 4.4 | 6.9 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 |
額定行程L(mm) | 8 | 10 | 14 | 20 | 25 | ||||||||||
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 | 標準級:Ⅳ級(GB/T4213-92) 嚴密型:Ⅵ級(GB/T4213-92) |
化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案2泄氨裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標
公稱通徑DN(mm) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
額定流量系數(shù)Kv | 6.9 | 11 | 30 | 30 | 48 | 75 | 80 | 190 |
額定行程L(mm) | 8 | 10 | 14 | 20 | 25 | |||
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 | 標準級:Ⅳ級(GB/T4213-92) 嚴密型:Ⅵ級(GB/T4213-92) |
化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案安裝、維護與調(diào)試
1、化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案安裝
(1) 檢查整機零件是否缺損與松動,對使用有害人體健康的介質(zhì),必須進行強度、密封、泄漏 與精度測試。
(2) 在安裝前,對管道進行清洗(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的場合,要用支撐架,盡量避免水平安裝。
(5) 介質(zhì)流動方向應(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℃場所使用。
(6) 為使自控系統(tǒng)失靈或檢修閥門時,仍能連續(xù)生產(chǎn),應(yīng)設(shè)置旁路閥。
注意:根據(jù)現(xiàn)場安裝經(jīng)驗,氮封閥在安裝時,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,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)計或少設(shè)計安裝 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,請務(wù)必按國家標準管路設(shè)計安裝施工)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)計的更標準化。旁通可在氮封系統(tǒng) 裝置故障時,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)計一級減壓閥(帶指揮器自力式調(diào)節(jié)閥),一級減壓閥不屬于微壓調(diào)節(jié) 閥,控制壓力一般遠大于罐內(nèi)壓力,不存在罐內(nèi)壓力倒流現(xiàn)象,故無需閥腔襯氟。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
2、 化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案維護:
(1) 清洗閥門:對清洗一般介質(zhì),只要用水洗凈就可以。但對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,可用機械加工的方法進行修理,如損壞嚴重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面,都必須進行研磨。
(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,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) 閥門組裝要注意對中,螺栓要在對角線上擰緊,滑動部分要加潤滑油。組裝后應(yīng)按產(chǎn)品出 廠測試項目與方法調(diào)試,并在這期間,可更準確地調(diào)整填料壓緊力與閥芯關(guān)閉位置。
3、 化工儲罐氮封系統(tǒng)設(shè)計方案調(diào)試
所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調(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。順時針方向旋轉(zhuǎn)使壓力增大,逆時針旋轉(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。
相關(guān)產(chǎn)品
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