化工液體儲罐氮封系統設計方案

介紹了化工標準和美國石油協會(API)標準關于常壓儲罐氮封系統的工藝設計,通過對氮氣消耗量計算原理,系統連鎖控制要求以及儲罐安全附件設置要求進行對比分析,發現兩者的異同點.結合內蒙古某地甲醇儲罐工程實例,通過兩種標準對氮封系統的供氣量進行計算,并對結果進行了分析討論,指出了適用于國內的較為準確的設計方法,為其他工程類似的設計提供理論計算依據.儲罐廣泛應用于流體工業，用于儲存原料、成品及中間產品，在保證裝置安全生產、節能減排、提高整體管理水平等方面具有不可替代的作用，國家戰略儲備也離不開各種類型的儲罐。

化工液體儲罐氮封系統設計方案

工業儲罐一般為鋼制儲罐，根據儲存介質特性及儲存溫度、壓力等參數選擇碳鋼、低溫鋼、不銹鋼等材料，其他材質如玻璃鋼、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氮封氣循環利用系統，包括壓縮機、氮氣冷凍干燥系統、氮氣暫存罐、壓力調節閥以及化工液體儲罐，化工液體儲罐上設有第一壓力檢測器，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的進氣口由管路連接，氮氣冷凍干燥系統的出氣口與氮氣暫存罐的進氣口由管路連接，氮氣暫存罐的出氣口通過壓力調節閥與化工液體儲罐的氮氣進口由管路連接；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，不再向環境排放帶有VOCs的氮氣，省去后處理設備的同時減少大氣污染。

化工液體儲罐氮封系統設計方案儲罐按結構形式分為：球罐、臥罐、拱頂罐、外浮頂罐及內浮頂罐。

1 儲罐

1.1 球罐

球罐為大容量、承壓的球形儲存容器，廣泛應用于石油、化工、冶金等流程工業，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。常溫球罐的設計溫度大于-20℃。

低溫球罐， 這類球罐的設計溫度低于或等于-20℃，一般不低于-100℃。

深冷球罐，設計溫度-100℃以下往往在介質液化點以下儲存，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

臥罐容積較小（一般都小于 100 m3），占地面積大。主要用于酸堿等化學品的儲存，在生產裝置內也常用于小容量的其他介質（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，所以在國內外許多行業應用廣泛，容積為1000 ~10000m3，國內拱頂儲罐的最大容積已經達到30000m3。

拱頂罐一般為低壓力儲罐或常壓儲罐，廣泛應用于流體工業，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，當達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，可根據道爾頓定律和拉烏爾定律進行計算。

1.4 浮頂罐

浮頂儲罐是由漂浮在介質表面上的浮頂和立式圓柱形罐壁所構成。浮頂隨罐內介質儲量的增加或減少而升降，浮頂外緣與罐壁之間有環形密封裝置，罐內介質始終被內浮頂直接覆蓋，減少介質揮發。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性的石油產品儲罐的敞口的圓柱形鋼制儲罐內，相對于無浮頂的拱頂罐來說沒有蒸發的空間。不僅減少產品蒸發損失，同時減少了環境污染，降低了易燃介質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設計方案

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。使用邊緣密封系統以減少邊緣蒸發，在浮頂上有中央排水系統以保證雨雪天積水可以順利排出，避免沉盤事故。可燃液體儲罐氮封系統呼吸閥的選型、供氮系統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的設計原則及降低介質損失的方法。氮封裝置的作用是防止儲罐揮發性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮氣在罐內保持一定的壓力，氮封閥是設在罐頂的。　

　　氮封裝置取壓點的介質經導壓管引入檢測機構，反饋結構的設計使得介質直接經閥蓋進入檢測機構，在罐頂的罐呼吸閥能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，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，氣體密封系統的每個閥門尺寸根據氣體流量表排列，根據提供的穩定氣體壓力計算適應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、平衡系統的壓力等功能，用于保持容器頂部保護氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，化工液體儲罐氮封系統設計方案主要作用    

       一是在于減少揮發，如苯罐，　　

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

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