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危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型
液體化工品的儲(chǔ)存性質(zhì)與石油類產(chǎn)品不*相同,而且液體化工品種類繁多,且需求量不如石油類產(chǎn)品多,故液體化工品儲(chǔ)罐的單罐容量也較小。由于液體化工品的性質(zhì)的特殊性,在化工品儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)時(shí),儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、結(jié)構(gòu)形式和儲(chǔ)罐附件的設(shè)計(jì)選用也不同于石油類產(chǎn)品儲(chǔ)罐。氮封裝置是由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成;泄氮裝置由反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成。氮?dú)鈮毫σ话阍O(shè)為100mmH2O,通過氮封裝置精確控制。
氮封閥的工作原理:
設(shè)在罐頂?shù)娜狐c(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測(cè)機(jī)構(gòu),反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測(cè)機(jī)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(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。在流量控制方面每個(gè)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(gè)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(jì)算適應(yīng)特定需要?dú)怏w密封的流量。
氮封閥中的氮?dú)饪梢云鸬街脫Q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?dú)鈮毫κ浅海饕饔迷谟跍p少揮發(fā),如苯罐,二是放置介質(zhì)與空氣的反應(yīng),如堿罐。進(jìn)罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng),運(yùn)行可靠,并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。
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)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時(shí),泄氮裝置打開,向外界釋放氮?dú)狻J构迌?nèi)壓力下降,降至泄氮壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí),泄氮裝置自動(dòng)關(guān)閉。 當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟,用戶放料時(shí),氣相部分容積增大,罐內(nèi)壓力降低,供氮裝置開啟,向儲(chǔ)罐注入氮?dú)猓构迌?nèi)壓力上升,當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動(dòng)關(guān)閉。
第一、危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)形式
對(duì)于石油類產(chǎn)品儲(chǔ)罐,常用的儲(chǔ)罐形式有拱頂儲(chǔ)罐、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐、外浮頂儲(chǔ)罐等。由于液體化工品儲(chǔ)罐單罐容量一般較小,不采用外浮頂儲(chǔ)罐,在儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)形式上,也有一定的特殊結(jié)構(gòu)。
1、拱頂?shù)饨Y(jié)構(gòu)
對(duì)于下列特性的化工品儲(chǔ)罐,常設(shè)置儲(chǔ)罐氮封保護(hù)系統(tǒng)。
(1)毒性較大,對(duì)環(huán)境污染較大的物料;
(2)吸水性較強(qiáng),容易造成物料水分增加的物料;
(3)對(duì)氧氣比較敏感,容易氧化的物料;
(4)閃點(diǎn)較低,危險(xiǎn)性較大的物料。
氮封保護(hù)系統(tǒng),是指在物料與罐頂之間的空間內(nèi)充入氮?dú)猓瑑?chǔ)罐內(nèi)維持一定的壓力(正壓)。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)被泵抽出或由于外界溫度降低時(shí),該系統(tǒng)可以自動(dòng)補(bǔ)入氮?dú)猓乐雇饨缈諝膺M(jìn)入。當(dāng)向儲(chǔ)罐內(nèi)充液或由于外界溫度升高使儲(chǔ)罐內(nèi)壓力高于氮封壓力時(shí),可以通過呼吸閥自動(dòng)排放。為安全考慮,一般在罐頂部設(shè)置有緊急泄放人孔。儲(chǔ)罐設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng),可以有效的隔絕空氣,從而使物料不接觸空氣中的水分和氧氣,控制物料的含水率及氣相空間的含氧量,防止物料吸水和燃燒或爆炸,還可以防止物料變質(zhì)。同時(shí),氮封保護(hù)系統(tǒng)可以維持罐內(nèi)的正壓,可以減少物料的小呼吸損耗。
2、內(nèi)浮頂?shù)鈨?chǔ)罐
部分化工品易燃易爆的同時(shí),毒性程度也為極度或高度危害,如苯、丙烯腈、環(huán)氧氯丙烷等介質(zhì),此類化工品可采用內(nèi)浮頂加氮封結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐。內(nèi)浮頂加氮封保護(hù)系統(tǒng)可進(jìn)一步減少有毒氣體揮發(fā)至大氣中。內(nèi)浮頂加氮封結(jié)構(gòu)是指在內(nèi)浮盤至罐頂?shù)目臻g內(nèi)充入氮?dú)猓怪3忠欢ǖ牡鈮毫ΑEc常規(guī)成品油內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐相比,氮封結(jié)構(gòu)的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐無(wú)罐頂或罐壁通氣孔,而在罐頂部設(shè)置呼吸閥,阻火器等。內(nèi)浮頂?shù)鈨?chǔ)罐可采用廢棄回收,將呼吸閥呼出氣體進(jìn)行回收處理,防止有毒氣體進(jìn)入大氣,污染環(huán)境。
3、低壓儲(chǔ)罐
在許多情況下,為了減少低沸點(diǎn)儲(chǔ)液在儲(chǔ)存時(shí)的蒸發(fā)損耗,常需提高儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存壓力。 目前,國(guó)內(nèi)立式圓筒形儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要有SH 3046-1992《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50341-2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》。這兩個(gè)規(guī)范均規(guī)定設(shè)計(jì)壓力不大于6KPa。當(dāng)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力大于2KPa而小于6KPa時(shí),在罐壁計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮氣壓對(duì)罐壁厚度的影響。對(duì)于儲(chǔ)罐儲(chǔ)存壓力大于6KPa的儲(chǔ)罐,需根據(jù)API620《大型焊接低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與建造》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。對(duì)于低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)計(jì)算,主要是對(duì)抗壓圈、罐壁計(jì)算、錨栓設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容。
抗壓圈的設(shè)計(jì)主要是通過計(jì)算總環(huán)向力,確定所需的承壓區(qū)域面積,選擇推薦的承壓圈結(jié)構(gòu),計(jì)算所選結(jié)構(gòu)的承壓區(qū)域面積,使其大于所需的面積。低壓儲(chǔ)罐罐壁厚度可通過罐體自由體分析計(jì)算罐壁經(jīng)向、周向單位內(nèi)力,進(jìn)而通過公式計(jì)算確定罐壁厚度。錨固的設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)外界載荷確定升舉力,判斷是否大于罐頂、罐壁及其所支撐的構(gòu)件的總重,確定是否設(shè)置錨固裝置。
第二、危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型材料選擇
是一種重要的石油化工原料,但是考慮到苯是一種有毒物質(zhì),在儲(chǔ)存過程中如果不采取防護(hù)措施,將會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員造成危害和環(huán)境污染,所以在苯儲(chǔ)存過程我們選擇加氮封系統(tǒng)對(duì)苯罐進(jìn)行保護(hù),這樣可以有效的降低苯的蒸發(fā)損耗,避免有毒氣體對(duì)環(huán)境污染的隱患,保護(hù)環(huán)境,維護(hù)職工的身心健康.本文系統(tǒng)的介紹了氮封系統(tǒng)工作的原理以及對(duì)苯罐氮封設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題.
1、罐體鋼板
(1)碳鋼儲(chǔ)罐
對(duì)于常規(guī)的石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐來說,常用的鋼板為Q345R和Q235-B。對(duì)于儲(chǔ)罐罐壁厚度較厚的鋼板,才選用強(qiáng)度較高的Q345R,對(duì)于罐頂及罐底來說,則一般均選用Q235-B鋼板。在化工品儲(chǔ)罐中,對(duì)于承裝毒性程度為極度及高度危害介質(zhì)的化工品儲(chǔ)罐,由于Q235系列鋼板S、P含量相對(duì)較高,一般材料不選用Q235系列鋼板,多采用Q345R及其他性能更好鋼板。
(2)不銹鋼儲(chǔ)罐
由于部分化工品對(duì)碳鋼的腐蝕較嚴(yán)重,如冰醋酸、丙烯酸等介質(zhì),部分化工品對(duì)純度有較嚴(yán)格的要求,雜質(zhì)的存在,不但影響質(zhì)量也會(huì)影響化工品的銷售價(jià)格。這類化工品儲(chǔ)罐一般選用奧氏體不銹鋼材料。奧氏體不銹鋼是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼,此鋼在常溫氧化性環(huán)境中容易鈍化,使表面產(chǎn)生一層以氧化鉻為主、保護(hù)性很強(qiáng)的薄膜,使腐蝕率明顯降低,也能減少鐵離子對(duì)化工品的污染。
2、內(nèi)浮盤
對(duì)于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐來說,常用浮盤材料有:鋁合金內(nèi)浮盤、不銹鋼內(nèi)浮盤、碳鋼焊制內(nèi)浮盤。其中,鋁合金內(nèi)浮盤及不銹鋼內(nèi)浮盤為浮筒式組裝內(nèi)浮盤,一般均有專業(yè)廠家生產(chǎn)安裝,成本比碳鋼焊制內(nèi)浮盤低。I級(jí)和II級(jí)毒性液體的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐,不采用用易熔材料制作的內(nèi)浮頂,即不采用組裝式鋁合金內(nèi)浮盤。
3、儲(chǔ)罐密封
丁腈橡膠耐油性,耐磨性較高,耐熱性較好,且成本相對(duì)較低,廣泛用在常規(guī)的石油類產(chǎn)品儲(chǔ)罐中。但丁晴橡膠的缺點(diǎn)是不耐芳香族、鹵代烴、酮及酯類腐蝕,在化工品儲(chǔ)罐中應(yīng)考慮其他耐腐蝕橡膠。氟橡膠具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性,具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性,是目前所有彈性體中耐介質(zhì)腐蝕性能一種。故對(duì)儲(chǔ)存芳香族、鹵代烴、酮及酯類化工品的儲(chǔ)罐浮盤密封材料可選用氟橡膠密封。
第三、危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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。特別適用于各類大型儲(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)。
特點(diǎn)
·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;
·氮封裝置供氮、泄氮壓力設(shè)定方便,可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行;
·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,裝置工作平穩(wěn);
·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;
·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;
·為確保儲(chǔ)罐的安全,需在罐頂設(shè)置呼吸閥;
·呼吸閥僅起安全作用,避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
1、罐底設(shè)計(jì)
目前,立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐底結(jié)構(gòu)主要有正錐底結(jié)構(gòu)、倒錐底結(jié)構(gòu)及單面斜底結(jié)構(gòu)。對(duì)于化工品儲(chǔ)罐來說,一般采用倒錐底結(jié)構(gòu)或單面斜底結(jié)構(gòu)。相對(duì)傳統(tǒng)正錐底儲(chǔ)罐,倒錐底及單面斜底結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒔橘|(zhì)中的水分、污泥和其他雜質(zhì)快速而有效地集中到儲(chǔ)罐點(diǎn)的集液槽中,并及時(shí)排出罐外,可以保證儲(chǔ)存介質(zhì)的品質(zhì),提高儲(chǔ)存介質(zhì)的純度,因此特別適用于液體化學(xué)品介質(zhì)的儲(chǔ)存。倒錐底及單面斜底儲(chǔ)罐在罐底點(diǎn)均設(shè)置集液槽。對(duì)倒錐底儲(chǔ)罐來說,集液槽在罐底中心。由于罐底中心處沉降變形最大,受力情況也較為惡劣,故一般集液槽采用整塊鋼板沖壓成型。
2、泡沫緩沖裝置
由于部分化工品屬于水溶性介質(zhì),在考慮進(jìn)行泡沫滅火時(shí),需設(shè)置泡沫緩沖裝置,使抗溶泡沫平穩(wěn)地布滿整個(gè)液面,起滅火作用。儲(chǔ)罐可設(shè)置斜板溜槽式的泡沫緩沖裝置。斜板與罐壁形成一個(gè)橫截面為等邊直角三角形的溜槽,沿罐壁盤旋而下,使泡沫順槽而流,鋪于液面,起滅火作用。
第四、危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型結(jié)論
防止儲(chǔ)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?dú)庠诠迌?nèi)保持一定的壓力,相比自力式閥 氮封閥可以從閥前的幾公斤壓力一次性減壓到需要的微正壓,應(yīng)用自力式閥可能會(huì)需要多級(jí)降壓才能達(dá)到這么小的壓力和精度。
1、對(duì)于液體化工品儲(chǔ)罐,根據(jù)介質(zhì)特性、毒性程度要求來決定化工品儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式。
2、化工品儲(chǔ)罐材料選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性、毒性程度及潔凈度要求來確定化工品儲(chǔ)罐主要鋼板、浮盤及浮盤密封的材料。
3、化工品儲(chǔ)罐常設(shè)計(jì)倒錐底及單面斜底結(jié)構(gòu),來提高儲(chǔ)存質(zhì)量。