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石化儲罐氮封裝置設計優化方案

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詳細介紹

石化儲罐氮封裝置設計優化方案

設計或維護不當的氮封系統有可能導致嚴重事故發生。如果說所有的氮封系統均會出現這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結構復雜,帶有活動組件、包裝與密封件的閥門容易發生故障。出現故障的壓力變送器會記錄錯誤的頂部空間壓力,從而導致氮氣消耗過高。當氮封閥無法充分打開時,氮氣的流入量將會變得過低,從而導致頂部空間壓力下降,進而造成儲罐內爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述,這些情況會對產品質量產生影響,根據存儲產品的不同,還會大大提高發生爆炸的風險。

氮封閥關閉,停止氮氣供應;當氣相空間壓力低于0.5KPa時,氮封閥開啟,開始補充氮氣,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。儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于99.96%,氮氣壓力宜為0.2~0.6MPa。當罐內壓力超過1.1KPA(G)時,泄氮閥工作,確保罐頂壓力低于1KPA(G).必定會在純水箱處增加氮封閥,甚至于一些小機器都會在純水箱的接口處增加氮封閥。氮封裝置可以在無需外界能源,能在無電、無氣的場合工作,既方便,又節約能源,降低成本。    

     避免以上情況的發生,需要將儲罐密封;然而,儲罐中物料存放在常壓條件下,需要避免在對其灌裝或溫度升高時出現過壓,也需要避免在排放產品時出現真空,因此氣封系統的安裝顯的尤為必要。氮封系統是基于壓力的氣封工藝,可確保儲罐頂部空間處于惰性氣體保護與微正壓控制之下。

二、石化儲罐氮封裝置設計優化方案工藝方案
1.內浮頂儲罐改造
1)封堵儲罐罐壁(頂)的通氣口。防止儲罐等容器出現過壓或負壓方法是在容器頂部設置開口;此種情況下,再向容器內注入產品時,任何的多余空氣或氣體可自由離開容器;相反當產品排出時,空氣可流入容器內。但是進入儲罐內的空氣可能會污染產品,尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時,爆炸性氣體(或空氣)會在產品上方形成;此外,還有可能發生不良氣體與蒸氣的釋放。
2)核算罐頂呼吸閥是否滿足設置氮封后的需求。呼吸閥的數量及規格按照《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007-2007確定(見表一)。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外,還應考慮氮封閥不能關閉時的進氣量等因素。
3)在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準確性,兩開口之間的距離不宜小于1m。
4)量油孔應加導向管,確保量油作業時不影響氮封壓力。
5)儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。

ZZYVP型帶指揮器調壓閥26.jpg

石化儲罐氮封裝置設計優化方案技術參數和性能

閥體

公  稱  通  徑  DN25、32、40、50、65、80、100mm
公  稱  壓  力  PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等
法  蘭  標  準  
閥 體  材  料  鑄鐵(HT200)、鑄鋼(ZG230-450)、鑄不銹鋼(ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti)
  閥芯材料硬 密  封  不銹鋼(1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti) 不銹鋼鑲嵌橡膠圈
軟 密  封  
閥  桿  材  料  不銹鋼(1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti)
流 量  特  性  
使  用  溫 度  

執行器

壓力設定范圍(KPa)0.4~0.5 5~10 9~14 13~19 18~24 22~28 27~33
36~44 42~51 49~58 56~66
膜蓋材料A3、A4鋼板涂四氟乙烯
膜片材料丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠

性能

設定值偏差±5%允許泄露量
允許泄露量標準型IV級(符合GB/T4312-92標準)
嚴密型VI級(符合GB/T4312-92標準)

五、自力式氮封閥 額定流量系數、額定行程、性能

ZZDG供氮裝置

公稱通徑DN253240506580100
閥座通徑Dn5678101215202532405065120100
流量系數Kv0.20.320.50.81.82.84.46.91120304875120190
額定行程L810142025

ZZDX泄氮裝置

公稱通徑DN20253240506580100
閥座通徑Dn20253240506580100
流量系數Kv6.91120304875120190
額定行程L810142025


三.石化儲罐氮封裝置設計優化方案工藝流程

ZZYVP型帶指揮器調壓閥46.jpg

1)在每臺儲罐上設置先導式氮封閥組和限流孔板旁路,正常情況下使用氮封閥組維持罐內氣相空間壓力在0.5KPa左右,當氣相空間壓力高于1KPa時,氮封閥關閉,停止氮氣供應;當氣相空間壓力低于0.5KPa時,氮封閥開啟,開始補充氮氣;當氮封閥需要檢修或故障時,使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣,壓力高于1KPa時,通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排。
2)當氮封閥事故失靈不能及時關閉,造成罐內壓力超過1Kpa時,通過泄氮閥及帶阻火器的呼吸閥外排;當氮封閥事故失靈不能及時開啟時,造成罐內壓力降低至-1Kpa時,通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣,確保罐內壓力不低于儲罐的設計壓力低限(-1Kpa)。
3)為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放,應在儲罐上設置緊急泄放閥,緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限(2.0Kpa)。
4)當需要使用限流孔板旁路補充氮氣時,流量宜等于油品出罐流量.
5)若在相同油品儲罐之間設置有氣相聯通管道,每臺儲罐出口均應設置阻火器,以防止事故擴大。
6)阻火器應選用安全性能滿足要求的產品,且阻力降不應大于0.3KPa。

氮封閥02.png

氮封裝置的工作原理:
     氮封裝置(氮封閥)常規情況是由供氮閥、泄氮閥和呼吸閥三大部份組成。當罐內壓力升高超過設定值時,供氮閥關閉,泄氮閥打開,將罐內多余壓力快速泄放。在儲罐內壓力降低時,泄氮閥處于關閉狀態,供氮閥打開,向罐內注入氮氣并保證儲罐處于微正壓的狀態。供氮閥氮氣源壓力保持在0.2~0.8MPa之間的一個固定值,現場壓力較高時,可在供氮閥前安裝一臺自力式調壓閥將壓力減至0.8 Mpa以下,以提高可靠性和使用效果。

氮封裝置由供氮閥、 泄氮閥、 呼吸閥 組成,供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成;泄氮閥由內反饋的壓開型微壓調節閥組成,通過氮封裝置精確控制。當儲罐進液閥開啟,向罐內添加物料時,液面上升,氣相部分容積減小,壓力升高,當罐內壓力升至高于泄氮閥壓力設定值時,泄氮閥打開,向外界釋放氮氣,使罐內壓力下降,降至泄氮閥壓力設定點時,自動關閉。當儲罐出液閥開啟,用戶放料時,液面下降,氣相部分容積增大,罐內壓力降低,供氮閥開啟,向儲罐內注入氮氣,使罐內壓力上升,升至供氮閥壓力設定點,自動關閉。