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化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案

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詳細介紹

 一、化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案基本原理
        在儲罐上設(shè)置氮封系統(tǒng),維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右,當氣相空間壓力高于1.4KPa時,氮封閥關(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,自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制,自力式氮封閥是一種無須外來能源,以彈簧為動力核心利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力來控制閥芯位置變化,達到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定壓力的目的,以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。

氮封系統(tǒng)02.jpg

化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案工作原理

       儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時,快速泄放閥迅速開啟,將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時,開啟閥門,向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下,現(xiàn)場壓力較高,必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa,壓力可按分段設(shè)定,從0.5Kpa 至66 Kpa以下,介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

    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。儲罐氮封是一種向儲存容器與反應(yīng)器的頂部空間填充惰性氣體的工藝,通常用于保護內(nèi)部成分因存在氧氣而發(fā)生爆炸、降解或者聚合,以及防止設(shè)備腐蝕。氮封系統(tǒng)通常被設(shè)計成可在高于大氣壓力的條件下運行,這樣可防止外部空氣進入容器當中。由于許多工藝與應(yīng)用不希望存在空氣中的氧氣與濕氣,因此從(石油)化工與食品和飲料到制藥與純凈水制造,許多行業(yè)采用氮封工藝。

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥35.jpg

  惰性化具有類似用途,但卻不僅限于儲罐與反應(yīng)器。將一種惰性氣體注入任何的封閉空間內(nèi),從而產(chǎn)生所需的空氣。無論是為延長存放時間而在保護氣體條件下進行食品包裝,還是為降低爆炸風險而減少焊接作業(yè)室內(nèi)的氧氣濃度,均采用的是這種工藝。 儲罐氮封系統(tǒng)使用的氮氣純度不宜低于99.96%,氮氣壓力宜為0.5~0.6MPa。

氮封系統(tǒng)01.jpg

    二、化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案工藝方案
    以輕質(zhì)油內(nèi)浮頂儲罐組成的罐組為例,防止儲罐等容器出現(xiàn)過壓或負壓的方法是在容器頂部設(shè)置開口。在這種情況下,在向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時,任何的多余空氣或氣體可自由離開容器;相反當產(chǎn)品排出時,空氣可流入容器內(nèi)。此類系統(tǒng)還可因溫度波動而使容器出現(xiàn)“透氣"現(xiàn)象,這通常會導致體積發(fā)生巨大變化。
  然而出于多種原因,此方法并不適用于所有產(chǎn)品。進入儲罐內(nèi)的空氣可能會污染產(chǎn)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/空氣會在產(chǎn)品上方形成。此外,還有可能發(fā)生不良氣體與蒸氣的釋放。由于必須避免這些情況,因此需要將儲罐密封。然而,需要將儲罐存放在常壓條件下,從而避免在對其灌裝或溫度升高時出現(xiàn)過壓,更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時出現(xiàn)真空。大型儲罐尤其無法承受低壓。
  氮封系統(tǒng)可確保儲罐頂部空間處于惰性空氣保護與常壓控制之下。實現(xiàn)這一結(jié)果的方法之一是連續(xù)充入氮氣,這是一種相對簡單且安全的解決方案。但由于其不斷消耗氮氣,因此操作成本很高。
  較為*做法是基于壓力的氮封工藝。一般來說,此類氮封系統(tǒng)由下列組件構(gòu)成:

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥27.jpg

  •一只在任何時候需要時允許惰性氣體進入儲罐的氮封閥或調(diào)節(jié)器;
  •一只允許頂部空間氣體流出儲罐的泄氮閥、通風裝置閥或蒸氣回收閥。
  •一只用于防止儲罐出現(xiàn)過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥(后者可導致儲罐內(nèi)爆,這種風險會隨著儲罐尺寸的增大而提高)
  •連接管與惰性氣體氣源
  在該應(yīng)用當中,通氣閥會在頂部空間體積變小時打開,從而將頂部空間氣體排出儲罐。當將產(chǎn)品泵抽出儲罐或者溫度下降時,覆蓋調(diào)節(jié)器將會打開,并向儲罐頂部空間充氮,避免壓力不足。保持恒定表壓可確保空氣以及氧氣不會進入儲罐。溫度與天氣條件的變化意味著儲罐需要連續(xù)通氣。

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥21.jpg

化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案性能特點

1、無需外加能源,能在無電、無氣的場合工作,既方便又節(jié)約能源,降低成本。

2、氮封裝置供氮,泄氮壓力設(shè)定方便,可在連續(xù)經(jīng)營的條件下進行。

3、壓力檢測膜片有效面積大,設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。

4、采用無填料設(shè)計,閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。

5、供氮裝置采用指揮器操作,減壓比可達100:1,減壓效果好、控制精度高。

6、氮氣壓力設(shè)定范圍廣,低至0.5Kpa高至1000Kpa,比值達高;

7、調(diào)節(jié)調(diào)壓力檢測膜片有效面積大,設(shè)定彈簧剛度小,動作極靈敏。

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥44.jpg

化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案主要技術(shù)參數(shù)

公稱通徑(mm)2025405080100150
閥座直徑(mm)61520253240506580100125150
額定流量系數(shù)Kv3.2581020325080100160250400
壓力調(diào)節(jié)范圍0.5~70 20~120 60~400 300~700 500~1000 KPa
公稱壓力PN1.0、1.6 MPa
被調(diào)介質(zhì)溫度80、200 ℃
流量特性快開型
調(diào)節(jié)精度≤5%
允許壓降(MPa)1.61.61.10.60.4
薄膜有效面積(C㎡)200280400
允許泄漏量符合ANSIB16.104—1976 IV級
閥蓋形式標準型 (整體式)
壓蓋型式螺栓壓緊式
密封填料V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料
閥芯形式單座型閥芯
流量特性直線性


化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案主要外形尺寸

公稱通徑(DN)20253240506580100125150
L150160180200230290310350400480
H52.557.5757585.592.5100110142.5158
H1330330350350360430440450520650
A310400



化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案設(shè)計方案如下:

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥8.jpg

    1.儲罐改造
    1)封堵儲罐罐壁(頂)的通氣口。
    2)核算罐頂呼吸閥是否滿足設(shè)置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)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(yīng)考慮
    氮封閥不能關(guān)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(yīng)加導向管,確保量油作業(yè)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(diào)壓閥65.jpg

    2.化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案工藝流程
    1)在每臺儲罐上設(shè)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(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右,當氣相空間壓力高于1.4KPa時,氮封閥關(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;當?shù)忾y需要檢修或故障時,使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣,壓力高于1.5KPa時,通過帶阻火器的呼吸閥外排(短時間連續(xù)補充氮氣)。
    2)當?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉,造成罐內(nèi)壓力超過1.5Kpa時,通過帶阻火器的呼吸閥外排;當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時,造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3Kpa時,通過帶阻火器呼吸閥向 罐內(nèi)補充空氣,確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限(-0.5Kpa)。
    3)為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放,應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥,緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)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,氮氣管道的管徑為DN50,氮氣的操作壓力為0.5MPa。
    5)若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道,每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器,以防止事故擴大。
    6)阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品,且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa。

氮封閥裝置系統(tǒng)圖.jpg

化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案呼吸閥選用表
         儲罐公稱容量(m3)   呼吸閥數(shù)量×公稱直徑(mm)
             1000                    1×200
             2000                    2×150
             3000                    2×200
             4000                    2×200
             5000                    2×250
            10000                    2×300
            20000                    3×300
            30000                    4×300
            50000                    4×300
化工儲罐氮封裝置壓力控制設(shè)計方案設(shè)備選型及維護的意義:

ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓3.jpg

  設(shè)計或維護不當?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導致嚴重事故發(fā)生。如果說所有的氮封系統(tǒng)均會出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結(jié)構(gòu)復雜,帶有活動組件、包裝與密封件的閥門容易發(fā)生故障。出現(xiàn)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?shù)忾y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(nèi)爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述,這些情況會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響,根據(jù)存儲產(chǎn)品的不同,還會大大提高發(fā)生爆炸的風險。