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危化液體儲罐氮封裝置設計選型

液體化工品的儲存性質與石油類產品不*相同，而且液體化工品種類繁多，且需求量不如石油類產品多，故液體化工品儲罐的單罐容量也較小。由于液體化工品的性質的特殊性，在化工品儲罐設計時，儲罐的設計參數、材料、結構形式和儲罐附件的設計選用也不同于石油類產品儲罐。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節閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH2O，通過氮封裝置精確控制。

氮封閥的工作原理：

      設在罐頂的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，主要作用在于減少揮發，如苯罐，二是放置介質與空氣的反應，如堿罐。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。 

       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裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣。使罐內壓力下降，降至泄氮壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。 當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內壓力上升，當罐內壓力上升至供氮裝置自動關閉。

第一、危化液體儲罐氮封裝置設計選型儲罐結構形式

對于石油類產品儲罐，常用的儲罐形式有拱頂儲罐、內浮頂儲罐、外浮頂儲罐等。由于液體化工品儲罐單罐容量一般較小，不采用外浮頂儲罐，在儲罐結構形式上，也有一定的特殊結構。

1、拱頂氮封結構

對于下列特性的化工品儲罐，常設置儲罐氮封保護系統。

（1）毒性較大，對環境污染較大的物料；

（2）吸水性較強，容易造成物料水分增加的物料；

（3）對氧氣比較敏感，容易氧化的物料；

（4）閃點較低，危險性較大的物料。

氮封保護系統，是指在物料與罐頂之間的空間內充入氮氣，儲罐內維持一定的壓力（正壓）。當儲罐內的介質被泵抽出或由于外界溫度降低時，該系統可以自動補入氮氣，防止外界空氣進入。當向儲罐內充液或由于外界溫度升高使儲罐內壓力高于氮封壓力時，可以通過呼吸閥自動排放。為安全考慮，一般在罐頂部設置有緊急泄放人孔。儲罐設置氮封保護系統，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。同時，氮封保護系統可以維持罐內的正壓，可以減少物料的小呼吸損耗。

2、內浮頂氮封儲罐

部分化工品易燃易爆的同時，毒性程度也為極度或高度危害，如苯、丙烯腈、環氧氯丙烷等介質，此類化工品可采用內浮頂加氮封結構儲罐。內浮頂加氮封保護系統可進一步減少有毒氣體揮發至大氣中。內浮頂加氮封結構是指在內浮盤至罐頂的空間內充入氮氣，使之保持一定的氮封壓力。與常規成品油內浮頂儲罐相比，氮封結構的內浮頂儲罐無罐頂或罐壁通氣孔，而在罐頂部設置呼吸閥，阻火器等。內浮頂氮封儲罐可采用廢棄回收，將呼吸閥呼出氣體進行回收處理，防止有毒氣體進入大氣，污染環境。

3、低壓儲罐

在許多情況下，為了減少低沸點儲液在儲存時的蒸發損耗，常需提高儲罐的儲存壓力。 目前，國內立式圓筒形儲罐設計標準主要有SH 3046-1992《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規范》、GB 50341-2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》。這兩個規范均規定設計壓力不大于6KPa。當儲罐設計壓力大于2KPa而小于6KPa時，在罐壁計算時應考慮氣壓對罐壁厚度的影響。對于儲罐儲存壓力大于6KPa的儲罐，需根據API620《大型焊接低壓儲罐設計與建造》進行設計計算。對于低壓儲罐設計計算，主要是對抗壓圈、罐壁計算、錨栓設計等方面內容。

抗壓圈的設計主要是通過計算總環向力，確定所需的承壓區域面積，選擇推薦的承壓圈結構，計算所選結構的承壓區域面積，使其大于所需的面積。低壓儲罐罐壁厚度可通過罐體自由體分析計算罐壁經向、周向單位內力，進而通過公式計算確定罐壁厚度。錨固的設計，應根據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件的總重，確定是否設置錨固裝置。

第二、危化液體儲罐氮封裝置設計選型材料選擇

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,在儲存過程中如果不采取防護措施,將會對現場人員造成危害和環境污染,所以在苯儲存過程我們選擇加氮封系統對苯罐進行保護,這樣可以有效的降低苯的蒸發損耗,避免有毒氣體對環境污染的隱患,保護環境,維護職工的身心健康.本文系統的介紹了氮封系統工作的原理以及對苯罐氮封設計過程中應注意的問題. 

1、罐體鋼板

（1）碳鋼儲罐

對于常規的石油產品儲罐來說，常用的鋼板為Q345R和Q235-B。對于儲罐罐壁厚度較厚的鋼板，才選用強度較高的Q345R，對于罐頂及罐底來說，則一般均選用Q235-B鋼板。在化工品儲罐中，對于承裝毒性程度為極度及高度危害介質的化工品儲罐，由于Q235系列鋼板S、P含量相對較高，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）不銹鋼儲罐

由于部分化工品對碳鋼的腐蝕較嚴重，如冰醋酸、丙烯酸等介質，部分化工品對純度有較嚴格的要求，雜質的存在，不但影響質量也會影響化工品的銷售價格。這類化工品儲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境中容易鈍化，使表面產生一層以氧化鉻為主、保護性很強的薄膜，使腐蝕率明顯降低，也能減少鐵離子對化工品的污染。

2、內浮盤

對于內浮頂儲罐來說，常用浮盤材料有：鋁合金內浮盤、不銹鋼內浮盤、碳鋼焊制內浮盤。其中，鋁合金內浮盤及不銹鋼內浮盤為浮筒式組裝內浮盤，一般均有專業廠家生產安裝，成本比碳鋼焊制內浮盤低。I級和II級毒性液體的內浮頂儲罐，不采用用易熔材料制作的內浮頂，即不采用組裝式鋁合金內浮盤。

3、儲罐密封

丁腈橡膠耐油性，耐磨性較高，耐熱性較好，且成本相對較低，廣泛用在常規的石油類產品儲罐中。但丁晴橡膠的缺點是不耐芳香族、鹵代烴、酮及酯類腐蝕，在化工品儲罐中應考慮其他耐腐蝕橡膠。氟橡膠具有耐高溫、耐油及耐多種化學藥品侵蝕的特性，具有高度的化學穩定性，是目前所有彈性體中耐介質腐蝕性能一種。故對儲存芳香族、鹵代烴、酮及酯類化工品的儲罐浮盤密封材料可選用氟橡膠密封。

第三、危化液體儲罐氮封裝置設計選型結構設計

是本廠自主開發、研制的一套自力式微壓力控制系統，主要用于保持容量頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容量內物料與空氣直接按觸，防止物料揮發、被氧化，以及容器的安全。特別適用于各類大型儲罐的氣封保護系統。該產品具有節能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便等特點。氮封閥被廣泛應用于石油、化工等行業。

 特點

·無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便，又節約能源，降低成本；

·氮封裝置供氮、泄氮壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行；

·壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作靈敏，裝置工作平穩； 

·采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小，反應迅速，控制精度高；

·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；

·為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥；

·呼吸閥僅起安全作用，避免了常規氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

1、罐底設計

目前，立式圓筒形儲罐的罐底結構主要有正錐底結構、倒錐底結構及單面斜底結構。對于化工品儲罐來說，一般采用倒錐底結構或單面斜底結構。相對傳統正錐底儲罐，倒錐底及單面斜底結構能夠將介質中的水分、污泥和其他雜質快速而有效地集中到儲罐點的集液槽中，并及時排出罐外，可以保證儲存介質的品質，提高儲存介質的純度，因此特別適用于液體化學品介質的儲存。倒錐底及單面斜底儲罐在罐底點均設置集液槽。對倒錐底儲罐來說，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，在考慮進行泡沫滅火時，需設置泡沫緩沖裝置，使抗溶泡沫平穩地布滿整個液面，起滅火作用。儲罐可設置斜板溜槽式的泡沫緩沖裝置。斜板與罐壁形成一個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、危化液體儲罐氮封裝置設計選型結論

 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，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，應用自力式閥可能會需要多級降壓才能達到這么小的壓力和精度。

1、對于液體化工品儲罐，根據介質特性、毒性程度要求來決定化工品儲罐的結構形式。

2、化工品儲罐材料選擇時，應根據介質的腐蝕性、毒性程度及潔凈度要求來確定化工品儲罐主要鋼板、浮盤及浮盤密封的材料。

3、化工品儲罐常設計倒錐底及單面斜底結構，來提高儲存質量。