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精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置
某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應(yīng)液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降，導(dǎo)致罐內(nèi)形成負壓并吸入空氣，與罐內(nèi)氣相物質(zhì)（90%為乙炔）混合形成爆炸性混合氣體，遇靜電火花，發(fā)生爆燃，罐內(nèi)物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風擴散，繼而引發(fā)空間爆炸。案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合，遇到點火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預(yù)防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
化工企業(yè)，特別是精細化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設(shè)氮封？第二，氮封如何設(shè)置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產(chǎn)生？
氮封系統(tǒng)或其他惰性氣體保護措施，是保障儲罐安全的重要防線，能夠有效預(yù)防火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。然而，在實際應(yīng)用中，一些企業(yè)，特別是精細化工領(lǐng)域的企業(yè)，在儲罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置和管理方面，還存在著不少亟待解決的問題。
011.精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置氮封系統(tǒng)的重要性
1.1 【 問題與隱患 】
目前儲罐氮封系統(tǒng)存在諸多問題，包括未安裝系統(tǒng)、設(shè)計不當、壓力控制不良和未設(shè)置報警裝置等，這些均構(gòu)成安全隱患。首先，一些應(yīng)采用氮封的儲罐卻未配備相應(yīng)的氮封系統(tǒng)。其次，后期增設(shè)的氮封系統(tǒng)往往未經(jīng)專業(yè)設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常使用。此外，氮封系統(tǒng)的壓力控制也是一個突出問題。例如，進儲罐前的氮氣管線缺乏自力式調(diào)節(jié)閥和壓力表，或者壓力表選型過大，僅依靠手動閥門調(diào)節(jié)進氣量，無法有效監(jiān)控氮封壓力。同時，氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調(diào)節(jié)閥選型不當，造成氮封壓力過高或過低，影響系統(tǒng)正常使用。另外，氮氣管線或儲罐上未設(shè)置壓力遠傳和報警裝置，也使得壓力控制變得困難。此外，氮氣管線上的安全設(shè)施不足，如缺乏止回閥，以及儲罐頂部未設(shè)置緊急泄放人孔或緊急泄放閥等保護措施，都是潛在的安全隱患。最后，由于氮封壓力的不穩(wěn)定或出于節(jié)約成本考慮，有時會將氮氣管線閥門關(guān)閉，導(dǎo)致氮封系統(tǒng)未投用，從而無法發(fā)揮其應(yīng)有的安全保障作用。
1.2 【 標準與規(guī)范 】
國家標準明確了需設(shè)置氮氣保護系統(tǒng)的儲罐類型，確保儲罐的安全儲存。例如，《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）就明確指出，當單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮氣保護等安全措施。此外，對于儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐，同樣需要設(shè)置氮氣保護。《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標準》（GB 51283-2020）也規(guī)定了氮氣保護的應(yīng)用場景，當采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封措施。《石油庫設(shè)計規(guī)范 》（GB 50074-2014）也詳細列出了需要設(shè)置氮氣密封保護系統(tǒng)的場景。
022.精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置氮封系統(tǒng)設(shè)置指南
2.1 【 合理設(shè)置要點 】
氮封系統(tǒng)的設(shè)計需專業(yè)計算，確保壓力穩(wěn)定并配備必要的監(jiān)控與保護裝置。采用氮封的儲罐通常為常壓或低壓罐，因此確保儲罐氮氣壓力穩(wěn)定至關(guān)重要。在化工標準《氣封的設(shè)置》（HG/T 20570.16-1995）中，明確規(guī)定了氮氣供氣量的計算方法。然而，規(guī)范中提供的補氣量僅為經(jīng)驗值，實際工作中需結(jié)合具體情況進行精確計算，以確定合適的氮氣管徑和氮封閥型號。此外，《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）也給出了氮氣保護儲罐的操作壓力建議，范圍為0.2Kpa至0.5Kpa。
2.2 【 管理與維護 】
企業(yè)需制定詳細操作規(guī)程，強化人員培訓(xùn)與設(shè)備檢查，確保氮封系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。為確保氮封系統(tǒng)的持續(xù)有效運行，企業(yè)需采取一系列管理措施。首先，在操作規(guī)程中詳細制定氮封系統(tǒng)的操作流程和安全規(guī)范，明確壓力控制范圍、報警閾值，以及偏離正常工況時的應(yīng)對措施。同時，對相關(guān)操作人員進行專業(yè)培訓(xùn)，確保他們熟悉并能夠正確執(zhí)行這些規(guī)程。此外，日常巡檢也是的一環(huán)，必須將氮封系統(tǒng)的各項運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)納入巡檢范圍，確保任何問題都能得到及時發(fā)現(xiàn)和處理。最后，企業(yè)還需定期對呼吸閥、壓力表等關(guān)鍵設(shè)備進行檢查和檢驗。通過這些措施，可以進一步保障氮封系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時，應(yīng)設(shè)置氮氣保護等安全措施；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮氣保護。
《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標準》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應(yīng)采用氮氣或惰性氣體密封措施。
個別精細化工企業(yè)，由于存在早期設(shè)計不完善、常壓儲罐未經(jīng)正規(guī)設(shè)計、或者經(jīng)由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設(shè)置氮封或設(shè)置不合規(guī)的情況依然存在。
一、儲罐氮封設(shè)置的必要性
在儲罐運輸或存儲過程中，由于儲罐內(nèi)介質(zhì)與空氣接觸會導(dǎo)致氧化或腐蝕，甚至引發(fā)爆炸等危險事故。為了解決這個問題，儲罐設(shè)置氮封是必要的。氮氣具有惰性、不易燃、不易爆、不易腐蝕等特點，可以有效地保護儲罐內(nèi)介質(zhì)，防止物質(zhì)氧化而發(fā)生危險。
二、氮氣供應(yīng)設(shè)備
儲罐設(shè)置氮封需要使用專用的氮氣供應(yīng)設(shè)備，包括氮氣瓶組、供氮管道、氣體調(diào)節(jié)器等。選擇合適的氮氣供應(yīng)設(shè)備并正確安裝使用是保證儲罐氮封效果的重要因素。
三、氮氣壓力
儲罐氮封的氮氣壓力要求在0.02MPa~0.15MPa之間，一般以0.1MPa為宜。氮氣的壓力過高會導(dǎo)致儲罐變形或破裂，壓力過低則不能達到氮氣封閉的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設(shè)置氮氣壓力。
四、氮氣流量
儲罐氮封的氮氣流量要求在0.2~1立方米每小時之間，一般以0.5立方米每小時為宜。過高的氮氣流量會浪費氮氣資源，過低則無法達到氮氣封閉的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設(shè)置氮氣流量。
五、使用前檢查
儲罐氮封設(shè)置完成后，在使用前需要進行檢查，包括檢查氮氣壓力、流量、管道連接是否正常，檢查氮氣傳遞閥門是否關(guān)閉等。確保設(shè)置完整、正常、安全，否則不能正常使用。
六、精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置總結(jié)
儲罐氮封設(shè)置的規(guī)范要求主要涵蓋氮氣供應(yīng)設(shè)備、氮氣壓力、氮氣流量等方面，正確的設(shè)置可以保證儲罐內(nèi)介質(zhì)的安全存儲和運輸。在使用儲罐氮封前，一定要進行完整的檢查，保證其安全、穩(wěn)定、可靠的使用。
關(guān)于氮封安裝，分享兩種錯誤安裝場景：一種是直接安裝在呼吸閥下部短節(jié)位置（圖1），另外一種是靠近呼吸閥位置直接焊接在法蘭接管處（圖2）。這兩種場景均會導(dǎo)致氮氣直接排出，無法起到氮封作用。
若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內(nèi)，使氮氣進罐后不直接排出，從而達到氮封目的。
大部分工廠設(shè)置氮封多采用自力調(diào)節(jié)閥或者壓力控制閥，關(guān)于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設(shè)置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。
同時有些儲罐因介質(zhì)含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮氣管線，防止氮封失效。
