上海申弘閥門有限公司
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石油化工罐區氮封閥技術的應用
儲罐氮封技術，簡稱氮封，是一種重要的保護措施，廣泛應用于化工、石油、制藥等諸多領域。它通過向儲罐內部注入氮氣，有效維持儲罐內的特定壓力，從而確保儲罐內物質的安全與穩定。 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介質自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調節和穩定壓力的目的，以保護罐內物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調節閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
根據GB50160-2008《石油化工企業設計防火規范》和SH/T 3007-2014《石油化工儲運系統罐區設計規范》的標準要求，甲、乙A類可燃液體儲罐必須配備氮封裝置，旨在降低儲罐發生火災和爆炸的風險。在石油化工企業的罐區，常常存儲著大量易揮發的化工原料。當原料從外部打入儲罐時，隨著罐內液位的上升，罐內氣體需要排出以容納更多液體；而在將物料從儲罐輸送到生產設備時，隨著液位的下降，又需要補充氣體以完成液體的輸送。由于儲罐通常設置在室外，罐內物料的溫度會隨外界環境變化而波動，進而影響罐內氣體的壓力。這種熱脹冷縮效應會導致儲罐氣相空間出現體積變化，即所謂的“呼氣"和“吸氣"現象。為確保儲罐不會進入超壓或負壓狀態，工業生產中通常會采取兩種保護措施來應對這一現象。
氮封系統旨在隔絕氧氣與易燃易爆可燃液體的接觸，從而從根本上預防火災或爆炸事故。具體而言，供氮系統提供的氮氣經過自力式調節閥減壓至設定的壓力后，被充入儲罐，這一過程稱為充氮。當儲罐壓力達到設定的安全值時，充氮即停止。
在進料時，隨著物料的加入，儲罐氣相空間壓力逐漸升高。當壓力超過呼吸閥的排放開啟壓力時，呼吸閥開始排氣，以維持儲罐內外的壓力平衡。而出料時，則相反，隨著物料的排出，儲罐氣相空間壓力降低，此時系統會自動啟動充氮，以補充損失的氮氣，保持儲罐內的壓力穩定。通過供氮系統和呼吸閥的協同作用，氮封系統精確控制儲罐內氣相空間的氧氣濃度，確保其處于安全范圍。
? 石油化工罐區氮封閥技術的應用壓力設定和設計原則
鋼制立式圓筒形固定頂儲罐的設計壓力范圍通常為-0.5至2KPa。在這個狹窄的壓力范圍內，如何確保各安全附件的壓力區間不產生交集，是氮封系統能夠穩定運行的關鍵。
氮封系統失效的主要原因是安全附件的定壓不準確或壓力區間重疊。一般而言，泄氮閥的壓力設定點會略高于氮封閥，以避免供、泄氮裝置頻繁操作，節約氮氣并延長設備壽命。
呼吸閥的呼出設定值需大于泄氮閥的壓力設定值，而吸入設定值則應低于氮封閥，以確保罐頂呼吸閥僅作為安全保護措施，在正常情況下保持關閉。當氮封閥或泄氮閥出現故障，導致罐內壓力異常時，呼吸閥才會啟動。
其呼出起跳壓力應低于儲罐的最高設計壓力，但高于操作壓力，以確保儲罐的正常操作；而吸入起跳壓力則應高于設計壓力，從而保護儲罐免受損壞。
? 石油化工罐區氮封閥技術的應用供氣量計算
根據API2000標準，儲罐氮封裝置的進氣量被明確規定，它必須足夠補充因出料泵泵出液體和外界氣溫變化導致的儲罐內氣體冷縮。具體來說，該進氣量應至少等于泵的最大輸出體積流量。
對于儲罐氮封裝置的進氣量，具體流量與儲罐的容積或表面積成比例。對于容積V≥3180m3的儲罐，補氣量與儲罐外殼和罐頂的表面積成正比，即每平方米表面積每小時需補入0.6m3氮封氣；而對于容積V＜3180m3的儲罐，補氣量則與容積成正比，即每立方米容積每小時需補入0.178m3氮封氣。
? 石油化工罐區氮封閥技術的應用應用優勢
氮封系統能夠保持容器頂部的保護氣壓力穩定，從而維持儲罐內的安全環境并有效抑制氣體排放。這一系統不僅節能高效，還具備動作靈敏、運行可靠以及操作維修簡便等特點。
在石油化工行業中，氮封裝置得到了廣泛應用。其之處在于，無需額外能源，即可利用被調介質的自身能量為動力源。通過引入壓力閥的指揮器，可以精準控制壓力閥芯的位置，進而調節流經閥門的介質流量，確保閥門后端的壓力恒定。此外，氮封裝置的供（泄）氮壓力設定簡便，且能連續穩定運行。
01石油化工罐區氮封閥技術的應用儲罐氮封技術的應用
? 防止物料氧化或變質
通過氮氣的惰性保護作用，可以有效地置換儲罐內的氧氣，進而避免存儲物料與氧氣的直接接觸。這樣，就能防止因氧化反應而導致的物料品質下降或分解，確保物料的安全與穩定。同時，氮氣還能抑制需氧細菌和霉菌的生長，從而延長易腐物料的儲存周期。
? 降低揮發與蒸發的損耗
通過氮氣的覆蓋，可以有效減少蒸汽排放，從而降低揮發性物質，例如溶劑和輕質油的蒸發速度。這不僅減少了物料的損失，還有助于環境保護，降低對空氣的污染。同時，當儲罐內的物料因溫度變化而發生體積膨脹或收縮時，氮氣層會通過壓力調節閥進行自動補充或排放，以維持罐內的微正壓狀態（通常在0.2至1.5千帕之間），進而防止空氣的滲入或物料的蒸汽外泄。
? 增強安全性
（1）預防爆炸風險：對于易燃易爆的物料，如苯類、丙酮以及液化氣等，采用氮封技術可以顯著降低罐內的氧氣濃度，使其維持在燃燒極限以下，通常低于5%，從而有效地避免爆炸性混合氣體的形成。
（2）減少靜電積聚：在氮氣環境下，罐內氣體的流動摩擦會顯著減少，進而降低了因靜電火花引發火災事故的風險。
? 保護設備與工藝
（1）減輕腐蝕：通過隔絕氧氣和濕氣，氮封技術能夠顯著減緩儲罐內壁及管道的腐蝕速度，這對于存儲酸性或吸濕性物料尤為關鍵。
（2）穩定工藝條件：在連續性的生產流程中，例如反應釜的進料過程，氮封技術能夠維持儲罐的壓力穩定，從而確保物料輸送的均勻性和可控性。
02石油化工罐區氮封閥技術的應用氮封系統的核心構成
氮封系統包括氮氣供應源、壓力控制閥、呼吸閥和監測儀表。氮氣供應源通常是液氮儲罐或制氮機，提供純度高達99.5%以上的氮氣。壓力控制閥的作用是根據罐內壓力的變化自動調節氮氣的補給量，常配備的自立式調節閥或電磁閥確保精準控制。呼吸閥在儲罐內外壓力失衡時發揮作用，釋放或吸入氮氣，從而保護儲罐的結構完整。監測儀表，包括壓力表和氧含量分析儀等，實時監控氮封系統的運行狀態，確保安全穩定。
03石油化工罐區氮封閥技術的應用儲罐氮封技術的適用場景
儲罐氮封技術廣泛適用于易燃易爆液體如汽油、乙醇，易氧化物料如食用油、醫藥中間體，以及高純度化學品如電子級溶劑。在環保要求嚴格的場景下，氮封技術也能有效減少VOCs（揮發性有機物）的排放。
石油化工罐區氮封閥技術的應用工作原理
儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。
石油化工罐區氮封閥技術的應用性能特點
1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節約能源，降低成本。
2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設定方便，可在連續經營的條件下進行。
3、壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
4、采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、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、氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；
7、調節調壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。
石油化工罐區氮封閥技術的應用主要技術參數
公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |||||
閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
額定流量系數Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
壓力調節范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
被調介質溫度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
流量特性 | 快開型 | |||||||||||
調節精度 | ≤5% | |||||||||||
允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | |||||||
薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | |||||||||
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 | |||||||||||
石油化工罐區氮封閥技術的應用主要外形尺寸
公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 |
H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 |
H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 |
A | 310 | 400 | ||||||||
04石油化工罐區氮封閥技術的應用注意事項與經濟性
在使用過程中需注意氮氣純度的選擇，根據物料特性進行調整。經濟性也是需要考慮的因素，通過優化壓力設定值和使用高效制氮設備來降低成本。此外，系統維護也不可忽視，定期檢查閥門密封性和過濾器堵塞情況，以避免氮氣泄漏或污染。
總之，儲罐氮封技術在安全、環保和品質控制方面發揮著至關重要的作用。在實際應用中，需根據物料特性、儲罐類型和工藝需求來精心設計氮封系統，并做好日常監控與維護工作。
氮封閥的主要功能是在高壓和低溫條件下，利用氮氣對工藝氣體進行封閉，以預防泄漏和蒸發。這不僅能保證工藝的穩定運行，還有助于提升設備和操作人員的安全性。
二、關鍵安裝步驟
在安裝前，必須對氮封閥的各個部件進行全面的檢查，包括閥門本身、密封面以及氣體供給管道等。同時，閥門的密封性能也是必須嚴格檢驗的項目，確保其完好無損且符合性能標準。
三、操作與維護指導
1. 在操作氮封閥時，應嚴格遵守操作規范，確保閥門的開啟和關閉動作平穩緩慢，避免強行操作。
2. 為保持氮封閥的靈活性和可靠性，定期的潤滑保養是的。
3. 出于安全考慮，使用氮封閥時必須配備相應的安全證明、檢測及報警裝置，且任何對設備的結構性修改都是嚴格禁止的。
四、氣體排除與密封件更換注意事項
當進行密封件的更換或設備的常規維護保養時，應首先排除氮氣。在此過程中，氮封閥應始終保持關閉狀態，以防止氮氣泄漏。
五、定期檢查與保養
為確保氮封閥的正常運作，定期的檢查和維護工作至關重要。這包括對閥門、密封件及氣體供給管道等關鍵部件的密封性能進行檢查，以及必要的保養措施。
綜上所述，氮封閥的正確安裝、規范操作與定期維護，對于確保其高效、安全運行具有重要意義，從而保障整體工藝的平穩運行和操作人員的安全。
氮封閥是一種用于液氮儲罐的自動控制裝置。其主要用途是通過控制液氮儲罐內的氮氣壓力，來保持儲罐內氮氣的平衡狀態，以防止儲罐內氮氣泄漏或液氮溢出。
石油化工罐區氮封閥技術的應用
二、氮封閥的安裝
1、安裝前應檢查氮封閥的型號和規格是否符合要求，檢查閥門是否完好無損。
2、安裝前應仔細查看閥門的進口和出口是否正確安裝。進口應連接液氮儲罐的出口，出口連接到固定管道和配件。
3、在安裝過程中，應注意檢查閥體和閥蓋之間的墊片是否完好，是否緊密連接，以免氣體泄漏。
三、氮封閥的啟動
1、首先要做到安全。在啟動前應先檢查閥門是否完好無損，儲罐的壓力是否正常。
2、啟動前必須先將閥門關閉，再按下氮封閥的啟動按鈕或旋鈕，進行啟動。
3、啟動后，可以通過檢查氮氣壓力表上的讀數，了解氮氣壓力的變化情況。
四、氮封閥的操作
1、在操作氮封閥時，應先了解儲罐的壓力和氮氣的流量。在氮氣壓力達到設定值時，應及時關閉閥門，防止氮氣溢出。
2、每次使用后，應對氮封閥進行清洗和維護，以保證其正常工作。
3、在使用過程中，應定期檢查閥門是否有漏氣現象，及時更換閥門上的墊片。
五、注意事項
1、不能私自拆卸氮封閥。
2、啟動時一定要注意安全，嚴禁在操作過程中產生火花。
3、在使用過程中，一定要仔細觀察閥門的工作情況，及時發現并處理異常情況。
4、平時應注意定期對氮封閥進行檢修和保養，以保證其長時間正常工作。
綜上所述，氮封閥作為液氮儲罐的自動控制裝置發揮著重要作用，正確使用和維護氮封閥可以有效地提高設備的使用壽命和安全性。
