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石油化工储罐区氮封装置设计原则

本发明涉及石油化工企业油品储运安全环保生产领域，特别涉及一种能够有效降低氮气消耗量和投资的氮封系。阐述合理设定氮封系统中各阀(氮封阀,泄氮阀,呼吸阀)的压力,可避免氮封失效.泄氮阀和氮封阀分别起"呼","吸"作用,呼吸阀仅起安全保护作用.分别从氮封系统适用工况,设计原则,供气量计算,注意事项等方面进行了详细阐述,通过对氮封系统的合理设计,可规避安全风险,降低事故概率.

主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，以保护罐内物料不被氮化及储罐安全。氮封阀由ZZDQ快速泄放阀及ZZV自力式微压调节阀两大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及ZMQ-16K型单座切断阀组成。储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因微压调节阀需要使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，安装ZZYP型压力调节阀将压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。公称压力0.1Mpa，压力可按分段设定，从0.5Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。

一、石油化工储罐区氮封装置设计原则总则 

1.罐区 VOCs 治理主要针对油品储运罐区按相关规范或规定需要治理的储罐无组织排放的罐顶油气进行集中收集并治理。

2.除特殊说明外，指导意见中罐区包括石油化工原料罐区、中间原料罐区及“三苯"等成品罐区。

3.罐组气相收集系统应与储罐本体、VOCs 处理系统进行整体安全性考虑，采取系统的安全控制方案。设计方案须进行安全论证。

4.储罐增加气相连通收集系统后，安全风险防控的重点应是防止重大群罐火灾。

5.主要执行标准、规范：

GB 31570-2015 石油炼制工业污染物排放标准

GB 31571-2015 石油化学工业污染物排放标准

GB 50160-2008 石油化工企业设计防火规范

GB 50341-2014 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范

GB/T13347-2010 石油气体管道阻火器

SH/T 3007-2014 石油化工储运系统罐区设计规范

ISO16852-2008 Flame arresters—Performance requirements，test methods and limits for use

石油化工储罐区氮封装置设计原则背景技术：

石油化工企业油品储罐区根据物料性质不同，部分有毒、可燃油品储罐必须设置氮封系统。储罐设置氮封可有效减缓油品直接与空气接触，降低产品变质的风险，降低有毒可燃气体带来的安全风险，减少油气挥发度降低对环境的污染。目前国内油品储罐氮封设置时每个氮封罐自成体系，没能将所有氮封罐进行统筹考虑。存在这样两类问题：①每具储罐氮封管线上均设置有氮封阀、限流孔板、止回阀等，造成管线附件投资增加。②每具氮封储罐排放的富氮氮封尾气未进行充分利用，氮气耗量增加，系统运行能耗增加。③储罐区氮气用量不均衡，考虑最大用气量，氮气规模较大，投资高但利用率低下。

石油化工储罐区氮封装置设计原则产品特点

（1）不用外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便又节约能源。

（2）氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行。

（3）压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小、动作灵敏、装置工作平衡。

（4）采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小、反应迅速、控制精度高。

（5）供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1，减压效果好、控制精度高。

（6）需在罐顶设置呼吸阀。

（7）呼吸阀制止了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

二、石油化工储罐区氮封装置设计原则原则要求 

1. 储罐宜采取罐顶气相平衡线、罐顶隔热或涂敷隔热涂料等措施减少 VOCs 的排放。每座储罐的罐顶气相线上应设手动切断阀。

2. 油气收集技术应选用本质安全的技术，并应确保技术成熟、可靠、节能、经济、操作简便。

3.油气收集系统应满足同一系统内同时运行的不同介质储罐的小时最大排气量的要求。

4.综合考虑火灾危险性、污染源距离、废气组成、浓度及气量、能耗、运行费用等因素，废气宜分区域、分种类集中收集。 

5.针对下游废气处理装置异常和事故时 VOCs 的控制和处理，建立应急处理机制和措施。

6.储罐选型应符合 GB 50160、GB 31570、GB 31571、SH/T3007的有关规定，内浮顶储罐和外浮顶储罐的浮顶密封结构应符合 GB 50341、GB 31570 和 GB31571 的有关规定。

7.根据《石化行业挥发性有机物综合整治方案》（环发〔2014〕177 号），苯、甲苯、二甲苯等危险化学品应在内浮顶罐基础上安装油气回收装置等处理设施。

8.除 SH/T3007 要求外，甲 B、乙 A 类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统。

9.对性质差别较大、影响安全和产品质量的，储存不同种类的储罐气相不应直接连通。储罐顶油气连通管道系统应保证从储罐至罐组收集总管、再至厂区收集总管的压力逐步降低，防止不同介质之间VOCs 互串造成物料污染。

10.阻火器的选型、设置、材质、测试和检验各储罐 VOCs 气相支线靠近储罐位置、废气处理装置入口等必须设置阻爆轰型阻火器，材质应选用不锈钢。阻爆轰型阻火器须通过现行的 ISO16852 国际标准和 GB/T 133473规定的测试要求，并出具第三方实验验证文件。且阻力降不应大于0.3kPa。阻爆轰型阻火器两端宜设置切断阀，并应根据气象条件和油气性质设置清堵、防冻措施。储罐与阻火器之间的大于 DN200 的管道，弯头曲率半径与管道直径之比不小于 1.5，不得安装 T 型三通，并应完善静电接地。

11.为防止苯乙烯等易自聚介质发生聚合反应、火灾等事故，应设置独立的系统或进行预先处理。

氮封阀主要安装在储罐顶部,用于维持储罐的微正压,隔离物料与外界的接触,防止挥发性有机物或可燃易爆,有毒气体的排放和浪费,保护环境和人身安全,防止储罐形成负压遭到损坏,保证储罐安全.当压力下降时,往储罐里补充氮气,压力升高时,停止供应氮气.与呼吸阀(带阻火器),紧急泄放阀等组成一个氮封保护系统.