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化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案

由于液位和温度变化或异常情况（如火灾或系统故障）导致储罐压力变化，是通过氮封阀、蒸发气回收阀、呼吸阀、紧急泄放阀管理，防止储罐超压或真空时需要迅速释放过大的正压或负压，以确保储罐的安全。氮封阀由供氮装置供氮阀和泄氮装置泄氮阀两部分组成。供氮装置由指挥器和主阀两部分组成；泄氮装置由内反馈的压开型微压调节阀组成。氮气压力一般设为100mmH2O.通过氮封装置控制。本实用 涉及ー种阀门，尤其是一种带指挥器的自力式压カ调节阀。防止储罐等容器出现过压或负压的方法是在容器顶部设置开口;此种情况下，再向容器内注入产品时，任何的多余空气或气体可自由离开容器；相反当产品排出时，空气可流入容器内。但是进入储罐内的空气可能会污染产品，尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时，爆炸性气体（或空气）会在产品上方形成；此外，还有可能发生不良气体与蒸气的释放。

ZZDQ自力式氮封阀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。因微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，必须安装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℃。

罐区是整个石化化工、能源供应链中的重要设施且投资巨大，根据相关研究数据，储罐事故占炼油厂和罐区事故的74%，其中12%被列为重大事故。而由于储罐内经常会存储着危险和易燃液体，一旦出现泄漏、溢流、爆炸等安全事件后果不堪设想。储罐的安全性通常与储罐压力控制有关，的罐顶压力控制数字化解决方案，帮助客户及时了解储罐的异常情况，提高设备可靠性、储罐和人员的安全性。氮封阀无需外加能源，利用介质自身能量为动力源，自动控制阀门介质流量，使阀后压力保持恒定的压力稳定装置。氮封阀控制精度高，调节压差比大，特别适合微压气体控制。压力设定值在指挥器上实现，方便、快捷、省时省力，可在运行状态下通过调节弹簧连续设定。是本厂自主开发、研制的一套自力式微压力控制系统，主要用于保持容器顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发、被氧化，以及容器的安全。该产品具有节能、动作灵敏、运行可靠、操作与维修方便等特点。广泛应用于石油、化工等行业。

一、化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案产品符合标准：

1.1产品参考标准

设计标准：IEC 60534,

阀体设计：ASME B16.34 ,

结构长度：IEC 60534-3-3,ISA-S75.03, ANSI/ISA-S75.1;

流量特性：IEC 60534-2-4;

阀体压力试验： ISO 5208,API 598，

阀座泄漏试验：ANSI B16.104,

出厂性能试验：IEC 60534,

1．2法兰距

开发设计的自力式控制阀，DIN3202-F1《德标阀门结构长度》。与国际自力式控制阀厂家采用的法兰距标准一致

1.3法兰密封面形式

采用ANSI/ASTM B16.5、DIN1092，GB/T9119等标准，该标准与国际自力式控制阀厂家的产品的法兰密封面形式一致。因此，在与管道的连接方面，自力式调节阀可与国际、著名自力式控制阀厂商的产品可以互换、通用。当然也可以根据用户在仪表规格书中明确的法兰连接标准及法兰密封面形式供货。

1.4产品主要技术性能：

基本误差：±8%，先导带指挥器可达±4%；

调压比： 20：1，微压可达1000：1；

泄漏等级，最高可达VI级。

流量特性：快开，根据需要也可做成等百分比、线性。

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案储罐的超压防护层

一般来说，储罐需要三层压力防护层，由不同设置点的压力控制产品控制储罐的呼吸，并防止超压和失压事件发生。 

第一层保护：氮封阀和蒸发气回收阀

当储罐液位降低或温度降低，罐内气体压力稍低于氮封阀设定点时，氮封阀补气，精确控制储罐内微正压，并能起到有效隔绝空气和湿气，提高罐内产品质量。当罐顶气体压力稍高于蒸发气回收阀设定点时，蒸发气回收阀开启排放气体，通过管道进入客户的尾气回收系统进行处理并重新利用，避免过多的或者过于频繁的向大气中排放氮气与可挥发性有机物(VOCs)。 

第二层保护：呼吸阀

当罐内气体压力继续上升时，蒸发气回收阀已经无法通过排出部分气体而使罐顶压力恢复正常，呼吸阀的呼阀部分就会打开，排放过量气体，降低罐顶压力。呼阀并不会经常打开，因为大多数微量的气体排放已经通过蒸发气回收阀实现。 当罐内气体降低，真空压力高于吸阀设定值时，呼吸阀的吸阀开启，吸入空气，保证罐内气体压力正常。这就是第二层压力保护措施。 

第三层保护：紧急泄放及紧急吸入阀

紧急泄放阀的超压泄放功能通常在火灾工况被启用。在罐区发生火灾时，罐外的温度骤然上升，罐内大量气体挥发，蒸发气回收阀和呼吸阀的排放能力都不能满足罐内压力泄放的需求，紧急泄放阀会被打开。此产品口径较大，一般为24英寸或者更大。当罐内压力急剧减少或超真空时，吸阀吸入量无法满足要求时，紧急吸入阀自动开启，紧急吸入大量气体。尽快使罐内恢复正常压力。 

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案

2．1.阀体

阀体流道采用符合流体力学的S型等截面流道设计, 流阻性能好,介质不易产生涡流，阀座节流处的出口流道截面比阀座节流前的进口流道截面稍大，尽量减少介质在流过阀座节流处时阀后的压降损失及阀体流道的阻力损失。因此，额定Cv流通能力大 。

2．2阀内件

2.1模块化设计-多种类型阀内件可更换, 同一阀门可通过更换阀芯，即可实现不同的Cv和流量特性的变换。在某些工况也可更换低噪音、抗气蚀阀内件

注：自力式阀流量特性一般为快开型，根据需要也可做成其它特性曲级

2.3.1取压方式：本体取压，或阀体外取压，用户无需另外接管，阀安装即插即用。导向方式，阀芯形式，密封形式

导向方式，阀芯形式，密封形式

阀杆式轴向导向改进为套筒上导向方式，导向平稳， 同心度高。

不平衡阀芯设计改进为平衡阀芯设计，不平衡力大，会 使阀前、后压力波动造成可调压力波动大，导致阀调节精度性能 极差，平衡阀芯设计，阀前后压力波动对阀调压影响小，大大提拱阀的综合性能。根据工况使用不同条件，米勒公司的平衡件种类繁多，有套筒平衡式，波纹管平衡式，活塞平衡式，膜片平衡式。

无保护的软密封形式改进为有保护的软密封+硬密封双层密封结构设计，无保护的软密封因流体不断冲蚀，密封性能不久失郊，寿命短，有保护的软密封+碱密封双层设计，软密封不直接受流体的冲蚀，密封性能持久，在软密封失郊后，本公司生产的自力式压力控制阀采用软硬结合的密封方式,在大多数工况下,阀可调静、动压,阀密封性能良好。介质温度达到250度以上时，本公司采用硬密封结构，密封面堆焊硬质合金。

创新的填料函设计填料函由原来单一“V"形填料函升级为整体、复合型结构，密封性好，摩擦力小，上放有防尘圈，可以防止外界粉尘等杂质进入填料函，从而引起阀杆划伤.

PTFE填料有很好的抗腐蚀能力，优良的自润滑性和很小的摩擦系数，密封比较好。增强PTFE强度高、耐磨、抗蠕变、导热性能好。PTFE填料与RTFE填料组合使用，综合了两者的优点。各类带指挥器式自力式阀先导式带指挥器阀，先导启动，阀流量通力大，直接作用式自力式控制阀常因阀流通能力不足，至阀后压力提高不到要求的设定值，改用带指挥器作用自力式控制阀往往能达到要求，此类案例时有发生，大口径阀自力式控制阀，本公司建议均用带指挥器作用式自力式控制阀，同时精度也高于直接压力作用式自力式压力控制阀。本公司有各类满足不同工况要求指挥器。压力执行器种类多气体蒸汽低噪音阀芯设计,微小流量V槽设计，液氨、气氨类可溶式橡胶制品介质，专用PTFE复合膜片等，

3．1化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案订对工艺不同要求,出具专业解决方案。

本公司对一工程氮封系改造案例

原工况参数及阀现状，供氮DN25，氮气7BAR,减压至0.2BAR,泄氮DN25控制阀前,泄氮压力0.4BAR,呼吸阀是设定-0.008BAR吸气~0.45BAR排气,现在罐子扁得严重.

分析原因：罐子扁严重,内扁则表明罐内出现真空状态,真空度越大内扁越严重,外扁则表面阀罐内压力偏高. 内扁表明氮气流量供入不足,外扁表明氮气泄氮流量不足,泄氮不及时.罐内氮气设定压力高.,原自力式供氮阀,阀门为直接作用型自力式压力阀,阀门流通能力小,阀门开启度与压力成正比,压力滞后,瞬时流量小,阀门且缩径结构,构成供氮流量不足,改用先导型自力式氮封阀结构,阀门流通能力强,先导微作用下,阀门全启式结构,压力反映迅速.无真空压力死区.泄氮阀,由于罐内氮气压力偏小,同等质量流量下,阀门口径偏小,,造成泄氮不及时,罐内压力偏大.,阀后泄氮阀,宜选用DN50阀,确保泄氮及时.工艺方案不合理,罐内氮封装置,罐内氮气压力不宜设定太大,原罐内压力设定为20KPA偏大.改进工艺方案及工艺流程

以下就基本原理,工艺方案,工艺流程来分析技术方案解决.

氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于1KPa时，氮封阀开启，开始补充氮气，保证储罐在正常运行过程中不吸进空气，防止形成爆炸性气体。储罐氮封系统装置使用的氮气纯度不宜低于99.96%，氮气压力宜为0.2~0.6MPa。

3．1．2化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案工艺方案

1.内浮顶储罐改造

1）封堵储罐罐壁（顶）的通气口。

2）核算罐顶呼吸阀是否满足设置氮封后的需求。呼吸阀的数量及规格按照《石油化工储运系统罐区设计

规范》SH/T 3007-2007确定（见表一）。呼吸量除满足储罐的大、小呼吸外，还应考虑氮封阀不能关闭时的进气量等因素。

3）在储罐罐顶增加氮气接入口和引压口。为确保压力取值的准确性，两开口之间的距离不宜小于1m。

4）量油孔应加导向管，确保量油作业时不影响氮封压力。

5）储罐罐顶增加紧急泄压人孔接口。

3．1．3化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案工艺流程

1）在每台储罐上设置先导式氮封阀组和限流孔板旁路，正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力

在1.2KPa左右，当气相空间压力高于1.5KPa时，氮封阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压力低于1KPa时，氮封阀开启，开始补充氮气；当氮封阀需要检修或故障时，使用限流孔板旁路给储罐内补充氮气，压力高于4KPa时，通过泄氮阀及带阻火器的呼吸阀外排。

2）当氮封阀事故失灵不能及时关闭，造成罐内压力超过4Kpa时，通过泄氮阀及带阻火器的呼吸阀外排；当氮封阀事故失灵不能及时开启时，造成罐内压力降低至-0.3Kpa时，通过带阻火器呼吸阀向罐内补充空气，确保罐内压力不低于储罐的设计压力低限（-0.5Kpa）。

3）为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，应在储罐上设置紧急泄放阀，紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限（5Kpa）。

4）当需要使用限流孔板旁路补充氮气时，流量宜等于油品出罐流量.

5）若在相同油品储罐之间设置有气相联通管道，每台储罐出口均应设置阻火器，以防止事故扩大。

6）阻火器应选用安全性能满足要求的产品，且阻力降不应大于0.3KPa。

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案

氮封装置由供氮阀、泄氮阀、 呼吸阀 组成，供氮阀由指挥器和主阀两部分组成；泄氮阀由内反馈的压开型微压调节阀组成，氮气压力一般设为100mmH2O，

通过氮封装置精确控制。当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力升高，当罐内压力升至高于泄氮阀压力设定值时，泄氮阀打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至泄氮阀压力设定点时，自动关闭。

当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮阀开启，向储罐内注入氮气，使罐内压力上升，升至供氮阀压力设定点，自动关闭。

氮封装置-氮封阀（带指挥器自力式压力调节阀）零件材料

零件名称材料：阀体：ZG230-Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti
阀芯：1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti
膜片：丁腈橡胶夹增强涤纶织物

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案主要技术参数

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案规格及重量外形尺寸

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案综合以上所述,我方按以下方案,附方案简易图

4．3设备在制造过程中的主要检验和试验如下

4．3．1采购铸件必须具体质保书，提供原材料成分分析、机械力学性能试验值，铸件符合标准，本厂进行理化检验、同时外观检验、主要尺寸检验、水压强度试验、理化检验，检验合格入库转入生产。同时铸件必须退火处理、抛丸处理，本项主要针对阀体、阀盖。

4．3．2 热处理检验、原材料椴件、棒材、零件要求热处理的必须进行热处理检验。

4．3．3生产过程中对主要零件、承压件（包括螺栓、螺母）受控、标识代码。

4．3．4密封面堆焊硬质合金的必须进行无损探伤检验，密封配合面进行着色检验。

4．3．5阀体、阀盖有补焊的也必须进行无损探伤检验。

4．3．6装配后对阀门进行泄漏量试验、同时整机调试，符合产品制造标准。

1．3．7阀体、阀盖进行除锈、油漆处理

1．3．8包装出厂

4．3加工工艺及阀芯、阀座处理、检测手段。

4．3．1加工工艺

a.阀体、阀盖均采精密铸造，无铸造缺陷。

b.阀芯阀座采用数控车床加工，精度高、表面光亮。

4．3．2阀芯、阀座处理

阀芯导向部分长，同心度高，防止阀芯在流体冲击下振动。硬密封阀芯、阀座密封面经过硬化处理，部分堆焊司太莱合金或喷涂技术，提高密封性能。

软密封密封件，要仔细观察没有影响其密封性能缺陷。

4．3．2检测手段

a．对于压力执行机构，总装前必须经气密性实验检测。

b.阀体和阀盖经1.5倍公称压力的试验，压力进行不少于5min的耐压强度试验。

c.填料函及其他连接处，经1.1倍公称压力检测密封性，无渗漏现象。

d.公司具有一套完整的压力测试装置，每台自力式控制阀要模拟工况要件，对压力参数进行设定及调试

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案阻止火焰传播解决方案

储罐内储存介质为易挥发性可燃介质时，为防止外部火焰进入储罐或阻止火焰在设备、管道间蔓延，需安装阻火器。艾默生可根据实际需求，提供管末端阻火器、管道式阻爆燃阻火器及阻非稳态爆轰型阻火器，确保外界火源不会进入到罐内，避免储罐内部起火。

结合所有以上产品可以精确的控制储罐压力，在超压、失压和火焰发生时对储罐进行的保护。 

无线远程监测

在罐顶阀门上安装无线仪表，为用户提供远程监控和即时反馈，帮助用户及时发现阀门异常状况，尽早做阀门维护，防止事故的发生，提高罐区安全。呼吸阀和紧急泄放阀提供远程监控选项，包括接近传感器和无线变送器。接近传感器检测泄放阀的移动，“打开"或“关闭"信号由无线变送器接收，并可通过。

先进的数字化管理和监测储罐压力

储罐罐顶压力控制一般容易被忽略，一旦发生事故，后果极其严重。此外，采用先进的储罐压力控制方案，大大减少罐内的产品损失，减少排放，避免了因过量排放造成的社会负面评价、减少环保违规造成的罚款，有效帮助企业达到企业绩效。

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案阀门的安装与维护：

1、阀门安装：

　　（1）安装前须检查产品型号、位号及规格是否吻合，检查整机零件是否缺损与松动。

　　（2）在安装前，对管道应进行清洗，阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

　　（3）阀门安装前，应先清洗管道。

　　（4）安装场地应考虑到人员设备的安全，既便于操作，又有利于拆装与维护。

　　（5）阀门应正立垂直安装在水平管道上，不得已时可倾斜安装，尽量避免水平安装，阀自重量较大或有振动的场合，要用支撑架。

　　（6）介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。气源应干燥、无油。阀门应在环境温度-20~55℃场所使用。 

2、化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案阀门维护：

　　（1）清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，再选用相应的清洗办法。

　　（2）阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

　　（3）阀座：密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

　　（4）阀杆：表面损坏，只能换新。

　　（5）推杆、导向与密封表面的损坏：对反作用执行机构必须换新，而对正作用执行机构，可用适当的修理后使用。

　　（6）压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

　　（7）易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。阀芯、膜片必须检查是否有预示将来可能发生的裂纹、老化与腐蚀痕迹，根据检查结果，决定是否更换，但膜片使用期一般最多2-3年。

（8） 阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可准确地调整填料压紧力、阀芯关闭位置。

化工储罐顶部氮封装置氮气压力设计方案阀门订货须知：

订货时请填写《规格书》或注明以下内容：

1、若订货前未选定型号，请向我们提供使用参数：

　　（1）公称通径DN(mm）；

　　（2）公称压力（Mpa或bar）；

　　（3）流体性质（包括介质温度、粘度或酸碱性）；

　　（4）阀前与阀后压力（压差）；

　　（5）流量特性要求；

　　（6）阀体、阀芯材料；

　　（7）连接形式；

　　（8）驱动方式（提供气源压力、驱动电压）；

　　（9）配套附件（气动阀门建议用户安装空气过滤器三联件与二位五通电磁阀 ）；

　　（10）现场工况。

2、 若已经由设计单位选定我公司的产品型号，请按型号直接向我司生产部订购； 

3、 当使用的场合非常重要或管路比较复杂时，请您尽量提供设计图纸和详细参数，由我们的专家为您审核把关。