危化液体储罐氮封装置设计选型

液体化工品的储存性质与石油类产品不*相同，而且液体化工品种类繁多，且需求量不如石油类产品多，故液体化工品储罐的单罐容量也较小。由于液体化工品的性质的特殊性，在化工品储罐设计时，储罐的设计参数、材料、结构形式和储罐附件的设计选用也不同于石油类产品储罐。氮封装置是由供氮装置和泄氮装置两部分组成。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。

氮封阀的工作原理：

      设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构，反馈结构的设计使得介质直接经阀盖进入检测机构，在罐顶的罐呼吸阀能起安全作用，一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作。在流量控制方面每个阀门都配有控制流量百分比的固定板孔，气体密封系统的每个阀门尺寸根据气体流量表排列，根据提供的稳定气体压力计算适应特定需要气体密封的流量。 

       氮封阀中的氮气可以起到置换装置介质、平衡系统的压力等功能，用于保持容器顶部保护气的压力恒定，一般的氮气压力是常压，主要作用在于减少挥发，如苯罐，二是放置介质与空气的反应，如碱罐。进罐压力一般减压至1bar。适用于各类大型储罐的气封保护系统，运行可靠，并广泛适用于石油、化工等行业。 

       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装置压力设定值时，泄氮装置打开，向外界释放氮气。使罐内压力下降，降至泄氮压力设定点时，泄氮装置自动关闭。 当储罐出液阀开启，用户放料时，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至供氮装置自动关闭。

第一、危化液体储罐氮封装置设计选型储罐结构形式

对于石油类产品储罐，常用的储罐形式有拱顶储罐、内浮顶储罐、外浮顶储罐等。由于液体化工品储罐单罐容量一般较小，不采用外浮顶储罐，在储罐结构形式上，也有一定的特殊结构。

1、拱顶氮封结构

对于下列特性的化工品储罐，常设置储罐氮封保护系统。

（1）毒性较大，对环境污染较大的物料；

（2）吸水性较强，容易造成物料水分增加的物料；

（3）对氧气比较敏感，容易氧化的物料；

（4）闪点较低，危险性较大的物料。

氮封保护系统，是指在物料与罐顶之间的空间内充入氮气，储罐内维持一定的压力（正压）。当储罐内的介质被泵抽出或由于外界温度降低时，该系统可以自动补入氮气，防止外界空气进入。当向储罐内充液或由于外界温度升高使储罐内压力高于氮封压力时，可以通过呼吸阀自动排放。为安全考虑，一般在罐顶部设置有紧急泄放人孔。储罐设置氮封保护系统，可以有效的隔绝空气，从而使物料不接触空气中的水分和氧气，控制物料的含水率及气相空间的含氧量，防止物料吸水和燃烧或爆炸，还可以防止物料变质。同时，氮封保护系统可以维持罐内的正压，可以减少物料的小呼吸损耗。

2、内浮顶氮封储罐

部分化工品易燃易爆的同时，毒性程度也为极度或高度危害，如苯、丙烯腈、环氧氯丙烷等介质，此类化工品可采用内浮顶加氮封结构储罐。内浮顶加氮封保护系统可进一步减少有毒气体挥发至大气中。内浮顶加氮封结构是指在内浮盘至罐顶的空间内充入氮气，使之保持一定的氮封压力。与常规成品油内浮顶储罐相比，氮封结构的内浮顶储罐无罐顶或罐壁通气孔，而在罐顶部设置呼吸阀，阻火器等。内浮顶氮封储罐可采用废弃回收，将呼吸阀呼出气体进行回收处理，防止有毒气体进入大气，污染环境。

3、低压储罐

在许多情况下，为了减少低沸点储液在储存时的蒸发损耗，常需提高储罐的储存压力。 目前，国内立式圆筒形储罐设计标准主要有SH 3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》、GB 50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》。这两个规范均规定设计压力不大于6KPa。当储罐设计压力大于2KPa而小于6KPa时，在罐壁计算时应考虑气压对罐壁厚度的影响。对于储罐储存压力大于6KPa的储罐，需根据API620《大型焊接低压储罐设计与建造》进行设计计算。对于低压储罐设计计算，主要是对抗压圈、罐壁计算、锚栓设计等方面内容。

抗压圈的设计主要是通过计算总环向力，确定所需的承压区域面积，选择推荐的承压圈结构，计算所选结构的承压区域面积，使其大于所需的面积。低压储罐罐壁厚度可通过罐体自由体分析计算罐壁经向、周向单位内力，进而通过公式计算确定罐壁厚度。锚固的设计，应根据外界载荷确定升举力，判断是否大于罐顶、罐壁及其所支撑的构件的总重，确定是否设置锚固装置。

第二、危化液体储罐氮封装置设计选型材料选择

是一种重要的石油化工原料,但是考虑到苯是一种有毒物质,在储存过程中如果不采取防护措施,将会对现场人员造成危害和环境污染,所以在苯储存过程我们选择加氮封系统对苯罐进行保护,这样可以有效的降低苯的蒸发损耗,避免有毒气体对环境污染的隐患,保护环境,维护职工的身心健康.本文系统的介绍了氮封系统工作的原理以及对苯罐氮封设计过程中应注意的问题. 

1、罐体钢板

（1）碳钢储罐

对于常规的石油产品储罐来说，常用的钢板为Q345R和Q235-B。对于储罐罐壁厚度较厚的钢板，才选用强度较高的Q345R，对于罐顶及罐底来说，则一般均选用Q235-B钢板。在化工品储罐中，对于承装毒性程度为极度及高度危害介质的化工品储罐，由于Q235系列钢板S、P含量相对较高，一般材料不选用Q235系列钢板，多采用Q345R及其他性能更好钢板。

（2）不锈钢储罐

由于部分化工品对碳钢的腐蚀较严重，如冰醋酸、丙烯酸等介质，部分化工品对纯度有较严格的要求，杂质的存在，不但影响质量也会影响化工品的销售价格。这类化工品储罐一般选用奥氏体不锈钢材料。奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，此钢在常温氧化性环境中容易钝化，使表面产生一层以氧化铬为主、保护性很强的薄膜，使腐蚀率明显降低，也能减少铁离子对化工品的污染。

2、内浮盘

对于内浮顶储罐来说，常用浮盘材料有：铝合金内浮盘、不锈钢内浮盘、碳钢焊制内浮盘。其中，铝合金内浮盘及不锈钢内浮盘为浮筒式组装内浮盘，一般均有专业厂家生产安装，成本比碳钢焊制内浮盘低。I级和II级毒性液体的内浮顶储罐，不采用用易熔材料制作的内浮顶，即不采用组装式铝合金内浮盘。

3、储罐密封

丁腈橡胶耐油性，耐磨性较高，耐热性较好，且成本相对较低，广泛用在常规的石油类产品储罐中。但丁晴橡胶的缺点是不耐芳香族、卤代烃、酮及酯类腐蚀，在化工品储罐中应考虑其他耐腐蚀橡胶。氟橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性，具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质腐蚀性能一种。故对储存芳香族、卤代烃、酮及酯类化工品的储罐浮盘密封材料可选用氟橡胶密封。

第三、危化液体储罐氮封装置设计选型结构设计

是本厂自主开发、研制的一套自力式微压力控制系统，主要用于保持容量顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容量内物料与空气直接按触，防止物料挥发、被氧化，以及容器的安全。特别适用于各类大型储罐的气封保护系统。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。氮封阀被广泛应用于石油、化工等行业。

 特点

·无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便，又节约能源，降低成本；

·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；

·压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作灵敏，装置工作平稳； 

·采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小，反应迅速，控制精度高；

·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；

·为确保储罐的安全，需在罐顶设置呼吸阀；

·呼吸阀仅起安全作用，避免了常规氮封装置中启闭频繁易损坏的缺陷。

1、罐底设计

目前，立式圆筒形储罐的罐底结构主要有正锥底结构、倒锥底结构及单面斜底结构。对于化工品储罐来说，一般采用倒锥底结构或单面斜底结构。相对传统正锥底储罐，倒锥底及单面斜底结构能够将介质中的水分、污泥和其他杂质快速而有效地集中到储罐点的集液槽中，并及时排出罐外，可以保证储存介质的品质，提高储存介质的纯度，因此特别适用于液体化学品介质的储存。倒锥底及单面斜底储罐在罐底点均设置集液槽。对倒锥底储罐来说，集液槽在罐底中心。由于罐底中心处沉降变形最大，受力情况也较为恶劣，故一般集液槽采用整块钢板冲压成型。

2、泡沫缓冲装置

由于部分化工品属于水溶性介质，在考虑进行泡沫灭火时，需设置泡沫缓冲装置，使抗溶泡沫平稳地布满整个液面，起灭火作用。储罐可设置斜板溜槽式的泡沫缓冲装置。斜板与罐壁形成一个横截面为等边直角三角形的溜槽，沿罐壁盘旋而下，使泡沫顺槽而流，铺于液面，起灭火作用。

第四、危化液体储罐氮封装置设计选型结论

 防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全,以一定的微压氮气在罐内保持一定的压力，相比自力式阀 氮封阀可以从阀前的几公斤压力一次性减压到需要的微正压，应用自力式阀可能会需要多级降压才能达到这么小的压力和精度。

1、对于液体化工品储罐，根据介质特性、毒性程度要求来决定化工品储罐的结构形式。

2、化工品储罐材料选择时，应根据介质的腐蚀性、毒性程度及洁净度要求来确定化工品储罐主要钢板、浮盘及浮盘密封的材料。

3、化工品储罐常设计倒锥底及单面斜底结构，来提高储存质量。