化工液体储罐氮封系统设计方案

介绍了化工标准和美国石油协会(API)标准关于常压储罐氮封系统的工艺设计,通过对氮气消耗量计算原理,系统连锁控制要求以及储罐安全附件设置要求进行对比分析,发现两者的异同点.结合内蒙古某地甲醇储罐工程实例,通过两种标准对氮封系统的供气量进行计算,并对结果进行了分析讨论,指出了适用于国内的较为准确的设计方法,为其他工程类似的设计提供理论计算依据.储罐广泛应用于流体工业，用于储存原料、成品及中间产品，在保证装置安全生产、节能减排、提高整体管理水平等方面具有不可替代的作用，国家战略储备也离不开各种类型的储罐。

化工液体储罐氮封系统设计方案

工业储罐一般为钢制储罐，根据储存介质特性及储存温度、压力等参数选择碳钢、低温钢、不锈钢等材料，其他材质如玻璃钢、塑料等由于防火、抗压等因素，不予考虑。本申请公开了一种化工液体罐区氮封气循环利用系统，包括压缩机、氮气冷冻干燥系统、氮气暂存罐、压力调节阀以及化工液体储罐，化工液体储罐上设有第一压力检测器，化工液体储罐的氮气呼出口与压缩机的进气口由管路连接相连，压缩机的出气口与氮气冷冻干燥系统的进气口由管路连接，氮气冷冻干燥系统的出气口与氮气暂存罐的进气口由管路连接，氮气暂存罐的出气口通过压力调节阀与化工液体储罐的氮气进口由管路连接；第一压力检测器与压缩机信号连接。本实用新型将化工液体储罐上的氮封气回收利用，不再向环境排放带有VOCs的氮气，省去后处理设备的同时减少大气污染。

化工液体储罐氮封系统设计方案储罐按结构形式分为：球罐、卧罐、拱顶罐、外浮顶罐及内浮顶罐。

1 储罐

1.1 球罐

球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等流程工业，常用于作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体（空气、氧气、氮气、城市煤气等）的储罐。

球罐用于常温、低温或深冷储存。一般用于储存温度下饱和蒸汽压大于大气压的物料。

常温球罐，如液化石油气、氮、煤气、氧等球罐。

此类球罐的压力较高，取决于液化气的饱和蒸汽压或压缩机的出口压力。常温球罐的设计温度大于-20℃。

低温球罐， 这类球罐的设计温度低于或等于-20℃，一般不低于-100℃。

深冷球罐，设计温度-100℃以下往往在介质液化点以下储存，压力不高，有时为常压。由于对保冷要求较高，常采用双层球壳。

1.2 卧罐

卧罐容积较小（一般都小于 100 m3），占地面积大。主要用于酸碱等化学品的储存，在生产装置内也常用于小容量的其他介质（储存温度下饱和蒸汽压大于或等于大气压的物料）的储存。卧罐筒体轴向与地面平行,常用鞍式支座,一般为带压力储存,可承受较高的正压和负压，属压力容器。

1.3 拱顶罐

拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用广泛，容积为1000 ~10000m3，国内拱顶储罐的最大容积已经达到30000m3。

拱顶罐一般为低压力储罐或常压储罐，广泛应用于流体工业，常用于乙B和丙类液体，也可用于有特殊储存需求的甲B和乙A类液体储存，国外也有用于大型LNG深冷储存。大型酸碱储罐有时也可选用拱顶罐。饱和蒸汽压是指在一定温度下的密闭容器中，当达到气液两相平衡时气液分界面上的蒸汽压，它随温度而变化。对于液化石油气和液化天然气之类，都不是纯净物，而是一种混合物，此时的饱和蒸汽压与混合比例有关，可根据道尔顿定律和拉乌尔定律进行计算。

1.4 浮顶罐

浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介质挥发。浮顶罐常用于储存温度下饱和蒸汽压低于大气压的甲B和乙A类液体储存。浮顶罐分为内浮顶罐及外浮顶罐。

外浮顶罐，通常用于存储诸如原油、汽油或煤油等有挥发性的石油产品储罐的敞口的圆柱形钢制储罐内，相对于无浮顶的拱顶罐来说没有蒸发的空间。不仅减少产品蒸发损失，同时减少了环境污染，降低了易燃介质与空气混合形成爆炸气体的危险性。

化工液体储罐氮封系统设计方案

储罐壳体与外浮顶浮盘之间存在100～500 mm的间隙以保证运行过程中不会卡盘。使用边缘密封系统以减少边缘蒸发，在浮顶上有中央排水系统以保证雨雪天积水可以顺利排出，避免沉盘事故。可燃液体储罐氮封系统呼吸阀的选型、供氮系统供氮能力的计算以及排气过程可燃液体损失量的评估,提出了对不同沸点可燃液体氮封系统的设计原则及降低介质损失的方法。氮封装置的作用是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，氮封阀是设在罐顶的。　

　　氮封装置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，化工液体储罐氮封系统设计方案主要作用    

       一是在于减少挥发，如苯罐，　　

　　二是防止介质与空气的反应，如碱罐，防止储罐内物料与氧接触会氧化或发生化学反应；还有可以稀释呼出气体的浓度。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。

工艺装置及运行过程风险分析,得出目前甲醇储罐气相空间存在爆炸性混合气体原因,从而可知甲醇罐区存在重大安全隐患,必须立即整改,进而通过增加氮封装置,并对氮封装置结构及工作过程进行系统分析,总结分析出该装置安全*特性以及氮封装置投运后对提高甲醇罐区安全运行并有效降低事故风险等级提供有力保障.