储罐氮封装置充氮量计算选型分析

储罐氮封装置充氮量计算选型分析

氮封装置，作为一种重要的密封系统，在石油化工行业中发挥着至关重要的作用。它主要应用于那些易挥发的物料，例如汽油、甲醇等，这些物料在常温下容易挥发，导致物料的大量损失。此外，对于那些在工艺过程中需要控制或避免与空气接触的物料，氮封装置同样具有显著的效果。通过氮封装置，可以有效减少物料的挥发，保护环境，同时降低生产成本。自力式氮封阀(即氮封装置)主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，自力式氮封阀是一种无须外来能源，以弹簧为动力核心利用被调介质自身的压力来控制阀芯位置变化，达到自动调节和稳定压力的目的，以保护罐内物料不被氮化及储罐的安全。该阀由ZZYVP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。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析工作原理

       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℃。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析性能特点

1、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。

2、氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续经营的条件下进行。

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、氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值达高；

7、调节调压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析氮封装置的主要作用包括：

1）. 防止氧化：通过向储罐内注入氮气，可以有效排挤罐内的空气，从而减少物料与氧气的接触，降低物料被氧化的风险。

2）. 抑制挥发：氮封装置能够显著减少储罐内物料的挥发，特别是对于易挥发的化学物质。

3）. 维持压力平衡：在物料的装入或抽出过程中，氮封装置能够调节储罐内部的压力，保持压力的稳定，防止因压力变化导致的储罐结构损坏。

4）. 减少VOCs排放：氮封技术有助于减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放，从而保护环境并满足工业排放标准。

5）. 防止污染：氮气作为一种惰性气体，可以有效地防止储罐内的物料受到外界污染，确保物料的纯度和质量。

6）. 提高安全性：通过精确控制储罐内的氮气压力，可以避免因压力过高或过低引发的安全事故。

7）. 保护储罐结构：氮封装置能够预防储罐因内部压力波动而产生的变形或损坏，从而延长其使用寿命。

8）. 广泛适用性：氮封装置适用于各种类型的储罐，包括化工原料储罐、食品级储罐以及超纯水储罐等。

此外，根据GB50160-2008石化企业防火标准和SH/T3007-2014储运罐区设计规范的要求，对于甲B、乙A类的可燃液体储罐，应设置氮气密封保护系统。通过调节氮气量填充顶部空间，不仅节能降耗，还能有效隔离油品与外界接触，起到重要的保护作用。
（3）对于常压下存储的I、II级毒性的甲B和乙A类液体，应采用氮气密封保护系统。
（4）当储存介质与空气接触时，容易发生氧化、聚合等化学反应，因此在常压储存条件下，建议设置氮封保护系统。
（5）若储存介质具有水溶性且对其含水量有严格需求，同样建议在常压储存时设置氮封保护系统。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析

接下来，我们将探讨氮封系统的设计方案。首先，压力控制是关键。氮气密封系统通过精密的压力调节阀，如自力式氮封阀，来维持储罐内部压力的稳定和安全。此外，重要场合的储罐顶部还需配备阻火呼吸阀和泄压人孔等安全设备。值得注意的是，氮气操作压力应控制在5~6 MPa范围内，且氮气的纯度不应低于2%。
例如，我们可以通过控制罐内气体压力在约300 Pa（G）的水平来维持稳定。一旦储罐内压力上升至500 Pa（G）或以上，氮气控制阀将关闭，暂停氮气补充；而当压力降至200 Pa（G）或以下时，氮气控制阀会自动打开，补充氮气，以防吸入空气形成易燃气体。

接下来，我们探讨氧含量控制设计方案。该方案的核心在于，通过氮气密封系统将罐内气相空间的氧气浓度控制在5%以下，从而消除潜在的爆炸风险。具体来说，我们会在罐内安装氧气浓度监测器进行实时监控，并与氮气管路控制阀进行联锁设计。一旦氧含量达到高值，系统将自动报警并通过联锁机制打开氮气阀，注入氮气。当检测器指标降至正常范围时，氮气阀将立即关闭，停止充氮。

此外，我们还会在同类介质储罐间设计一组贯通的气相管道，以减少作业时的氮气用量和油气排放量。例如，采用DN150的管径和150m3/h的流量，可以有效实现这一目的。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析充氮量计算

充氮量Q通常等于储罐物料的排出量Q1与因温度变化而导致的吸气量Q2之和。以一个3000m3的苯罐为例，我们可以根据化工部“钢制立式圆筒形内浮顶罐系列”HG21502-1992的标准，通过查表获得储罐的内径D、罐壁高度H1和拱顶球冠高度H2。在本次计算中，我们假设浮盘沉底，即设计*低液位h为8m，从而计算出储罐内*大气体的体积Vm。Vm由罐体圆柱部分的气相空间体积V1与罐顶球冠空间体积V2相加得到。
3000m³储罐内气体体积*大值Vm计算为3400m³。当储罐内部气体温度从35℃降至20℃（一小时内完成），且罐内操作压力从1000Pa（G）降至0Pa（G）时，我们可以利用理想气体状态方程来进行分析。
式中：
P0：标准大气压，取值为101325MPa（A）；
P1：操作压力，单位为MPa（A）；
V0：标准状态下的气体体积，单位为Nm3；
V1：操作状态下的气体体积，单位为m3，此处我们采用液位*低时的Vm值；
T0：标准状态下的气体温度，取值为215K；
T1：操作状态下的气体温度，单位为K。

根据理想气体状态方程，我们可以推导出在储罐内*低液位、标准状态下，35℃时的罐内气体体积V0为3044Nm3；同样地，25℃时的罐内气体体积V0'为3168Nm3。因此，此降温过程中需要补充的氮气量Q可以通过计算得出，为124m3/h。

为了避免不必要的氮气浪费，在实际操作中，我们可以参考SH/T3007 2014标准中表6推荐的气量规范值，并结合实际工况进行精确计算。

此外，氮封装置的常见故障通常与截止阀、过滤器、供氮阀、调节器、压力表以及呼吸阀等组件有关。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析主要技术参数

储罐氮封装置充氮量计算选型分析主要外形尺寸

储罐氮封技术，又称氮气覆盖，是一种重要的保护措施，广泛应用于化工、石油、制药等多个领域。它通过向储罐内部持续充入氮气，从而维持一个特定的压力环境。这种技术不仅有助于确保物料的安全储存，还能显著延长其保质期。通过氮气的惰性保护作用，它可以有效置换储罐内的氧气，从而避免存储的物料，如化学品、油品和食品原料等，与氧气发生接触。这一措施能够防止氧化反应带来的品质损害或分解问题。同时，氮气营造的无氧环境还能抑制需氧细菌和霉菌的繁殖，进一步延长易腐物料的储存周期，例如食用油和生物制品等。

储罐氮封装置充氮量计算选型分析

降低挥发与蒸发损耗

通过氮气在液面上的覆盖，可以有效减缓挥发性物质，例如溶剂和轻质油，的蒸发速度，从而减少物料的损失以及对环境的污染。同时，当储罐内的物料因温度变化而发生体积的膨胀或收缩时，氮气层会通过压力调节阀进行自动的补充或排放，以维持罐内微正压的状态（通常在0.2至1.5千帕之间），进而防止空气的渗入或物料的蒸汽外泄。

增强安全性

通过氮封技术，可以显著降低罐内氧气的浓度，从而将易燃易爆物料（例如苯类、丙酮以及液化气等）的爆炸风险降至*低。通常，氮封技术可以将罐内氧气浓度降低至燃烧极限以下，即低于5%，这样就能有效避免爆炸性混合气体的形成。此外，氮气环境还能减少罐内气体的流动摩擦，从而降低静电火花引发的火灾风险。

保护设备与工艺

通过隔绝氧气和湿气，氮封技术能有效减少储罐内壁及管道的腐蚀，这对存储酸性或吸湿性物料尤为关键。同时，在连续生产流程中，如反应釜进料，氮封技术能维持储罐压力的稳定，从而确保物料输送的均匀性和可控性。

02储罐氮封装置充氮量计算选型分析氮封系统的组成与应用

关键组成部分

氮封系统常用的关键组成部分包括：

1. 氮气供应源：通常为液氮储罐或制氮机，确保提供纯度不低于99.5%的氮气。

2. 压力控制阀：此阀门能依据罐内压力自动调节氮气补给量，常配备自立式调节阀或电磁阀。

3. 呼吸阀（或通气阀）：在储罐压力异常时，该阀门能自动释放或吸入氮气，从而保护储罐结构。

4. 监测仪表：包括压力表和氧含量分析仪等，实时监控氮封系统的运行状态。

适用场景

该氮封系统适用于多种场景，如存储易燃易爆液体（如汽油、乙醇、丙酮等）、易氧化物料（如食用油、医药中间体、树脂），以及高纯度化学品。此外，在环保要求严格的场景下，该系统也能有效减少VOCs（挥发性有机物）的排放。

注意事项与维护

在实际应用中，需注意氮气的纯度选择，并根据物料特性进行调整。同时，还需考虑经济性因素，如通过优化压力设定值和使用高效制氮设备来降低运营成本。此外，定期的系统维护也是必不可少的，包括检查阀门密封性和过滤器堵塞情况，以确保氮封系统的稳定运行。