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化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案

以前國內(nèi)儲罐的安全附件普遍未受重視，體現(xiàn)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求較低甚至缺失、用戶選擇安全附件憑感覺、產(chǎn)品性能不達(dá)標(biāo)、產(chǎn)品檢測手段不足，在大煉油、大化工項(xiàng)目如火如荼建設(shè)的今天，需要從系統(tǒng)上重視儲罐安全附件的建設(shè)，而且還涉及到以往已投用的罐區(qū)，老舊不達(dá)標(biāo)的罐區(qū)還需要技術(shù)改造。不過值得慶幸的是，目前國家已經(jīng)大力開始對罐區(qū)進(jìn)行源頭治理，，身負(fù)社會責(zé)任和歷史使命，發(fā)文進(jìn)行治理工作，將整個行業(yè)，將不斷提高我國化工罐區(qū)的本質(zhì)安全環(huán)保的建設(shè)水平。

石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《SH/T3007-2014石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》 4.2.10規(guī)定：

儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐不應(yīng)大于10000m3，且應(yīng)設(shè)置氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)。

第一，提高生產(chǎn)的安全性。易燃、易爆液體儲罐采用氮?dú)饷芊夂?，儲?內(nèi)氣體空間充滿易燃、易爆蒸汽和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，這樣可以防止儲罐內(nèi)蒸汽 達(dá)到爆炸極限，遇靜電放電或其他火源發(fā)生爆炸，提高了企業(yè)生產(chǎn)的安全性。

第二，氮封系統(tǒng)的采用，降低了儲罐內(nèi)易揮發(fā)有機(jī)溶劑的損耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

第三，保證產(chǎn)品質(zhì)量，氮封系統(tǒng)向罐內(nèi)補(bǔ)充潔凈的氮?dú)猓苊鈨迌?nèi)呼入空 氣，從而可以防止易被空氣氧化的物料氧化，防止易吸收空氣中水分或與水發(fā)生反 應(yīng)的物料被污染變質(zhì)。

第四，氮封系統(tǒng)的采用可以防止易燃、易爆、有毒、有害氣體溢出，保護(hù)了環(huán) 境。

第五，當(dāng)罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內(nèi)氣體 冷凝或收縮時，氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)自動補(bǔ)入氮?dú)?，阻止外界氣體進(jìn)入，避免罐內(nèi)形成真 空；當(dāng)向儲罐內(nèi)送料和（或）由于外界溫度升高，使儲罐內(nèi)氣體氣化而使儲罐內(nèi)壓 力高于氮封壓力時，儲罐內(nèi)氣體可通過泄壓閥自動排入大氣，避免罐內(nèi)憋壓。

化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案具體可參考以下信息：

1、儲存介質(zhì)常溫(40℃)時的飽和蒸汽壓不小于88Kpa；

2、儲存介質(zhì)接觸空氣被氧化;

3、儲存介質(zhì)接觸空氣發(fā)生聚合;

4、儲存介質(zhì)為水溶性或與水混溶的并對其中水份有控制要求時；

5、儲存介質(zhì)為水溶性或與水混溶的，并對其中水份有控制要求時;

6、儲存介質(zhì)毒性較大或易揮發(fā);

7、儲存介質(zhì)含硫，而儲罐材質(zhì)為碳鋼，會有硫化亞鐵生成，為防止硫化亞鐵自燃;

8、儲存介質(zhì)閃點(diǎn)低于60℃，易燃易爆。

（一）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案本質(zhì)安全設(shè)計(jì)方面

（1）非強(qiáng)制要求做油氣密閉處理的在役儲罐。

推薦采用“高效內(nèi)浮盤技術(shù)+高效密封技術(shù)"，在提升儲罐本質(zhì)安全水平基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)罐頂 VOCs 排放值不超過 2000μmol/mol 的要求。

（2）需做油氣密閉處理的在役儲罐。

推薦采用低超壓10%呼吸閥和阻爆轟型阻火器。由于氮封儲罐具有密閉性，因此不論采用何種內(nèi)浮盤技術(shù)，受浮盤泄漏以及罐壁掛油的影響，罐內(nèi)氣相空間油氣濃度值超標(biāo)情況成為客觀存在。因此，對于氮封儲罐，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注氮封系統(tǒng)的密閉性、罐內(nèi)氧含量的控制和群罐火災(zāi)的防控，提升氮封系統(tǒng)密閉性的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確控制呼吸閥的泄漏量，低超壓10%呼吸閥有助于在較窄的壓力控制區(qū)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)這一目的，避免儲罐在微正壓狀態(tài)下持續(xù)泄漏，在減少油氣和氮?dú)庑孤p耗的同時，同時滿足無組織排放要求。阻爆轟型阻火器有助防止連通的罐區(qū)發(fā)生群罐火災(zāi)事故。

（3）需做油氣密閉處理的新建儲罐。

對甲 B 和乙 A 類介質(zhì)推薦采用“微內(nèi)壓儲罐+隔熱措施"技術(shù)。適當(dāng)將儲罐的設(shè)計(jì)壓力由 2kPa 提升至 4-6kPa，在投資成本略增的情況下，可大幅減少儲罐“呼吸"造成的氮?dú)夂陀蜌鈸p耗。另外，也擴(kuò)大了氮封系統(tǒng)壓力控制區(qū)間，使儲罐壓力控制系統(tǒng)更加可靠，氮封系統(tǒng)更高效。

對儲罐的外壁采取隔熱措施，如隔熱涂料、保溫層、雙壁儲罐等技術(shù)，有利于減少儲罐的“小呼吸"損耗。其中增加保溫層，可減少 67%的“小呼吸"損耗；采用雙壁儲罐可減少 75%的呼吸損耗。

（4）非強(qiáng)制要求做油氣密閉處理的新建儲罐。

推薦采用“高效內(nèi)浮盤+高效密封+鋁網(wǎng)殼"技術(shù)。儲罐鋁網(wǎng)殼是一種采用 1.2mm 鋁合金板和鋁合金三角網(wǎng)架作為支撐結(jié)構(gòu)的罐頂技術(shù)，該技術(shù)在國外的常壓儲罐上已經(jīng)廣泛應(yīng)用。其技術(shù)優(yōu)勢在于免維護(hù)，罐頂材質(zhì)全部為鋁制材料，降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；成本低，同尺寸鋁網(wǎng)殼罐比鋼網(wǎng)殼罐頂?shù)某杀靖?；更輕的罐頂有助于罐壁厚度和基礎(chǔ)方面的減少而節(jié)約投資。

為防止儲罐罐頂遭直擊雷燒穿發(fā)生閃爆問題，目前規(guī)范要求儲罐頂板材料厚度不應(yīng)小于 4mm。針對該問題，采用高效內(nèi)浮盤和高效密封技術(shù)，可有效將儲罐的罐內(nèi)油氣濃度控在爆炸下限以內(nèi)。另外，也可采用抗雷擊型材料，消除直擊雷的擊穿風(fēng)險(xiǎn)。

建議：注重儲罐本質(zhì)安全的提升和 VOCs 源頭治理。長期來看，儲罐“呼吸"造成的油氣損耗、氮?dú)鈸p耗以及油氣收集系統(tǒng)和處理系統(tǒng)的設(shè)備投入和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用造成的經(jīng)濟(jì)損失要大于提升儲罐及其安全附件本質(zhì)安全的一次性投入，因此：

a）基于儲罐長周期運(yùn)行和本質(zhì)安全提升的考慮，建議由設(shè)計(jì)院對不同介質(zhì)存儲方案的投入與產(chǎn)出進(jìn)行詳細(xì)核算。

b）建議選取若干有代表性的危險(xiǎn)化學(xué)品儲罐，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。安工院對試點(diǎn)儲罐的節(jié)能降耗、環(huán)保排放達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性等效果進(jìn)行長期跟蹤，確保新技術(shù)具有普遍推廣的意義。

（二）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案安全運(yùn)行方面

（1）氮封系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行正規(guī)設(shè)計(jì)，并確保有效工作。

（2）嚴(yán)格落實(shí)《石油化工企業(yè)儲運(yùn)罐區(qū)罐頂油氣連通安全技術(shù)要求（試行）》，做好運(yùn)行期間儲罐的罐內(nèi)氧含量和油氣濃度監(jiān)測。

（3）定期對儲罐的呼吸口等泄漏點(diǎn)開展檢測，并對泄漏狀況進(jìn)行分析和評估。定期對氮封閥、呼吸閥、緊急泄壓閥等安全附件進(jìn)行校驗(yàn)，確保其完好可靠。

（三）直接作業(yè)環(huán)節(jié)方面

（1）嚴(yán)禁在存有危險(xiǎn)化學(xué)品的儲罐、罐頂空間，及與儲罐直接相連的部件、管路進(jìn)行用火作業(yè)。

（2）在罐區(qū)內(nèi)可能存在易燃易爆油氣泄漏的區(qū)域進(jìn)行非動火施工作業(yè)時，應(yīng)強(qiáng)化作業(yè)前的 JSA 工作，作業(yè)過程要連續(xù)監(jiān)測施工區(qū)域可燃?xì)怏w。作業(yè)人員要穿戴勞保用品、使用防爆工器具。

（3）儲罐檢維修前，應(yīng)進(jìn)行水洗、蒸罐、置換等處理，對有硫化亞鐵自燃風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)浮頂儲罐，應(yīng)進(jìn)行鈍化。在清罐后交付前，應(yīng)檢查內(nèi)浮盤和密封是否存在泄漏，嚴(yán)格執(zhí)行《關(guān)于加強(qiáng)內(nèi)浮頂儲罐檢維修安全管理的緊急通知》《關(guān)于下發(fā)煉化企業(yè)內(nèi)浮頂儲罐清罐和內(nèi)部檢修作業(yè)指導(dǎo)意見（試行）的通知》。

（4）當(dāng)儲罐檢維修作業(yè)內(nèi)容發(fā)生變化時，應(yīng)按變更管理要求重新編制、審批方案，重點(diǎn)對變更作業(yè)進(jìn)行危害識別、風(fēng)險(xiǎn)分析。

（四）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案標(biāo)準(zhǔn)制修訂方面

基于我國儲罐的安全現(xiàn)狀和環(huán)保需求，結(jié)合技術(shù)和優(yōu)秀做法，建立健全儲罐安全附件的標(biāo)準(zhǔn)體系。建議組織相關(guān)單位完善儲罐安全附件標(biāo)準(zhǔn)體系，包括氮封閥、呼吸閥、單呼閥、緊急泄壓閥、全接液浮盤與高效密封等，為提升儲罐本質(zhì)安全和安全管理提供依據(jù)。

（五）化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案檢測檢驗(yàn)方面

開展儲罐安全附件，為系統(tǒng)內(nèi)儲罐安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐。檢測平臺內(nèi)容包括浮盤性能評估實(shí)驗(yàn)室、密封性能評估實(shí)驗(yàn)室、氮封系統(tǒng)效能評估實(shí)驗(yàn)室、罐-罐連通安全性評估實(shí)驗(yàn)室。氮封裝置的作用是防止儲罐揮發(fā)性有毒或可燃?xì)怏w泄放到罐外危害安全，以一定的微壓氮?dú)庠诠迌?nèi)保持一定的壓力，氮封閥是設(shè)在罐頂?shù)摹?/p>

　　取壓點(diǎn)的介質(zhì)經(jīng)導(dǎo)壓管引入檢測機(jī)構(gòu)，反饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機(jī)構(gòu)，在罐頂?shù)墓藓粑y能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)，以免供、泄氮裝置頻繁工作。

　　在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔，氣體密封系統(tǒng)的每個閥門尺寸根據(jù)氣體流量表排列，根據(jù)提供的穩(wěn)定氣體壓力計(jì)算適應(yīng)特定需要?dú)怏w密封的流量。

　　氮封閥中的氮?dú)饪梢云鸬街脫Q裝置介質(zhì)、平衡系統(tǒng)的壓力等功能，用于保持容器頂部保護(hù)氣的壓力恒定，一般的氮?dú)鈮毫κ浅?，主要作用在于減少揮發(fā)，如苯罐，二是防止介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐，防止儲罐內(nèi)物料與氧接觸會氧化或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；還有可以稀釋呼出氣體的濃度。進(jìn)罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業(yè)。

 化工罐區(qū)氮封閥裝置優(yōu)化改進(jìn)方案結(jié)語

該微正壓氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置的應(yīng)用有助于行業(yè)內(nèi)部的整體發(fā)展，可推動設(shè)備制造 相關(guān)行業(yè)的發(fā)展；解決了目前原料藥生產(chǎn)企業(yè)因開放式生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染及溶 媒散發(fā)的大量浪費(fèi)，且較傳統(tǒng)氮封系統(tǒng)更加安全可靠，并大大降低了成本，可為 企業(yè)節(jié)省資源，創(chuàng)造更高效益，符合國家提倡清潔生產(chǎn)的政策，要求。