上海申弘閥門有限公司
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石油化工儲運罐區氮封系統應用案例
在儲罐上設置氮封系統裝置，用于維持罐內氣相空間壓力。假設：供氮閥壓力是 1.2KPa（可根據實際工 況需求選擇壓力設定點），當氣相空間壓力高于 1.4KPa 時，供氮閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓 力低于 0.8KPa 時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。假設：泄氮閥壓力設定點是 3KPa（可根據實際工況需求 選擇壓力設定點）,當氣相空間壓力高于 3KPa 時，泄氮閥開啟，泄放罐內壓力至 3KPa 以內。氮封系統裝 置主要起保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體作用。 儲罐氮封系統裝置使用的氮氣純度不宜低于 99.96%，可根據實際現場工況及用途選擇合適氮封系統裝置。氮封罐是一種通過氮氣填充保護存儲介質的化工設備，其核心功能是通過維持罐內微正壓狀態隔絕空氣，在石化、制藥等領域有廣泛應用。
二、石油化工儲運罐區氮封系統應用案例為什么設置儲罐氮封系統及測氧含量的意義
隔絕氧氣消除燃爆風險：儲罐氣相空間中若氧氣濃度超過5%，遇揮發性有機物（VOC）易形成爆炸性環境。氮封通過維持罐內微正壓（通常0.2~0.5 kPa），阻止空氣滲入，將氧濃度控制在爆炸下限以下。
防止物料氧化變質：對苯乙烯、丙烯腈等易自聚物料，或易氧化精細化學品，氮氣可抑制聚合反應和化學降解。
抑制有毒、腐蝕性氣體釋放：酸性水罐、含硫污油罐等設備中，氮封減少硫化氫等有毒氣體外泄，同時避免水分進入導致碳鋼儲罐內壁硫化亞鐵自燃。
國家相關標準規定要求監測：依據國家強制性標準《危險化學品重大危險源安全監控技術規范GB 17681—2024》6.3.2條和6.33條要求：
設有氮氣密封保護系統的甲B 、乙A類易燃液體儲罐,應控制氧濃度不大于極限氧濃度50%
未設氮氣密封保護系統的甲B 、乙A類易燃液體儲罐需監測罐內可燃氣含量
儲存對氧含量敏感物質的儲罐單元應設在線氧含量檢測儀表
三、石油、化工儲運罐區氮封系統相關國家及行業標準
《石油化工企業設計防火標準》GB 50160-2008
內浮頂儲罐單罐容積 ≤5000m3 且采用易熔材料浮盤時，需設氮封。固定頂儲罐：儲存溫度 >120℃ 的重油必須設氮封。
第5.5.9條：較高濃度環氧乙烷設備的安全閥前應設爆破片。 爆破片入口管道應設氮封， 且安全閥的出口管道應充氮。
第 6.2.2條：當單罐容積小于或等于5000m3的內浮頂儲罐采用易熔材料制作的浮盤時， 應設置氮氣保護等安全措施。
第 6.2.4A 條：儲存溫度超過 120℃的重油固定頂罐應設置氮氣保護
《石油庫設計規范》GB 50074-2014
甲B類液體（沸點 <45℃ 或蒸氣壓 >88kPa），內浮頂罐/固定頂罐需設氮封
儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐必須設氮封，單罐容量 ≤5000m3
甲B、 乙A 類液體化工品和輕石腦油，需采取氮氣密封保護系統
《煤化工工程設計防火標準》GB 51428-2021
甲B類液體（沸點 <45℃ 或蒸氣壓 ≥76.6kPa）的壓力/低壓儲罐或常壓儲罐均需氮封
《石油化工儲運系統罐區設計規范》SH/T 3007-2014
甲B、乙A類液體：固定頂罐/低壓罐需設氮封并密閉回收排氣
《石油化工罐區自動化系統設計規范》SH/T 3184-2017
儲罐需安裝相關計量和非計量級測量儀表，其中包含氮封裝置
《精細化工企業工程設計防火標準》GB 51283-2020
使用或生產甲、 乙類物質的工藝系統設計， 應符合下列規定：對于間歇操作且存在易燃易爆危險的工藝系統宜采取氮氣保護措
單罐容積不小于100m3的甲B、乙A類液體儲存應選用內浮頂罐。 當采用易熔材料制作浮盤時， 應設置氮氣保護等安全措施。 采用固定頂罐或低壓罐時， 應采用氮氣或惰性氣體密封。
四、石油化工儲運罐區氮封系統應用案例罐區氮封系統氧分析儀選型
典型氮封罐應用行業如石化、化工制藥、燃氣等，其儲罐介質以油、氣、各類溶劑、酸堿溶液為主，此類工況下首要考慮氧分析儀傳感器的耐腐性，電化學傳感器在此類工況下壽命較短，應優先考慮激光氧、順磁氧原理。
供氮閥：
指揮器操作自力式壓力調節閥，是一種無須外來能源，利用被調介質自身的壓力變化達到自動調節 和穩定閥后壓力為設定值的節能型壓力調節閥。
該閥壓力設定在指揮器上實現，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調整；控制精度高，可比一般 ZZY 型直接操作自力式壓力調節閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。
泄氮閥：
◇ 一般供氮氣壓力在 3×10^5-10×10^5Pa 之間
◇ 罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情 況下不工作
◇ 泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致
◇ 一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影 響設備的使用壽命。
◇ 該裝置廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業部門中用作生產過程的自動調節。
自力式氮封閥(即氮封裝置)主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，自力式氮封閥是一種無須外來能源，以彈簧為動力核心利用被調介質自身的壓力來控制閥芯位置變化，達到自動調節和穩定壓力的目的，以保護罐內物料不被氮化及儲罐的安全。該閥由ZZYVP快速泄放閥及ZZV自力式微壓調節閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
石油化工儲運罐區氮封系統應用案例工作原理
儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時，開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質溫度溫度≤80℃。
石油化工儲運罐區氮封系統應用案例性能特點
1、無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節約能源，降低成本。
2、氮封裝置供氮，泄氮壓力設定方便，可在連續經營的條件下進行。
3、壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
4、采用無填料設計，閥桿所受磨擦力小、反應迅速、控制精度高。
5、供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。
6、氮氣壓力設定范圍廣，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值達高；
7、調節調壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作極靈敏。
序號 | 品 名 | 型 號 及 規 格 | 單位 | 數量 |
1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-II DN50 PN10 進口壓力 0.3-0.8 MPA, 出口壓力0.5 KPA | 臺 | 1 |
2 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
4 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
6 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
8 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
10 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
12 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
14 | 泄壓閥 | 泄壓閥ZXD-10 DN20 PN10起跳壓力2KPA | 臺 | 1 |
石油化工儲運罐區氮封系統應用案例主要技術參數
| 公稱通徑(mm) | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | |||||
| 閥座直徑(mm) | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
| 額定流量系數Kv | 3.2 | 5 | 8 | 10 | 20 | 32 | 50 | 80 | 100 | 160 | 250 | 400 |
| 壓力調節范圍 | 0.5～70 20～120 60～400 300～700 500～1000 KPa | |||||||||||
| 公稱壓力PN | 1.0、1.6 MPa | |||||||||||
| 被調介質溫度 | 80、200 ℃ | |||||||||||
| 流量特性 | 快開型 | |||||||||||
| 調節精度 | ≤5% | |||||||||||
| 允許壓降(MPa) | 1.6 | 1.6 | 1.1 | 0.6 | 0.4 | |||||||
| 薄膜有效面積(C㎡) | 200 | 280 | 400 | |||||||||
| 允許泄漏量 | 符合ANSIB16.104—1976 IV級 | |||||||||||
| 閥蓋形式 | 標準型 (整體式) | |||||||||||
| 壓蓋型式 | 螺栓壓緊式 | |||||||||||
| 密封填料 | V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料 | |||||||||||
| 閥芯形式 | 單座型閥芯 | |||||||||||
| 流量特性 | 直線性 | |||||||||||
石油化工儲運罐區氮封系統應用案例主要外形尺寸
| 公稱通徑(DN) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 |
| L | 150 | 160 | 180 | 200 | 230 | 290 | 310 | 350 | 400 | 480 |
| H | 52.5 | 57.5 | 75 | 75 | 85.5 | 92.5 | 100 | 110 | 142.5 | 158 |
| H1 | 330 | 330 | 350 | 350 | 360 | 430 | 440 | 450 | 520 | 650 |
| A | 310 | 400 | ||||||||
石油化工儲運罐區氮封系統應用案例安裝、維護與調試
1、安裝
（1） 檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質，必須進行強度、密封、泄漏 與精度測試。
（2） 在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導致閥門不能 正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要 注意同軸度。
（3） 安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。
（4） 閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的 閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。
（5） 介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接 承受介質壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導致膜片損壞， 閥門不能工作。閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。
（6） 為使自控系統失靈或檢修閥門時，仍能連續生產，應設置旁路閥。
注意：根據現場安裝經驗，氮封閥在安裝時，應先與管道過濾器連接。這樣可以有效的避免管道吹掃遺 留下的固體顆粒卡壞閥門內部件，而影響正常使用。
（7） 罐頂安裝時，若不具備安裝支撐氮封系統裝置重量條件的情況下，可不設計或少設計安裝 截止閥等輔助型開關閥門。以減輕罐頂安裝重量。（若安裝條件允許或必須設有應急措施 的工況，請務必按國家標準管路設計安裝施工）氮封系統裝置罐頂安裝示意圖，見下圖
（8） 地面安裝，在不考慮承重的地面安裝方式中，可將管路設計的更標準化。旁通可在氮封系統 裝置故障時，人工應急操作使用。關閉帶指揮器自力式調節閥前后截止閥可方便返廠維修及 更換。地面安裝方式示意圖，見以下
（9） 內襯式氮封系統裝置安裝，內襯氮封閥屬微壓式壓力調節閥，閥前壓力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道應設計一級減壓閥（帶指揮器自力式調節閥），一級減壓閥不屬于微壓調節 閥，控制壓力一般遠大于罐內壓力，不存在罐內壓力倒流現象，故無需閥腔襯氟。以一主多 分的管道布局形式連接各處內襯式氮封系統裝置。內襯式氮封系統裝置安裝方式示意圖，見以下
2、石油化工儲運罐區氮封系統應用案例 維護：
（1） 清洗閥門：對清洗一般介質，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質，首先要了 解其性質，在選用相應的清洗辦法。
（2） 閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與 推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應使用專用工具。
（3） 閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴重 必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。
（4） 閥桿：表面損壞，必須換新。
（5） 壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。
（6） 易損零件：填料、密封墊片與 O 型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預 示將來可能發生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，決定是否更換，但膜片使用期 一般最多 2～3 年。
（7） 閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產品出 廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。
3、石油化工儲運罐區氮封系統應用案例 調試
所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調節螺母的操作而得到調整，打開頂部的防塵蓋，用扳手 調整調節螺母。順時針方向旋轉使壓力增大，逆時針旋轉則壓力減小。安裝在壓力調節閥后的壓力 表，可使工作人員借以觀察調整后的壓力給定值。
