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危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型
液體化工品的儲(chǔ)存性質(zhì)與石油類產(chǎn)品不*相同，而且液體化工品種類繁多，且需求量不如石油類產(chǎn)品多，故液體化工品儲(chǔ)罐的單罐容量也較小。由于液體化工品的性質(zhì)的特殊性，在化工品儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)時(shí)，儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、結(jié)構(gòu)形式和儲(chǔ)罐附件的設(shè)計(jì)選用也不同于石油類產(chǎn)品儲(chǔ)罐。氮封裝置是由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成。氮?dú)鈮毫σ话阍O(shè)為100mmH2O，通過氮封裝置精確控制。
氮封閥的工作原理：
設(shè)在罐頂?shù)娜狐c(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(gè)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(gè)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，二是放置介質(zhì)與空氣的反應(yīng)，如堿罐。進(jìn)罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲(chǔ)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)。
當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時(shí)，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時(shí)，泄氮裝置打開，向外界釋放氮?dú)?。使罐?nèi)壓力下降，降至泄氮壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，泄氮裝置自動(dòng)關(guān)閉。 當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開啟，用戶放料時(shí)，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮裝置開啟，向儲(chǔ)罐注入氮?dú)?，使罐?nèi)壓力上升，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動(dòng)關(guān)閉。
第一、?；后w儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)形式
對于石油類產(chǎn)品儲(chǔ)罐，常用的儲(chǔ)罐形式有拱頂儲(chǔ)罐、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐、外浮頂儲(chǔ)罐等。由于液體化工品儲(chǔ)罐單罐容量一般較小，不采用外浮頂儲(chǔ)罐，在儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)形式上，也有一定的特殊結(jié)構(gòu)。
1、拱頂?shù)饨Y(jié)構(gòu)
對于下列特性的化工品儲(chǔ)罐，常設(shè)置儲(chǔ)罐氮封保護(hù)系統(tǒng)。
（1）毒性較大，對環(huán)境污染較大的物料；
（2）吸水性較強(qiáng)，容易造成物料水分增加的物料；
（3）對氧氣比較敏感，容易氧化的物料；
（4）閃點(diǎn)較低，危險(xiǎn)性較大的物料。
氮封保護(hù)系統(tǒng)，是指在物料與罐頂之間的空間內(nèi)充入氮?dú)?，?chǔ)罐內(nèi)維持一定的壓力（正壓）。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)被泵抽出或由于外界溫度降低時(shí)，該系統(tǒng)可以自動(dòng)補(bǔ)入氮?dú)猓乐雇饨缈諝膺M(jìn)入。當(dāng)向儲(chǔ)罐內(nèi)充液或由于外界溫度升高使儲(chǔ)罐內(nèi)壓力高于氮封壓力時(shí)，可以通過呼吸閥自動(dòng)排放。為安全考慮，一般在罐頂部設(shè)置有緊急泄放人孔。儲(chǔ)罐設(shè)置氮封保護(hù)系統(tǒng)，可以有效的隔絕空氣，從而使物料不接觸空氣中的水分和氧氣，控制物料的含水率及氣相空間的含氧量，防止物料吸水和燃燒或爆炸，還可以防止物料變質(zhì)。同時(shí)，氮封保護(hù)系統(tǒng)可以維持罐內(nèi)的正壓，可以減少物料的小呼吸損耗。
2、內(nèi)浮頂?shù)鈨?chǔ)罐
部分化工品易燃易爆的同時(shí)，毒性程度也為極度或高度危害，如苯、丙烯腈、環(huán)氧氯丙烷等介質(zhì)，此類化工品可采用內(nèi)浮頂加氮封結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐。內(nèi)浮頂加氮封保護(hù)系統(tǒng)可進(jìn)一步減少有毒氣體揮發(fā)至大氣中。內(nèi)浮頂加氮封結(jié)構(gòu)是指在內(nèi)浮盤至罐頂?shù)目臻g內(nèi)充入氮?dú)?，使之保持一定的氮封壓力。與常規(guī)成品油內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐相比，氮封結(jié)構(gòu)的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐無罐頂或罐壁通氣孔，而在罐頂部設(shè)置呼吸閥，阻火器等。內(nèi)浮頂?shù)鈨?chǔ)罐可采用廢棄回收，將呼吸閥呼出氣體進(jìn)行回收處理，防止有毒氣體進(jìn)入大氣，污染環(huán)境。
3、低壓儲(chǔ)罐
在許多情況下，為了減少低沸點(diǎn)儲(chǔ)液在儲(chǔ)存時(shí)的蒸發(fā)損耗，常需提高儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存壓力。 目前，國內(nèi)立式圓筒形儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要有SH 3046-1992《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50341-2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》。這兩個(gè)規(guī)范均規(guī)定設(shè)計(jì)壓力不大于6KPa。當(dāng)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力大于2KPa而小于6KPa時(shí)，在罐壁計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮氣壓對罐壁厚度的影響。對于儲(chǔ)罐儲(chǔ)存壓力大于6KPa的儲(chǔ)罐，需根據(jù)API620《大型焊接低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與建造》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。對于低壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)計(jì)算，主要是對抗壓圈、罐壁計(jì)算、錨栓設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容。
抗壓圈的設(shè)計(jì)主要是通過計(jì)算總環(huán)向力，確定所需的承壓區(qū)域面積，選擇推薦的承壓圈結(jié)構(gòu)，計(jì)算所選結(jié)構(gòu)的承壓區(qū)域面積，使其大于所需的面積。低壓儲(chǔ)罐罐壁厚度可通過罐體自由體分析計(jì)算罐壁經(jīng)向、周向單位內(nèi)力，進(jìn)而通過公式計(jì)算確定罐壁厚度。錨固的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)外界載荷確定升舉力，判斷是否大于罐頂、罐壁及其所支撐的構(gòu)件的總重，確定是否設(shè)置錨固裝置。
第二、危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型材料選擇
是一種重要的石油化工原料,但是考慮到苯是一種有毒物質(zhì),在儲(chǔ)存過程中如果不采取防護(hù)措施,將會(huì)對現(xiàn)場人員造成危害和環(huán)境污染,所以在苯儲(chǔ)存過程我們選擇加氮封系統(tǒng)對苯罐進(jìn)行保護(hù),這樣可以有效的降低苯的蒸發(fā)損耗,避免有毒氣體對環(huán)境污染的隱患,保護(hù)環(huán)境,維護(hù)職工的身心健康.本文系統(tǒng)的介紹了氮封系統(tǒng)工作的原理以及對苯罐氮封設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題.
1、罐體鋼板
（1）碳鋼儲(chǔ)罐
對于常規(guī)的石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐來說，常用的鋼板為Q345R和Q235-B。對于儲(chǔ)罐罐壁厚度較厚的鋼板，才選用強(qiáng)度較高的Q345R，對于罐頂及罐底來說，則一般均選用Q235-B鋼板。在化工品儲(chǔ)罐中，對于承裝毒性程度為極度及高度危害介質(zhì)的化工品儲(chǔ)罐，由于Q235系列鋼板S、P含量相對較高，一般材料不選用Q235系列鋼板，多采用Q345R及其他性能更好鋼板。
（2）不銹鋼儲(chǔ)罐
由于部分化工品對碳鋼的腐蝕較嚴(yán)重，如冰醋酸、丙烯酸等介質(zhì)，部分化工品對純度有較嚴(yán)格的要求，雜質(zhì)的存在，不但影響質(zhì)量也會(huì)影響化工品的銷售價(jià)格。這類化工品儲(chǔ)罐一般選用奧氏體不銹鋼材料。奧氏體不銹鋼是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼，此鋼在常溫氧化性環(huán)境中容易鈍化，使表面產(chǎn)生一層以氧化鉻為主、保護(hù)性很強(qiáng)的薄膜，使腐蝕率明顯降低，也能減少鐵離子對化工品的污染。
2、內(nèi)浮盤
對于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐來說，常用浮盤材料有：鋁合金內(nèi)浮盤、不銹鋼內(nèi)浮盤、碳鋼焊制內(nèi)浮盤。其中，鋁合金內(nèi)浮盤及不銹鋼內(nèi)浮盤為浮筒式組裝內(nèi)浮盤，一般均有專業(yè)廠家生產(chǎn)安裝，成本比碳鋼焊制內(nèi)浮盤低。I級和II級毒性液體的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，不采用用易熔材料制作的內(nèi)浮頂，即不采用組裝式鋁合金內(nèi)浮盤。
3、儲(chǔ)罐密封
丁腈橡膠耐油性，耐磨性較高，耐熱性較好，且成本相對較低，廣泛用在常規(guī)的石油類產(chǎn)品儲(chǔ)罐中。但丁晴橡膠的缺點(diǎn)是不耐芳香族、鹵代烴、酮及酯類腐蝕，在化工品儲(chǔ)罐中應(yīng)考慮其他耐腐蝕橡膠。氟橡膠具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，是目前所有彈性體中耐介質(zhì)腐蝕性能一種。故對儲(chǔ)存芳香族、鹵代烴、酮及酯類化工品的儲(chǔ)罐浮盤密封材料可選用氟橡膠密封。
第三、危化液體儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
是本廠自主開發(fā)、研制的一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，主要用于保持容量頂部保護(hù)氣(一般為氮?dú)?的壓力恒定，以避免容量內(nèi)物料與空氣直接按觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，以及容器的安全。特別適用于各類大型儲(chǔ)罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有節(jié)能、動(dòng)作靈敏、運(yùn)行可靠、操作與維修方便等特點(diǎn)。氮封閥被廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。
特點(diǎn)
·無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便，又節(jié)約能源，降低成本；
·氮封裝置供氮、泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行；
·壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作靈敏，裝置工作平穩(wěn)；
·采用無填料設(shè)計(jì)，閥桿所受磨擦力小，反應(yīng)迅速，控制精度高；
·供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達(dá)100：1，減壓效果好，控制精度高；
·為確保儲(chǔ)罐的安全，需在罐頂設(shè)置呼吸閥；
·呼吸閥僅起安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。
1、罐底設(shè)計(jì)
目前，立式圓筒形儲(chǔ)罐的罐底結(jié)構(gòu)主要有正錐底結(jié)構(gòu)、倒錐底結(jié)構(gòu)及單面斜底結(jié)構(gòu)。對于化工品儲(chǔ)罐來說，一般采用倒錐底結(jié)構(gòu)或單面斜底結(jié)構(gòu)。相對傳統(tǒng)正錐底儲(chǔ)罐，倒錐底及單面斜底結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒔橘|(zhì)中的水分、污泥和其他雜質(zhì)快速而有效地集中到儲(chǔ)罐點(diǎn)的集液槽中，并及時(shí)排出罐外，可以保證儲(chǔ)存介質(zhì)的品質(zhì)，提高儲(chǔ)存介質(zhì)的純度，因此特別適用于液體化學(xué)品介質(zhì)的儲(chǔ)存。倒錐底及單面斜底儲(chǔ)罐在罐底點(diǎn)均設(shè)置集液槽。對倒錐底儲(chǔ)罐來說，集液槽在罐底中心。由于罐底中心處沉降變形最大，受力情況也較為惡劣，故一般集液槽采用整塊鋼板沖壓成型。
2、泡沫緩沖裝置
由于部分化工品屬于水溶性介質(zhì)，在考慮進(jìn)行泡沫滅火時(shí)，需設(shè)置泡沫緩沖裝置，使抗溶泡沫平穩(wěn)地布滿整個(gè)液面，起滅火作用。儲(chǔ)罐可設(shè)置斜板溜槽式的泡沫緩沖裝置。斜板與罐壁形成一個(gè)橫截面為等邊直角三角形的溜槽，沿罐壁盤旋而下，使泡沫順槽而流，鋪于液面，起滅火作用。
第四、?；后w儲(chǔ)罐氮封裝置設(shè)計(jì)選型結(jié)論
防止儲(chǔ)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，相比自力式閥 氮封閥可以從閥前的幾公斤壓力一次性減壓到需要的微正壓，應(yīng)用自力式閥可能會(huì)需要多級降壓才能達(dá)到這么小的壓力和精度。
1、對于液體化工品儲(chǔ)罐，根據(jù)介質(zhì)特性、毒性程度要求來決定化工品儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式。
2、化工品儲(chǔ)罐材料選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性、毒性程度及潔凈度要求來確定化工品儲(chǔ)罐主要鋼板、浮盤及浮盤密封的材料。
3、化工品儲(chǔ)罐常設(shè)計(jì)倒錐底及單面斜底結(jié)構(gòu)，來提高儲(chǔ)存質(zhì)量。
