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精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設置
某化工廠儲存醋酸和乙炔合成反應液的儲罐液位整體出現(xiàn)下降，導致罐內(nèi)形成負壓并吸入空氣，與罐內(nèi)氣相物質（90%為乙炔）混合形成爆炸性混合氣體，遇靜電火花，發(fā)生爆燃，罐內(nèi)物料流出，蒸發(fā)成大量可燃爆蒸氣云隨風擴散，繼而引發(fā)空間爆炸。案例的直接原因是爆炸性混合氣體與空氣混合，遇到點火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預防措施之一，可有效防止儲罐發(fā)生火災爆炸事故。
化工企業(yè)，特別是精細化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設氮封？第二，氮封如何設置？安在什么位置？多大的流量能夠避免爆炸環(huán)境產(chǎn)生？
氮封系統(tǒng)或其他惰性氣體保護措施，是保障儲罐安全的重要防線，能夠有效預防火災和爆炸事故的發(fā)生。然而，在實際應用中，一些企業(yè)，特別是精細化工領域的企業(yè)，在儲罐氮封系統(tǒng)的設置和管理方面，還存在著不少亟待解決的問題。
011.精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設置氮封系統(tǒng)的重要性
1.1 【 問題與隱患 】
目前儲罐氮封系統(tǒng)存在諸多問題，包括未安裝系統(tǒng)、設計不當、壓力控制不良和未設置報警裝置等，這些均構成安全隱患。首先，一些應采用氮封的儲罐卻未配備相應的氮封系統(tǒng)。其次，后期增設的氮封系統(tǒng)往往未經(jīng)專業(yè)設計，導致系統(tǒng)無法正常使用。此外，氮封系統(tǒng)的壓力控制也是一個突出問題。例如，進儲罐前的氮氣管線缺乏自力式調(diào)節(jié)閥和壓力表，或者壓力表選型過大，僅依靠手動閥門調(diào)節(jié)進氣量，無法有效監(jiān)控氮封壓力。同時，氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調(diào)節(jié)閥選型不當，造成氮封壓力過高或過低，影響系統(tǒng)正常使用。另外，氮氣管線或儲罐上未設置壓力遠傳和報警裝置，也使得壓力控制變得困難。此外，氮氣管線上的安全設施不足，如缺乏止回閥，以及儲罐頂部未設置緊急泄放人孔或緊急泄放閥等保護措施，都是潛在的安全隱患。最后，由于氮封壓力的不穩(wěn)定或出于節(jié)約成本考慮，有時會將氮氣管線閥門關閉，導致氮封系統(tǒng)未投用，從而無法發(fā)揮其應有的安全保障作用。
1.2 【 標準與規(guī)范 】
國家標準明確了需設置氮氣保護系統(tǒng)的儲罐類型，確保儲罐的安全儲存。例如，《石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）就明確指出，當單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)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。此外，對于儲存溫度超過120℃的重油固定頂罐，同樣需要設置氮氣保護。《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（GB 51283-2020）也規(guī)定了氮氣保護的應用場景，當采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。《石油庫設計規(guī)范 》（GB 50074-2014）也詳細列出了需要設置氮氣密封保護系統(tǒng)的場景。
022.精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設置氮封系統(tǒng)設置指南
2.1 【 合理設置要點 】
氮封系統(tǒng)的設計需專業(yè)計算，確保壓力穩(wěn)定并配備必要的監(jiān)控與保護裝置。采用氮封的儲罐通常為常壓或低壓罐，因此確保儲罐氮氣壓力穩(wěn)定至關重要。在化工標準《氣封的設置》（HG/T 20570.16-1995）中，明確規(guī)定了氮氣供氣量的計算方法。然而，規(guī)范中提供的補氣量僅為經(jīng)驗值，實際工作中需結合具體情況進行精確計算，以確定合適的氮氣管徑和氮封閥型號。此外，《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T 3007-2014）也給出了氮氣保護儲罐的操作壓力建議，范圍為0.2Kpa至0.5Kpa。
2.2 【 管理與維護 】
企業(yè)需制定詳細操作規(guī)程，強化人員培訓與設備檢查，確保氮封系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。為確保氮封系統(tǒng)的持續(xù)有效運行，企業(yè)需采取一系列管理措施。首先，在操作規(guī)程中詳細制定氮封系統(tǒng)的操作流程和安全規(guī)范，明確壓力控制范圍、報警閾值，以及偏離正常工況時的應對措施。同時，對相關操作人員進行專業(yè)培訓，確保他們熟悉并能夠正確執(zhí)行這些規(guī)程。此外，日常巡檢也是的一環(huán)，必須將氮封系統(tǒng)的各項運行參數(shù)和設備狀態(tài)納入巡檢范圍，確保任何問題都能得到及時發(fā)現(xiàn)和處理。最后，企業(yè)還需定期對呼吸閥、壓力表等關鍵設備進行檢查和檢驗。通過這些措施，可以進一步保障氮封系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
《石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)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；儲存溫度超過120℃的重油時，固定頂罐應設置氮氣保護。
《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。
個別精細化工企業(yè)，由于存在早期設計不完善、常壓儲罐未經(jīng)正規(guī)設計、或者經(jīng)由其他儲罐改造等情況，儲罐沒有設置氮封或設置不合規(guī)的情況依然存在。
一、儲罐氮封設置的必要性
在儲罐運輸或存儲過程中，由于儲罐內(nèi)介質與空氣接觸會導致氧化或腐蝕，甚至引發(fā)爆炸等危險事故。為了解決這個問題，儲罐設置氮封是必要的。氮氣具有惰性、不易燃、不易爆、不易腐蝕等特點，可以有效地保護儲罐內(nèi)介質，防止物質氧化而發(fā)生危險。
二、氮氣供應設備
儲罐設置氮封需要使用專用的氮氣供應設備，包括氮氣瓶組、供氮管道、氣體調(diào)節(jié)器等。選擇合適的氮氣供應設備并正確安裝使用是保證儲罐氮封效果的重要因素。
三、氮氣壓力
儲罐氮封的氮氣壓力要求在0.02MPa~0.15MPa之間，一般以0.1MPa為宜。氮氣的壓力過高會導致儲罐變形或破裂，壓力過低則不能達到氮氣封閉的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設置氮氣壓力。
四、氮氣流量
儲罐氮封的氮氣流量要求在0.2~1立方米每小時之間，一般以0.5立方米每小時為宜。過高的氮氣流量會浪費氮氣資源，過低則無法達到氮氣封閉的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設置氮氣流量。
五、使用前檢查
儲罐氮封設置完成后，在使用前需要進行檢查，包括檢查氮氣壓力、流量、管道連接是否正常，檢查氮氣傳遞閥門是否關閉等。確保設置完整、正常、安全，否則不能正常使用。
六、精細化工儲罐氮封系統(tǒng)如何設置總結
儲罐氮封設置的規(guī)范要求主要涵蓋氮氣供應設備、氮氣壓力、氮氣流量等方面，正確的設置可以保證儲罐內(nèi)介質的安全存儲和運輸。在使用儲罐氮封前，一定要進行完整的檢查，保證其安全、穩(wěn)定、可靠的使用。
關于氮封安裝，分享兩種錯誤安裝場景：一種是直接安裝在呼吸閥下部短節(jié)位置（圖1），另外一種是靠近呼吸閥位置直接焊接在法蘭接管處（圖2）。這兩種場景均會導致氮氣直接排出，無法起到氮封作用。
若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮氣供氣管的接管位置一定要遠離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內(nèi)，使氮氣進罐后不直接排出，從而達到氮封目的。
大部分工廠設置氮封多采用自力調(diào)節(jié)閥或者壓力控制閥，關于操作方面可參照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮氣保護的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。
同時有些儲罐因介質含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮氣管線，防止氮封失效。
