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精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置
某化工廠儲(chǔ)存醋酸和乙炔合成反應(yīng)液的儲(chǔ)罐液位整體出現(xiàn)下降，導(dǎo)致罐內(nèi)形成負(fù)壓并吸入空氣，與罐內(nèi)氣相物質(zhì)（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(fēng)擴(kuò)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(diǎn)火源爆炸。在此情況下氮封是最常見的預(yù)防措施之一，可有效防止儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
化工企業(yè)，特別是精細(xì)化工企業(yè)通常有兩方面疑問：第一，哪些情況需要設(shè)氮封？第二，氮封如何設(shè)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(hù)措施，是保障儲(chǔ)罐安全的重要防線，能夠有效預(yù)防火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，一些企業(yè)，特別是精細(xì)化工領(lǐng)域的企業(yè)，在儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的設(shè)置和管理方面，還存在著不少亟待解決的問題。
011.精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置氮封系統(tǒng)的重要性
1.1 【 問題與隱患 】
目前儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)存在諸多問題，包括未安裝系統(tǒng)、設(shè)計(jì)不當(dāng)、壓力控制不良和未設(shè)置報(bào)警裝置等，這些均構(gòu)成安全隱患。首先，一些應(yīng)采用氮封的儲(chǔ)罐卻未配備相應(yīng)的氮封系統(tǒng)。其次，后期增設(shè)的氮封系統(tǒng)往往未經(jīng)專業(yè)設(shè)計(jì)，導(dǎo)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(gè)突出問題。例如，進(jìn)儲(chǔ)罐前的氮?dú)夤芫€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(dòng)閥門調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，無法有效監(jiān)控氮封壓力。同時(shí)，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(dāng)，造成氮封壓力過高或過低，影響系統(tǒng)正常使用。另外，氮?dú)夤芫€或儲(chǔ)罐上未設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳和報(bào)警裝置，也使得壓力控制變得困難。此外，氮?dú)夤芫€上的安全設(shè)施不足，如缺乏止回閥，以及儲(chǔ)罐頂部未設(shè)置緊急泄放人孔或緊急泄放閥等保護(hù)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(shí)會(huì)將氮?dú)夤芫€閥門關(guān)閉，導(dǎo)致氮封系統(tǒng)未投用，從而無法發(fā)揮其應(yīng)有的安全保障作用。
1.2 【 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 】
國家標(biāo)準(zhǔn)明確了需設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)的儲(chǔ)罐類型，確保儲(chǔ)罐的安全儲(chǔ)存。例如，《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）就明確指出，當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用易熔材料制作的浮盤時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施。此外，對于儲(chǔ)存溫度超過120℃的重油固定頂罐，同樣需要設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)?！毒?xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）也規(guī)定了氮?dú)獗Ｗo(hù)的應(yīng)用場景，當(dāng)采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲(chǔ)存甲B、乙A類液體時(shí)，應(yīng)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封措施?！妒蛶煸O(shè)計(jì)規(guī)范 》（GB 50074-2014）也詳細(xì)列出了需要設(shè)置氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)系統(tǒng)的場景。
022.精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置氮封系統(tǒng)設(shè)置指南
2.1 【 合理設(shè)置要點(diǎn) 】
氮封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需專業(yè)計(jì)算，確保壓力穩(wěn)定并配備必要的監(jiān)控與保護(hù)裝置。采用氮封的儲(chǔ)罐通常為常壓或低壓罐，因此確保儲(chǔ)罐氮?dú)鈮毫Ψ€(wěn)定至關(guān)重要。在化工標(biāo)準(zhǔn)《氣封的設(shè)置》（HG/T 20570.16-1995）中，明確規(guī)定了氮?dú)夤饬康挠?jì)算方法。然而，規(guī)范中提供的補(bǔ)氣量僅為經(jīng)驗(yàn)值，實(shí)際工作中需結(jié)合具體情況進(jìn)行精確計(jì)算，以確定合適的氮?dú)夤軓胶偷忾y型號。此外，《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007-2014）也給出了氮?dú)獗Ｗo(hù)儲(chǔ)罐的操作壓力建議，范圍為0.2Kpa至0.5Kpa。
2.2 【 管理與維護(hù) 】
企業(yè)需制定詳細(xì)操作規(guī)程，強(qiáng)化人員培訓(xùn)與設(shè)備檢查，確保氮封系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。為確保氮封系統(tǒng)的持續(xù)有效運(yùn)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(xì)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(bào)警閾值，以及偏離正常工況時(shí)的應(yīng)對措施。同時(shí)，對相關(guān)操作人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，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(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)納入巡檢范圍，確保任何問題都能得到及時(shí)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(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行檢查和檢驗(yàn)。通過這些措施，可以進(jìn)一步保障氮封系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（2018年版）》（GB50160-2008）規(guī)定，當(dāng)單罐容積小于或等于5000m3的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用易熔材料制作的浮盤時(shí)，應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)等安全措施；儲(chǔ)存溫度超過120℃的重油時(shí)，固定頂罐應(yīng)設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)。
《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51283-2020）規(guī)定，固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲(chǔ)存甲B、乙A類液體時(shí)，應(yīng)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w密封措施。
個(gè)別精細(xì)化工企業(yè)，由于存在早期設(shè)計(jì)不完善、常壓儲(chǔ)罐未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)、或者經(jīng)由其他儲(chǔ)罐改造等情況，儲(chǔ)罐沒有設(shè)置氮封或設(shè)置不合規(guī)的情況依然存在。
一、儲(chǔ)罐氮封設(shè)置的必要性
在儲(chǔ)罐運(yùn)輸或存儲(chǔ)過程中，由于儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)與空氣接觸會(huì)導(dǎo)致氧化或腐蝕，甚至引發(fā)爆炸等危險(xiǎn)事故。為了解決這個(gè)問題，儲(chǔ)罐設(shè)置氮封是必要的。氮?dú)饩哂卸栊?、不易燃、不易爆、不易腐蝕等特點(diǎn)，可以有效地保護(hù)儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)，防止物質(zhì)氧化而發(fā)生危險(xiǎn)。
二、氮?dú)夤?yīng)設(shè)備
儲(chǔ)罐設(shè)置氮封需要使用專用的氮?dú)夤?yīng)設(shè)備，包括氮?dú)馄拷M、供氮管道、氣體調(diào)節(jié)器等。選擇合適的氮?dú)夤?yīng)設(shè)備并正確安裝使用是保證儲(chǔ)罐氮封效果的重要因素。
三、氮?dú)鈮毫?/p>
儲(chǔ)罐氮封的氮?dú)鈮毫σ笤?.02MPa~0.15MPa之間，一般以0.1MPa為宜。氮?dú)獾膲毫^高會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐變形或破裂，壓力過低則不能達(dá)到氮?dú)夥忾]的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設(shè)置氮?dú)鈮毫Α?/p>
四、氮?dú)饬髁?/p>
儲(chǔ)罐氮封的氮?dú)饬髁恳笤?.2~1立方米每小時(shí)之間，一般以0.5立方米每小時(shí)為宜。過高的氮?dú)饬髁繒?huì)浪費(fèi)氮?dú)赓Y源，過低則無法達(dá)到氮?dú)夥忾]的效果，因此要在正確的范圍內(nèi)設(shè)置氮?dú)饬髁俊?/p>
五、使用前檢查
儲(chǔ)罐氮封設(shè)置完成后，在使用前需要進(jìn)行檢查，包括檢查氮?dú)鈮毫?、流量、管道連接是否正常，檢查氮?dú)鈧鬟f閥門是否關(guān)閉等。確保設(shè)置完整、正常、安全，否則不能正常使用。
六、精細(xì)化工儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)如何設(shè)置總結(jié)
儲(chǔ)罐氮封設(shè)置的規(guī)范要求主要涵蓋氮?dú)夤?yīng)設(shè)備、氮?dú)鈮毫?、氮?dú)饬髁康确矫妫_的設(shè)置可以保證儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的安全存儲(chǔ)和運(yùn)輸。在使用儲(chǔ)罐氮封前，一定要進(jìn)行完整的檢查，保證其安全、穩(wěn)定、可靠的使用。
關(guān)于氮封安裝，分享兩種錯(cuò)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(huì)導(dǎo)致氮?dú)庵苯优懦?，無法起到氮封作用。
若呼吸閥用在氮封罐上，建議氮?dú)夤夤艿慕庸芪恢靡欢ㄒh(yuǎn)離呼吸閥接口，并由罐頂部插入貯罐內(nèi)，使氮?dú)膺M(jìn)罐后不直接排出，從而達(dá)到氮封目的。
大部分工廠設(shè)置氮封多采用自力調(diào)節(jié)閥或者壓力控制閥，關(guān)于操作方面可參照《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3007-2014）規(guī)定，采用氮?dú)獗Ｗo(hù)的儲(chǔ)罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設(shè)置有呼吸閥的儲(chǔ)罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5Kpa。
同時(shí)有些儲(chǔ)罐因介質(zhì)含有腐蝕性，要注意定期檢查清理氮?dú)夤芫€，防止氮封失效。
