石油化工储运罐区氮封系统应用案例

在储罐上设置氮封系统装置，用于维持罐内气相空间压力。假设：供氮阀压力是 1.2KPa（可根据实际工 况需求选择压力设定点），当气相空间压力高于 1.4KPa 时，供氮阀关闭，停止氮气供应；当气相空间压 力低于 0.8KPa 时，氮封阀开启，开始补充氮气。假设：泄氮阀压力设定点是 3KPa（可根据实际工况需求 选择压力设定点）,当气相空间压力高于 3KPa 时，泄氮阀开启，泄放罐内压力至 3KPa 以内。氮封系统装 置主要起保证储罐在正常运行过程中不吸进空气，防止形成爆炸性气体作用。 储罐氮封系统装置使用的氮气纯度不宜低于 99.96%，可根据实际现场工况及用途选择合适氮封系统装置。氮封罐是一种通过氮气填充保护存储介质的化工设备，其核心功能是通过维持罐内微正压状态隔绝空气，在石化、制药等领域有广泛应用。

二、石油化工储运罐区氮封系统应用案例为什么设置储罐氮封系统及测氧含量的意义

1. 隔绝氧气消除燃爆风险：储罐气相空间中若氧气浓度超过5%，遇挥发性有机物（VOC）易形成爆炸性环境。氮封通过维持罐内微正压（通常0.2~0.5 kPa），阻止空气渗入，将氧浓度控制在爆炸下限以下。

2. 防止物料氧化变质：对苯乙烯、丙烯腈等易自聚物料，或易氧化精细化学品，氮气可抑制聚合反应和化学降解。

3. 抑制有毒、腐蚀性气体释放：酸性水罐、含硫污油罐等设备中，氮封减少硫化氢等有毒气体外泄，同时避免水分进入导致碳钢储罐内壁硫化亚铁自燃。

4. 国家相关标准规定要求监测：依据国家强制性标准《危险化学品重大危险源安全监控技术规范GB 17681—2024》6.3.2条和6.33条要求：

• 设有氮气密封保护系统的甲B 、乙A类易燃液体储罐,应控制氧浓度不大于极限氧浓度50%

• 未设氮气密封保护系统的甲B 、乙A类易燃液体储罐需监测罐内可燃气含量

• 储存对氧含量敏感物质的储罐单元应设在线氧含量检测仪表

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三、石油、化工储运罐区氮封系统相关国家及行业标准

《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008

• 内浮顶储罐单罐容积 ≤5000m3 且采用易熔材料浮盘时，需设氮封。固定顶储罐：储存温度 >120℃ 的重油必须设氮封。

• 第5.5.9条：较高浓度环氧乙烷设备的安全阀前应设爆破片。 爆破片入口管道应设氮封， 且安全阀的出口管道应充氮。

• 第 6.2.2条：当单罐容积小于或等于5000m3的内浮顶储罐采用易熔材料制作的浮盘时， 应设置氮气保护等安全措施。

• 第 6.2.4A 条：储存温度超过 120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护

《石油库设计规范》GB 50074-2014

• 甲B类液体（沸点 <45℃ 或蒸气压 >88kPa），内浮顶罐/固定顶罐需设氮封

• 储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐必须设氮封，单罐容量 ≤5000m3

• 甲B、 乙A 类液体化工品和轻石脑油，需采取氮气密封保护系统

《煤化工工程设计防火标准》GB 51428-2021

• 甲B类液体（沸点 <45℃ 或蒸气压 ≥76.6kPa）的压力/低压储罐或常压储罐均需氮封

《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007-2014

• 甲B、乙A类液体：固定顶罐/低压罐需设氮封并密闭回收排气

《石油化工罐区自动化系统设计规范》SH/T 3184-2017

• 储罐需安装相关计量和非计量级测量仪表，其中包含氮封装置

《精细化工企业工程设计防火标准》GB 51283-2020

• 使用或生产甲、 乙类物质的工艺系统设计， 应符合下列规定：对于间歇操作且存在易燃易爆危险的工艺系统宜采取氮气保护措

• 单罐容积不小于100m3的甲B、乙A类液体储存应选用内浮顶罐。 当采用易熔材料制作浮盘时， 应设置氮气保护等安全措施。 采用固定顶罐或低压罐时， 应采用氮气或惰性气体密封。

  
  

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四、石油化工储运罐区氮封系统应用案例罐区氮封系统氧分析仪选型

典型氮封罐应用行业如石化、化工制药、燃气等，其储罐介质以油、气、各类溶剂、酸碱溶液为主，此类工况下首要考虑氧分析仪传感器的耐腐性，电化学传感器在此类工况下寿命较短，应优先考虑激光氧、顺磁氧原理。

供氮阀：

指挥器操作自力式压力调节阀，是一种无须外来能源，利用被调介质自身的压力变化达到自动调节 和稳定阀后压力为设定值的节能型压力调节阀。
该阀压力设定在指挥器上实现，方便、快捷，压力设定值在运行中也可随意调整；控制精度高，可比一般 ZZY 型直接操作自力式压力调节阀高一倍，适合于控制精度要求高的场合。

泄氮阀：

◇ 一般供氮气压力在 3×10^5-10×10^5Pa 之间
◇ 罐顶呼吸阀仅起安全作用，是在主阀失灵，导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用，在正常情 况下不工作
◇ 泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径一致
◇ 一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作，浪费氮气、影 响设备的使用寿命。
◇ 该装置广泛应用于化工、石油、冶金、电力、轻纺等工业部门中用作生产过程的自动调节。

自力式氮封阀(即氮封装置)主要用于储罐顶部氮气压力恒定控制，自力式氮封阀是一种无须外来能源，以弹簧为动力核心利用被调介质自身的压力来控制阀芯位置变化，达到自动调节和稳定压力的目的，以保护罐内物料不被氮化及储罐的安全。该阀由ZZYVP快速泄放阀及ZZV自力式微压调节阀两大部分组成。快速泄放阀由压力控制器及ZMQ-16K型单座切断阀组成。

石油化工储运罐区氮封系统应用案例工作原理

       储罐内压力升高至设定压力时，快速泄放阀迅速开启，将罐内多余压力泄放。微压调节阀在储罐内压力降低时，开启阀门，向罐内充注氮气。因微压调节阀必须使用在压力为0.1Mpa压力以下，现场压力较高，必须安装ZZYP型压力调节阀将压力调节阀将压力降低至0.1Mpa以下才可使用。公称压力0.1Mpa，压力可按分段设定，从0.5Kpa 至66 Kpa以下，介质温度温度≤80℃。

石油化工储运罐区氮封系统应用案例性能特点

1、无需外加能源，能在无电、无气的场合工作，既方便又节约能源，降低成本。

2、氮封装置供氮，泄氮压力设定方便，可在连续经营的条件下进行。

3、压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小、动作灵敏、装置工作平衡。

4、采用无填料设计，阀杆所受磨擦力小、反应迅速、控制精度高。

5、供氮装置采用指挥器操作，减压比可达100:1，减压效果好、控制精度高。

6、氮气压力设定范围广，低至0.5Kpa高至1000Kpa，比值达高；

7、调节调压力检测膜片有效面积大，设定弹簧刚度小，动作极灵敏。

石油化工储运罐区氮封系统应用案例主要技术参数

石油化工储运罐区氮封系统应用案例主要外形尺寸

石油化工储运罐区氮封系统应用案例安装、维护与调试

1、安装

（1） 检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏 与精度测试。

（2） 在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能 正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要 注意同轴度。

（3） 安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。 

（4） 阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的 阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5） 介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接 承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏， 阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

（6） 为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀。

注意：根据现场安装经验，氮封阀在安装时，应先与管道过滤器连接。这样可以有效的避免管道吹扫遗 留下的固体颗粒卡坏阀门内部件，而影响正常使用。

（7） 罐顶安装时，若不具备安装支撑氮封系统装置重量条件的情况下，可不设计或少设计安装 截止阀等辅助型开关阀门。以减轻罐顶安装重量。（若安装条件允许或必须设有应急措施 的工况，请务必按国家标准管路设计安装施工）氮封系统装置罐顶安装示意图，见下图

（8） 地面安装，在不考虑承重的地面安装方式中，可将管路设计的更标准化。旁通可在氮封系统 装置故障时，人工应急操作使用。关闭带指挥器自力式调节阀前后截止阀可方便返厂维修及 更换。地面安装方式示意图，见以下

（9） 内衬式氮封系统装置安装，内衬氮封阀属微压式压力调节阀，阀前压力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道应设计一级减压阀（带指挥器自力式调节阀），一级减压阀不属于微压调节 阀，控制压力一般远大于罐内压力，不存在罐内压力倒流现象，故无需阀腔衬氟。以一主多 分的管道布局形式连接各处内衬式氮封系统装置。内衬式氮封系统装置安装方式示意图，见以下

2、石油化工储运罐区氮封系统应用案例 维护：

（1） 清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了 解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2） 阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与 推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3） 阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重 必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4） 阀杆：表面损坏，必须换新。

（5） 压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6） 易损零件：填料、密封垫片与 O 型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预 示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期 一般最多 2～3 年。

（7） 阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出 厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

3、石油化工储运罐区氮封系统应用案例 调试

所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手 调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力 表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值。