安全技术丨储罐氮封装置

易燃性物质贮槽的气层部有可能有爆炸性气体，使气层部处于缺氧状态，为不发生爆炸，应采用非活性气体密封法。氮封装置主要用于储罐顶部，来维持储罐的微正压，隔离物料与外界的接触，减少物料的挥发和浪费，保护储罐安全。氮封阀无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源。自动控制阀门介质流量，使阀后压力保持恒定的压力稳定装置。

石油化工储运罐区氮封装置系统设计规范储罐加氮封的主要是减少易挥发物料蒸发，减少大小呼吸损耗，还有就是保护易氧化物料的变质。有很强挥发性、毒性的和与空气接触易于氧化的一般都加氮封，使储罐内维持一定压力（正压），防止储罐内物料与外界气体接触。同时减少静电量，当储罐收发货品时，气相空间气体流动加剧，单一气体之间摩擦产生的静电量较少，可以降低静电带来的负面影响。例如：在储罐上设置氮封系统装置，维持罐内气相空间压力在1.2KPa左右，当气相空间压力高于1.4KPa时，氮封阀关闭，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，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。

自力式氮封阀有自动调压的功能，没有必要再在前面设置减压阀，贮罐的氮封压力很低，例如我们控制在±800pa，对于贮槽的保护一种型式是通过与自力式氮封阀配套的安装在贮槽顶的氮封阀来控制的，该氮封阀也是由自力式调节阀厂家提供的，氮封阀的作用是配合自力式调节阀工作起到安全的作用，在压力过高时，如当贮罐的压力在+800pa时，虽然氮封阀停止进入氮气，但当贮罐继续进入物料时，贮罐的压力上升，则贮罐内的物料通过氮封阀排出气体，以维持贮罐内的气体的压力维持不超过+800pa，使贮槽不超压，不设安全阀而是通过氮封阀控制，当贮罐压力将低于－800pa时，自力式调节阀进入氮气以使贮罐压力不致过低。

还有一种形式则是自力式调节阀与带双水封的呼吸槽配套，贮罐压力也是控制±800pa，工作原理基本同上，当压力达 到+800pa时，贮罐内的气体冲破呼吸槽的水封，保持了贮罐内的压力不超过+800pa，当贮罐内的压力过低时，一方面自力式调节阀动作补充氮气到贮 罐，以维持氮气压力不致过低，万一自力式调节阀故障时，呼吸槽的另一个水封起了作用，外界气体冲破另一水封进入贮罐，以维持贮罐压力不致过低到 －800pa，避免了贮罐的吸弊，这种形式也没有安全阀。上述的形式，即防止了贮罐的正压可能带来的超压现象，也避免了贮罐负压可能带来的贮罐吸弊现象，确保了贮罐的安全。

我们看一下规范是如何要求氮封系统的设置：

1.《气封的设置》HG/T 20570.16-1995

1.0.1.1 为防止储罐内物料因与进入的外界气体（空气） 接触而被污染变质或与外界进入的气体（空气） 发生化学和（或） 生物反应， 常需设置气封系统。 用气封气使储罐内维持一定压力（正压）， 防止储罐内物料与外界气体接触。

2.《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008）（2018年版）

6.2.2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；

6.2.2条文解释：对于有特殊要求的甲、乙液体物料，如苯乙烯、加氢原料、丙烯腈等易聚合、易氧化或有毒的液体物料，选用固定顶储罐或卧式储罐加氮封储存也是可行的；

6.2.4A条款：储存温度超过120℃的重油固定顶罐应设置氮气保护。

6.2.4条文解释：采用固定顶罐或低压储罐储存甲类液体时，为了防止油气大量挥发和改善储罐的安全状况，应采取减少日晒升温的措施。其措施主要包括固定式冷却水喷淋（雾）系统、气体放空或气体冷凝固流、加氮封或涂刷合格的隔热涂料等。

3.《精细化工企业工程设计防火标准》（GB 51283-2020）

5.1.5条文解释：1）对于会产生高浓度有机废气的反应罐、贮罐、过滤器等设备，为避免与氧气形成爆炸性混合物，应采用氮封系统保护，并以正压输送方式输送到废气总管。

6.2.2条文解释，对于单罐容积小于100m3或易氧化、易聚合等有特殊要求的甲 B、乙 A类液体物料储存，可选用固定顶罐加氮气或惰性气体密封。

4. 《石油库设计规范》（GB 50074-2014）

6.1.2及其条文解释规定，当选用内浮顶储罐、固定顶储罐储存沸点低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压大于88kPa的甲B类液体时，应设置氮气密封保护系统。当采用容量小于或等于10000m3的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m3的卧式储罐储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油时，应设置氮气密封保护系统。储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐应设置氮封保护系统。有些甲B、乙A类液体化工品有防聚合等特殊储存需要，不适宜采用内浮顶储罐，可选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于50m3的卧式储罐，但应采取氮封等安全保护措施，典型的易自聚不稳定的丁二烯、苯乙烯储罐，应设置氮封系统，防止空气进入储罐。

5. 《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）

3.5  可燃液体储罐的操作压力应按下述原则确定∶

a） 低压储罐和压力储罐的操作压力，应为液体在最高储存温度下的饱和蒸气压或工艺操作所需要的最高压力；

b） 采用氮气密封保护的储罐，其操作压力宜为0.2kPa～0.5kPa。其他设置有呼吸阀的储罐，其操作压力宜为1kPa～1.5kPa；

c）其他储罐的操作压力宜为常压。

4.2.4  储存沸点低于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压大于88kPa的甲b类液体，应采用压力储罐、低压储罐或降温储存的常压储罐，并应符合下列规定∶

a）选用压力储罐或低压储罐时，应采取防止空气进入罐内的措施，并应密闭收集处理罐内排出的气体；

b） 选用降温储存的常压储罐时，应采取下列措施之一∶

——选用内浮顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa

——选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下

—选用固定顶储罐，设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度使液体蒸气压不大于88kPa，密闭收集处理罐内排出的气体。

4.2.5  储存沸点大于或等于45℃或在37.8℃时饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体，应选用浮顶储罐或内浮顶储罐。其他甲B、乙人类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m3的卧式储罐，但应采取下列措施之一∶——设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体；

———设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于液体闪点5℃及以下。

6 储罐防腐及其他

 7.4  储存易氧化、易聚合不稳定的物料时，应采取氮气覆盖隔绝空气的措施。

从上面几个规范来看，对各种储罐储存何种物料、蒸汽压力、温度情况下设置氮封有了明确的要求，甚至氮封操作压力也有具体数据。但是没有找到对氮气浓度要求的具体参数要求。

化工储罐氮封，更多考虑的是防爆，将可燃气体的浓度惰化到远远低于爆炸浓度下限。根据这个原则，我们可以参考《GB/T 37241-2018 惰化防爆指南》中附录A的内容，理论上可以根据各种可燃气体介质的极限氧浓度来选择我们氮封的浓度值，例如二硫化碳介质，极限爆炸氧浓度为3.0%，那么我们只需要保证氮气的纯度大于（1-3.0%）=0.97，也就是大于97%的浓度即可。参照1.《国际油轮与油码头安全指南（第5版）》2.《码头油气回收设施建设技术规范（试行）》JTS196-12-2017 3.《码头油气回收船岸安全装置》JT/T1333-2020等标准规范，在烃类蒸汽与空气的混合物中，氮气含量大于92%就不会发生爆炸。

编辑整理：小安

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