VOCs氮封系統(tǒng)方案設計

VOCs氮封系統(tǒng)方案設計

在每臺儲罐上應設置氮封閥組和限流孔 板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi) 氣相空間壓力在0.3KPa 左右，當氣相空間壓 力高于0.5KPa 時，氮封閥關(guān)閉，停止氮氣供 應；當氣相空間壓力低于0.2KPa 時，氮封閥 開啟，開啟補充氮氣。當?shù)忾y需要檢修或 故障時，使用限流孔板旁路給儲罐補充氮氣。防止儲罐等容器出現(xiàn)過壓或負壓的方法是在容器頂部設置開口。在這種情況下，在向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產(chǎn)品排出時，空氣可流入容器內(nèi)。此類系統(tǒng)還可因溫度波動而使容器出現(xiàn)“透氣”現(xiàn)象，這通常會導致體積發(fā)生巨大變化。

當?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過1.5Kpa時， 通過帶阻火器的呼吸閥外排； 當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3Kpa 時， 通過帶阻火器呼吸閥向罐 內(nèi)補充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設定壓力底限（-0.5KPa）。
為確保設置氮封閥事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置事故泄壓設置，緊急泄放閥定壓 不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0Kpa）。在進行儲罐頂油氣收集治理（封閉、密連通等）時， 應保證儲罐的本質(zhì)安全，這是儲罐VOCs減排一切工作的前提。

氮氣保護系統(tǒng)包括氮氣源、氮氣管線、氮封裝置、罐內(nèi)壓力檢測等。儲罐氮封的作用主要是為了防止儲罐出現(xiàn)負壓而從呼吸閥吸入 空氣，以保持罐內(nèi)微正壓；氮封閥正常壓力設定值宜為 0.2kPa-0.5kPa，并應避免與呼吸閥和單呼閥或控制閥等設定壓力交集，產(chǎn)生不必要的 氮氣損耗和浪費。當罐內(nèi)氣體壓力低于氮封閥開啟壓力時，氮封閥打 開向罐內(nèi)補入氮氣；當罐內(nèi)氣體壓力達到氮封閥關(guān)閉壓力時，氮封閥 關(guān)閉停止向罐內(nèi)補入氮氣。當罐內(nèi)氣體壓力高于控制閥或呼閥定壓時，通過呼閥或揮發(fā)氣收集總管控制閥開啟向罐外排出氣體。呼吸閥外排壓力、緊急泄放閥 定壓根據(jù)儲罐設計壓力確定。對于設計壓力為-0.5kPa～2.0kPa的儲罐，宜采用以下控制方案:

1）在每臺儲罐上應設置氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在0.3kPa左右，當氣相空間壓力高于0.5kPa時，氮封閥關(guān)閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.2kPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣。當?shù)忾y需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣。

2）當?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉，造成罐內(nèi)壓力超過 1.5kPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時， 造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3kPa 時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補充空 氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5kPa）。

3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置事故泄壓設備，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0kPa）。

4）在廠區(qū)收集總管上設置在線氧分析儀，判斷儲罐氮封系統(tǒng)的可靠性，并滿足后續(xù)油氣處理設施的安全性。

然而出于多種原因，此方法并不適用于所有產(chǎn)品。進入儲罐內(nèi)的空氣可能會污染產(chǎn)品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體/空氣會在產(chǎn)品上方形成。此外，還有可能發(fā)生不良氣體與蒸氣的釋放。由于必須避免這些情況，因此需要將儲罐密封。然而，需要將儲罐存放在常壓條件下，從而避免在對其灌裝或溫度升高時出現(xiàn)過壓，更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時出現(xiàn)真空。大型儲罐尤其無法承受低壓。

氮封系統(tǒng)可確保儲罐頂部空間處于惰性空氣保護與常壓控制之下。實現(xiàn)這一結(jié)果的方法之一是連續(xù)充入氮氣，這是一種相對簡單且安全的解決方案。但由于其不斷消耗氮氣，因此操作成本很高。
較為*的做法是基于壓力的氮封工藝。一般來說，此類氮封系統(tǒng)由下列組件構(gòu)成：
•一只在任何時候需要時允許惰性氣體進入儲罐的氮封閥或調(diào)節(jié)器；
•一只允許頂部空間氣體流出儲罐的泄氮閥、通風裝置閥或蒸氣回收閥。
•一只用于防止儲罐出現(xiàn)過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導致儲罐內(nèi)爆，這種風險會隨著儲罐尺寸的增大而提高）
•連接管與惰性氣體氣源
在該應用當中，通氣閥會在頂部空間體積變小時打開，從而將頂部空間氣體排出儲罐。當將產(chǎn)品泵抽出儲罐或者溫度下降時，覆蓋調(diào)節(jié)器將會打開，并向儲罐頂部空間充氮，避免壓力不足。保持恒定表壓可確?？諝庖约把鯕獠粫M入儲罐。溫度與天氣條件的變化意味著儲罐需要連續(xù)通氣。

在石油化工企業(yè)中，油罐脫水是非常重要的一項工作，原油必須脫水后才能進到減壓裝置， 否則會造成沖塔、著火；中間原料脫水后才能進入下一道加工工序；成品油必須脫水后才能進 行銷售。此外，原油脫水能節(jié)省儲運成本，減少含鹽水對儲罐、管道等設備的腐蝕。油氣揮發(fā)造成的損失

經(jīng)濟損失：每次裝卸都有0.18%的揮發(fā)損失
大氣污染：油品的蒸發(fā)不但造成油品損耗、資源浪費、質(zhì)量下降，而且由于大量油 氣排入大氣，嚴重污染環(huán)境。
人身傷害：油品蒸汽本身具有一定毒性，會引起皮膚、內(nèi)臟和神經(jīng)的疾病。

三、氮封閥設備選型及維護的意義：
設計或維護不當?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導致嚴重事故發(fā)生。如果說所有的氮封系統(tǒng)均會出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結(jié)構(gòu)復雜，帶有活動組件、包裝與密封件的閥門容易發(fā)生故障。出現(xiàn)故障的壓力變送器會記錄錯誤的頂部空間壓力，從而導致氮氣消耗過高。當?shù)忾y無法充分打開時，氮氣的流入量將會變得過低，從而導致頂部空間壓力下降，進而造成儲罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述，這些情況會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲產(chǎn)品的不同，還會大大提高發(fā)生爆炸的風險。