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技术文章

储罐氮封阀的应用及工艺

一、储罐氮封阀的应用  
  储罐氮封是一种向储存容器与反应器的顶部空间填充惰性气体的工艺,通常用于保护内部成分因存在氧气而发生爆炸、降解或者聚合,以及防止设备腐蚀。氮封系统通常被设计成可在高于大气压力的条件下运行,这样可防止外部空气进入容器当中。由于许多工艺与应用不希望存在空气中的氧气与湿气,因此从(石油)化工与食品和饮料到制药与纯净水制造,许多行业采用氮封工艺。
  惰性化具有类似用途,但却不仅限于储罐与反应器。将一种惰性气体注入任何的封闭空间内,从而产生所需的空气。无论是为延长存放时间而在保护气体条件下进行食品包装,还是为降低爆炸风险而减少焊接作业室内的氧气浓度,均采用的是这种工艺。此外,该工艺还经常在工艺设备与装置操作中用于完整或局部惰性化,如:
  •离心机;
  •研磨机;
  •搅拌机;
  •流化床干燥器;
  •料仓;
  •气动运输;
  •焚烧炉/火炬进料。
  出于经济因素以及可用性考虑,蕞常见类型惰性气体为氮气。
二、氮封工艺
  防止储罐等容器出现过压或负压的蕞简单方法是在容器顶部设置开口。在这种情况下,在向容器内注入产业时,任何的多余空气或气体可自由离开容器;相反当产业排出时,空气可流入容器内。此类系统还可因温度波动而使容器出现“透气”现象,这通常会导致体积发生巨大变化。
  然而出于多种原因,此方法并不适用于所有产业。进入储罐内的空气可能会污染产业,尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时,爆炸性气体/空气会在产业上方形成。此外,还有可能发生不良气体与蒸气的释放。由于必须避免这些情况,因此需要将储罐密封。然而,需要将储罐存放在常压条件下,从而避免在对其灌装或温度升高时出现过压,更为重要的是避免在排放产业时出现真空。大型储罐尤其无法承受低压。
  氮封系统可确保储罐顶部空间处于惰性空气保护与常压控制之下。实现这一结果的方法之一是连续充入氮气,这是一种相对简单且安全的解决方案。但由于其不断消耗氮气,因此操作成本很高。
  较为先进的做法是基于压力的氮封工艺。一般来说,此类氮封系统由下列组件构成:
  •一只在任何时候需要时允许惰性气体进入储罐的氮封阀或调节器;
  •一只允许顶部空间气体流出储罐的泄氮阀、通风装置阀或蒸气回收阀。
  •一只用于防止储罐出现过压或真空的安全压力/真空泄放阀(后者可导致储罐内爆,这种风险会随着储罐尺寸的增大而提高)
  •连接管与惰性气体气源
  在该应用当中,通气阀会在顶部空间体积变小时打开,从而将顶部空间气体排出储罐。当将产业泵抽出储罐或者温度下降时,覆盖调节器将会打开,并向储罐顶部空间充氮,避免压力不足。保持恒定表压可确保空气以及氧气不会进入储罐。温度与天气条件的变化意味着储罐需要连续通气。
三、氮封阀设备选型及维护的意义:
  设计或维护不当的氮封系统有可能导致严重事故发生。如果说所有的氮封系统均会出现这样或那样的泄漏则并不言过。由于其结构复杂,带有活动组件、包装与密封件的阀门容易发生故障。出现故障的压力变送器会记录错误的顶部空间压力,从而导致氮气消耗过高。当氮封阀无法充分打开时,氮气的流入量将会变得过低,从而导致顶部空间压力下降,进而造成储罐内爆或者空气泄漏至储罐当中。如前所述,这些情况会对产业质量产生影响,根据存储产业的不同,还会大大提高发生爆炸的风险。 
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