关于化学品储罐氮封装置的正确使用

赵会兵

(德纳化工滨海有限公司， 江苏 滨海 224555)

储存易挥发性危险化学品的常压储罐，应设置供氮阀、泄氮阀、呼吸阀和紧急泄放阀，保证储罐内部气相空间不形成爆炸性混合物，同时确保物料不被氧化变质，也要能保持储罐不会超压变形或负压吸瘪(见图1)。但实际生产过程中，常常没有正确使用，造成氮气浪费和多余的VOC排放。

图1 常压储罐

1 正确理解四个附件的压力关系

从储罐设计压力、紧急泄放阀设定压力、呼吸阀设定压力、泄氮阀设定压力、供氮阀设定压力到呼吸阀吸入压力，依次降低，不得产生交集，避免不必要的氮气损耗和多余的VOC排放。常压固定顶罐的设计压力为-0.3～+2.0kPa。当储罐进料时，罐内压力升高，出料时，罐内压力降低，这属于大呼吸；夜晚气温降低，罐内压力降低，白天气温升高，罐内压力升高，这叫小呼吸。所以储罐内压力是在一个范围内(0.1 ～1.765kPa)波动，而不是固定不变。

呼吸阀按操作压力分A、B、C三级，通常固定顶储罐选择C型，以便获得最大的操作压力范围[1]。正常情况下，应该是供氮阀和泄氮阀起作用，维持储罐在一定的微正压范围(+0.1～+1.1kPa)；只有当供氮阀或泄氮阀故障，或者供氮、泄氮速率太小，导致储罐超压或负压时，呼吸阀才开启，起到安全保护作用。呼吸阀的操作压力，即生产厂家规格书上的压力等级，是指呼吸阀全部打开时储罐内气空间压力，其实当罐内压力达到75%时(+1.275kPa)就开始泄漏，所以泄氮阀的操作压力不应超过呼吸阀的泄漏压力。呼吸阀的操作压力出厂时已经整定好了，使用过程不存在调整问题。

当呼吸阀故障或其它事故造成储罐超压时，紧急泄放阀开启，保护储罐安全。但也有很多工厂根据物料的危险性大小，不安装紧急泄放阀。

泄氮阀属于开关型自力式微压调节阀，动作灵敏，不易磨损，避免了呼吸阀频繁启动，减少了不必要的废气排放。泄氮阀的操作压力应尽可能接近呼吸阀的泄漏压力。

供氮阀也属于开关型自力式微压调节阀，其作用是维持储罐始终处于微正压状态，隔绝空气进入。供氮阀的操作压力越低越好，但要保证储罐在出料或最低气温时，储罐能维持微正压(≥0.1kPa)。

储罐附件的操作压力与泄漏压力见表1。

表1 储罐附件的操作压力与泄漏压力

2 实际使用过程中存在的问题

(1) 供氮阀一直在供气，造成氮气和物料浪费，还导致多余的废气排放。常见原因：储罐顶部焊缝存在沙眼、或储罐顶部的消防泡沫发生器玻璃破损，造成漏气；没有安装泄氮阀，而呼吸阀密封又不严，造成漏气；供氮阀操作压力设定得偏高，或者供氮阀与泄氮阀操作压力接近，导致供氮阀启动频繁。

(2) 供氮阀应安装在储罐顶部，引压管和供氮管分别独立连接在储罐顶部，且供氮管道插入储罐内200mm。常见供氮阀被安装在地面，造成压力信号失真。

(3) 误以为供氮阀是维持储罐内压力恒定不变的，上午调整好储罐压力是+0.5kPa,到了下午看见成了+0.2kPa,于是又调大，到第二天一看，压力成了+1.6kPa，最后认为供氮阀质量不好或者干脆说阀坏了。

3 如何整定各阀的操作压力

紧急泄放阀和呼吸阀在生产厂家出厂前已经按需方要求整定好了操作压力。也可以做一个试验平台，对新采购的阀进行测试。在这个试验平台也可以对供氮阀和泄氮阀进行操作压力整定。

最好在储罐现场整定供氮阀和泄氮阀，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。关键在于，对供氮阀不论是白天调整还是夜间调整，主要看夜间气温最低或者出料的时候罐内压力应保持在+0.1～+0.3kPa；整定泄氮阀，主要看白天气温最高或进料的时候罐内压力保持在≤+1.2kPa，且没有引起呼吸阀动作。

4 气温变化对储罐压力的影响

《石油化工企业防火设计标准》 6.2.4 甲B类液体固定顶罐或低压储罐应采取减少日晒升温的措施[2]。实际观察没有保温的异丁醛储罐，早晨5：00储罐压力还是+0.3kPa，到了8∶00，太阳刚出来不久，储罐压力就升到1.6kPa(注：泄氮阀没有启用)；中午气温最高时，开启冷却喷淋5min，罐内压力降为零。由此可见，气温对储罐呼吸影响很大。

假设P1=101.6kPa，P2=102.9kPa,T1=279 K,T2=303K，V1=300m3，可计算得出V2=321m3。说明，罐内气相温度升高30℃，在保持储罐压力1.6kPa的情况下，就有21m3废气排出储罐。特别需要说明的是，金属储罐外壁在太阳照射下温升远远大于气温的升高值。

5 结论

供氮阀、泄氮阀、呼吸阀和紧急泄放阀是低沸点危险化学品固定顶储罐常见的安全附件，正确整定供氮阀和泄氮阀的操作压力，同时对储罐进行保温和密封，是减少氮气和物料损耗、从源头上减少VOC排放的有效措施。