储罐氮气密封

氮气密封技术

氮气密封技术就是用氮气补充罐内气体空间。由于氮气比油蒸气轻，所以氮气浮在油蒸气上面。当呼气时，呼出罐外的是氮气而不是油蒸气。当罐内压力降低时，氮气自动进罐补充气体空间，减少蒸发损耗，避免油品接触空气氧化。

上图氮气密封系统工艺流程图 氮气密封系统的流程如图所示。它主要由氮封阀、信号阀（又称控制阀）、减压阀和针形阀等部分组成。氮封阀是自力式调节阀，它能根据信号阀发出的气信号，快速作出相应动作。当信号阀打开时，氮封阀下膜室的压力下降，利用弹簧的反作用力使阀芯向下移动，阀芯处于与阀座全开位置；当信号阀关小或完全关闭时，氮封阀下膜室的压力增加，压缩弹簧，阀芯向上移动，阀芯与阀座逐渐关小或全关。通过减压阀将氮气压力由0.7MPa降至0.15MPa 氮封系统的工作原理是：当储罐内压力低于设定值时，信号阀打开，降低氮封阀薄膜下侧压力，氮封阀也相应打开，将氮气输入罐内，使储罐压力逐渐回升到设定值。当达到设定值时，信号阀关闭，此时氮封阀薄膜下侧压力上升，氮封阀也相应关闭。

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如罐内压力高于设定值时，储罐呼吸阀将打开，呼出罐内气体，罐内压力下降至设定值。

在我国储罐呼吸阀的正负压力设定值一般为正压180mmH2O、负压-30mmH2O则氮封阀压力可设定为正压150mmH2O、负压-20mmH2O，然后根据此压力通过观测水柱表来调整信号阀、氮封阀上部的弹簧，设定回讯控制压力。

自力式氮封阀 自力式氮封阀 自力式氮封阀无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源，引入压力阀的指挥器以控制压力阀芯位置，改变流经阀门介质流量，使阀门后端压力保持恒定。公称压力有1.0、1.6Mpa;压力分段调节从0.5至1000Kpa,工作温度0～100℃；法兰标准按GB9113-88，凸面法兰。结构长度按GB12221-89标准。 产品公称压力等级有PN1.6、4.0（MPa）；口径范围DN20～100；流量特性为快开。 压力设定在指挥器上通过调节弹簧实现，因而方便、快捷、省力省时，可运行状态下连续设定，且结构简单，维护工作量小。减压比≤4000：1，控制精度高；动作灵敏，密封性好；?? 广泛应用各种工业设备中用于气体减压稳压的自动控制，特别适用于储罐的氮封系统。 截止阀作为附件，阀门在工作前关闭此截止阀，以防止超设定压力和杂质进入执行机构，以保护执行机构内的膜片和密封件，及超设定压力而产生阀门整体打坏现象。 产品特点： 1、压力设定在指挥器上实现，因而方便、快捷、省力省时可运行状态下连续设定。 2、控制精确度比ZZY型自力式高1倍左右，故适合在控制精度高的场合使用。 3、对同一台阀而言，调节范围比ZZY型自力式广。 4、反应特别灵敏，极小的压力（如50mm水柱的压力）或极小的压力变化都可以感测出来。 5、减压比特别大，例如阀前0.8MPa，阀后50mmH2O，压差比达1600。 1、压力设定弹簧2、指挥器执行机构3、指挥阀4、针阀5、主阀6、空气过滤减压器

其中自力式氮封阀可以用1台ZZYP自力式压力调节阀+1台ZZVP型自力式微压调节阀代替

精心整理 口主要零件材料 零件名称 阀体 阀芯 阀座 阀杆 橡胶膜片 膜盖 O形圈 应用举例 1、代替ZZV型自力式微压调节阀 材料 ZG230-450、ZG0Cr18Ni9、ZG0Cr18Ni12Mo2 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2(堆焊Stellite)??PTFE 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2(堆焊Stellite) 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2 丁腈橡胶夹增强涤纶织物 Q235、Q235涂PTFE 耐油橡胶、聚四氟乙烯 ZZV型自力式微压调节阀阀前一般要求介质压力≤0.1MPa，而自力式氮封阀则不受此限制。 2、用于氮封装置 氮封装置的贮罐内成品油上端覆盖氮气，其压力一般在100mmH2O左右，通过氮封保护装置加以控制。出液阀开启放油时，贮罐内液位下降，此时，ZZDG-16B供氮阀开度增大，向贮罐内补充氮气使压力增加到设定值为止。进液阀开启进油时，液位上升，气相部分容积减小，氮气压力上升，此时ZZDG-16B供氮阀关闭，而ZZDX-16K泄氮阀在压力控制器作用下开启，排出氮气使压力降至设定值。为确保储罐安全，应在罐顶设置呼吸阀。 供氮压力调整：在ZZDG-16B型供氮阀选定一设定值如1KPa(100mm.W.C)，通过调整主弹簧1的预压缩(拉伸)量来达到； 泄氮压力调整：在ZZZDX-16K泄氮阀中的压力控制器部分，通过调整主弹簧预压缩量达到，一般为避免氮封装置启闭频繁，泄氮设定值应远离供氮压力设定值，如2Kpa(200mm.W.C)。 呼吸阀设定值调整：在上述两设定值调整好后，为避免呼吸阀启闭频繁，呼吸阀设定值应大于泄压设定值。两者设定期亦不能靠得太近。呼吸阀型号为：ZZFX-10。ZZDG-16B压力设定值为PC，ZZDX-16K压力设定值P1，PC与P1两值不能靠得太近，以免阀门工作太频繁，呼吸阀的排放压力P2的设定值应大于P1，P2与P1两值也不能靠得太近。三者关系PC精心整理

2)当氮封阀事故失灵不能及时关闭，造成罐内压力超过1.5Kpa时，通过带阻火器的呼吸阀外排；当氮封阀事故失灵不能及时开启时，造成罐内压力降低至－0.3Kpa时，通过带阻火器呼吸阀向罐内补充空气，确保罐内压力不低于储罐的设计压力低限(－0.5Kpa)。3)为确保设置氮封储罐事故工况下的安全排放，应在储罐上设置紧急泄放阀，紧急泄放阀定压不应高于储罐的设计压力上限(2．0Kpa)。4)当需要使用限流孔板旁路补充氮气时，流量宜等于油品出罐流量，氮气管道的管径为DS50，氮气的操作压力为0.5MPa。5)若在相同油品储罐之间设置有气相联通管道，每台储罐出口均应设置阻火器，以防止事故扩大。6)阻火器应选用安全性能满足要求的产品，且阻力降不应大于0.3KPa。呼吸阀选用表储罐公称容量(m3) 呼吸阀数量×公称直径(mm) 1000 ×150 3000

2×200 4000

2×200 5000

2×250 10000 2×300 20000 ×300 50000 4×300 1×200 2000

3×300 30000 2

4

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方案二：氧含量控制设计方案(SEl)一、基本原理在储罐上设置氮封系统，维持罐内气相空间氧气

浓度不大于5％，消除爆炸条件。

二、工艺方案

以4台轻质油内浮顶储罐组成的罐组为例，设计方案如下：

1．内浮顶储罐改造

1)在储罐罐顶透光孔法兰盖处增加开口，用于安装氧气浓度检测器．

2)封堵储罐罐壁的通气口，同时在罐顶增加呼吸阀接口。呼吸阀的数量及规格按照(SH／T3007-2007)

《石油化工储运系统罐区设计规范》确定。

3)在储罐罐顶增加氮气接入口。 4)在储罐罐顶增加气相联通管接口． 2．工艺流程 1)在储罐内安装氧气检测器，实时监测储罐内气相空间氧气浓度，同时将高浓度报警与氮气管道控制阀门联锁．当氧气浓度达到高浓度值时报警，联锁打开氮气阀门，向储罐内补充氮气，直至检测指标达到设定要求时联锁关闭氮气阀门。补充氮气的流量控制使用限流孔板，流量宜控制在Q=Q1-Q2(Q1—油品出罐流量，Q2—气相连通罐中与油品出罐同时进行的油品进罐流量)，且Q不应小于100m3／h，氮气管道的管径为DN50，氮气的操作压力为0.5Mpa．氧气浓度监测信号引入控制室，控制室设氧气浓度超标报警仪。 2)同一种油品的多个储罐在生产运行过程中，储罐区域收油作业和付油作业经常同时进行。为节省氮气用量，建议在同种油品储罐之间设置气相联通管道，可以实现多个运行过程中的储罐进气量和排气量的部分平衡，减少氮气用量和作业时的油气排放量。联通管道的管径为DNl50，气体的流通能力为500m3／h。管道及仪表流程图见附图—1。氧气检测器、切断阀仪表规格书见附表。

3．仪表选型说明 1)氧气气体检测器采用电化学探头。 2)切断阀采用气动切断球阀。 3)氮气补气总管上配置涡街流量计进行氮气流量监测。 4．安装布置方案 1)氧气浓度检测器通过透光孔安装在储罐拱顶与内浮盘之间，为保证不影响储罐内浮盘的正常升降，氧气检测器的安装高度宜为储罐内浮盘之上300mm。

2)罐顶氮气接口的开口方位宜位于罐顶中心部位，氮气管道在罐内部分采用橡胶软管。为保证换气效果良好，氮气橡胶软管出口宜接近浮盘。可在氮气橡胶软管出口连接一个环形不锈钢管，管壁水

平方向上开若干个通气孔，用于向四周喷射氮气。环形不锈钢管应固定安装在浮盘上。 3)储罐之间设置DNl50气相联通管道，每个储罐的气相联通管道均应设置管道阻火器，阻火器应选用安全性能满足要求的产品。阻火器应尽量靠近储罐接口安装，每个储罐的气相联通管道均应设置截断阀。气相联通管道宜在罐顶之间跨接。若罐间距较大，气相联通管道需要设在地面时，应在管

道的低点设置排凝管及阀门。

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4)在储罐罐顶中心位置安装带阻火器的呼吸阀，呼吸阀的数及规格推荐如下：呼吸阀选用表储罐公称容量(m3) 呼吸阀数量×公称直径(mm) 10001×200 2000

5000

2×1503000 2×200 4000

2×200

2×250 10000 2×300 20000 3×30030000

4×300 50000 4×300

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附件3炼油轻质油储罐安全隐患整改项目建议表企业名称：序号 类别 简述

设备购置费 主要材料费 安装费 小计 二 氮封设施

三 附件

检维修费用 六 工艺整改

实施时间安排 介质

储罐 数量

问题及整改措施一 储罐选型

五

1.材质升级 2.新增内容 3.其它 四防雷、防静电设施

七其它 填表人：联系电话：说明：1.“检维修费用”指按照全需采取的工艺治理措施。

面清罐检查时间为2年时需增加的检维修费用；2.“工艺整改”指为解决蒸汽压和硫含量高等隐患

精心整理 原??理 干气密封是一种由两个环组成的非接触式端面机械密封，由两个环组成。第一个环称为动环（配合环），在表面上刻有槽，随转子旋转。槽的下面是被称为密封坝的光滑区域。实际上密封作用就产生在这一区域，在密封坝两侧有密封气压力和大气压力的压力梯度。另一个环称为主环或静环，有光滑的表面并被固定，只允许沿轴向移动,静环由弹簧压住。在轴处于静止和机组未升压时，静环背后的弹簧使其与动环接触。当机组升压时，气体所产生的静压力将使得两个环分开并形成一极薄的气膜。这间隙允许少量的密封气泄漏。当机组开始旋转时，由于动环上槽的作用产生动压力。靠近槽的根部产生一高压区域，并扩大两环间的间隙。当动静压力平衡时，两环间就形成了稳定的间隙，并在两环间形成一定流量。对于密封而言，泄漏量受压力、温度、气体的物理性能、密封尺寸、旋转速度的综合影响。两个密封面间的间隙使得密封面非接触，并保持平衡运行。干气密封的设计和运行原理在密封端面之间形成了一定尺寸的自稳定的间隙。密封运行期间，任何由于气体或轴位移所产生的变化，将产生平衡力的变化，这将引起间隙的变化。例如，间隙的增大将导致由于泵送作用的减弱而带来动压力降低，反过来，又通过静态闭合力的作用减小这一间隙，回到原来的尺寸。反之，当间隙减小时，流体动力学作用增加，使得端面之间的分离力迅速增加，扩大了间隙。这种自动平衡机理保证了端面之间的间隙和泄漏量始终保持稳定。 2、型式： 本机组的干气密封系统，采用的是984干气密封/双向，带中间迷宫的串联式密封。密封气取自压缩机出口气体，开车时经增压泵进入干气密封系统。 3、组成： 干气密封主要有干气密封本体（含动环、静环）、主密封气除雾器和增压器、主密封气过滤器、隔离气过滤器、控制盘等组成。 在结构上有三道密封，一级是密封气来自压缩机出口，经过除雾、过滤后，再经差压调节阀注入到压缩机两端的密封气腔，用动、静环之间形成的气膜将介质封住（非接触式）。二级密封气为氮气，与一级密封后泄漏的少量一级密封气混合后排至火炬管网。隔离气压力略高于大气压，在轴封与轴承箱之间充氮气隔离，起到隔离润滑油的作用，隔离气另一端与二级密封后的少量泄漏气混合后排至大气。 4、在轴承系统供油前，必须先启动隔离密封系统，防止润滑油进入污染干气密封系统。 二、干气密封系统操作条件： 1、密封端面清洁干燥 2、保证密封端面和轴的垂直度 3、弹簧加载后的旋转部件和密封件移动自如无卡滞 4、避免物料沉积在密封腔体表面、轴和轴套上无物料结晶、聚合等情况 5、工艺气侧和大气侧的密封端面形成良好的气膜，如果这些操作条件不能满足，可能造成泄漏量增加和工艺介质漏到大气侧。 三、干气密封系统的投用 1、检查管线、阀门等已经安装完毕，管线已进行大流量爆破吹扫，投用前应检查加200目滤网，无任何硬颗粒杂质，也不允许有任何软杂质。 2、检查各设备部件完整、齐全。 3、贯通密封气系统流程、隔离氮气系统流程 4、打开隔离氮气阀，投用隔离氮气系统。压力控制阀投用。 5、打开循环机出口新氢引出阀，将密封气引进来。 6、投用差压控制阀，各仪表引出阀确认打开。 7、观察差压控制情况是否正常，一级泄露量不超标。 8、观察密封气、隔离气过滤器差压指示 寿命探讨 压缩机的干气密封从理论上来就讲可以长期使用。但在实际操作中干气密封的寿命要受到很多因素的影响： 1，气压机在开停机过程中会使密封面干摩擦，但设计参数允许短时间接触。 2，气压机的喘振对其影响也很大。 3，压缩介质带液，?机组震动大，轴向推力增大，也是影响干气密封的一个因素。 4，密封气的过滤质量。密封环的间隙为3-5μm,密封气带液或杂质会直接破坏密封面。 5，人为操作原因引起的事故，如，忘记或后投用隔离气、缓冲气。 个人认为干气密封在使用过程中，首先要避免由操作原因而损坏。其实我说的以上几点基本上都可以避免。所以应多加强操作人员的操作素质，以及学会干气密封的原理、正确使用的方法。 精心整理 一般来说，如果保证运行的平稳，密封气的要求，干气密封连续运行时间是很长的。但是，个人感觉开停机对密封的影响还是较大，首先，每次开停总会造成密封面干摩的。另外考虑干气密封静密封o型圈的老化，受介质压力变化或介质化学性质影响，O型圈也有寿命考虑。另外，机组的机械振动也会对密封有一定影响。主要还是要参考密封运行情况，有无异常（比如密封气流量波动，密封气带液，放空带油等），还要综合考虑检修周期。我们最长的一套密封运行已经超过60个月，但是加氢循环氢压缩机干气密封2-3年检修都进行了更换-主要是密封气带液--拆检发现有带液和磨损，但正常生产没问题，修复后备用了。我建议还是要准备2套密封，根据大修期，3年左右更换备用，互为备用密封比较可靠。 关于干气密封的更换时间我认为是物尽其用的好，毕竟泵的干密不便宜，更不用说机组的了。能够用多久就多久，而且能修复的话最好就修复。我关于此咨询过厂家，修复后的干密跟新的在性能上是一样的，但是修复的价格在新干密的40％-60％，所以还是物尽其用的好。 干气密封在使用过程中需要注意的问题 干气密封在使用过程中需要注意的问题： 干气密封作为离心压缩机的重要部件，对压缩机的平稳运行影响很大，在操作中要引起特别的注意。 1)对密封介质的洁净度要求：杂质粒度≤3μm，温度≤40℃，含液量≤500ppm(w/w)； 2)密封气、隔离气要先于润滑油供应而后于润滑油切断，避免润滑油进入密封体内污染密封面，这种状况下运行极易造成密封面的损坏。 3)机组运转过程中必须保证密封气的供给，因为密封气的中断会导致密封面干磨，很短时间内密封就会烧坏，另外采用压缩机自身工艺气作为密封气时要注意密封气的脱液，防止液滴进入密封面破坏密封，还要注意压缩机工艺参数变化对密封的影响，不能保证密封气供给时及时投用辅助密封气。 4)杜绝机组倒转，根据螺旋槽的设计方向，气体只有沿设计方向进入螺旋槽，密封面之间才能形成气膜，脱离接触；如果机组倒转，则会导致动静环直接接触发生干摩擦，密封很快烧毁。所以，操作上遇到机组突然停车时，要及时打开反飞动阀降背压，同时要迅速关掉机组出口阀，防止机组倒转。 5)干气密封本身可靠性较高，但其连锁控制系统需要根据实际情况综合考虑，避免由于假信号引起机组连锁误动作。 6)运行过程中要密切注意干气密封系统有关参数的变化，从中找出干气密封运行情况的变化。必要时调节可以干气密封一级放火炬排放线的针型阀调整密封排气压力。 7)由于正常时干气密封泄漏量较小，基本为设计失效流量的1/5~1/8，而流量测量仪表是按照设计失效流量进行的选型，在低流量下存在较大的误差。