甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例
采用氮封的儲罐，一般為常壓罐或低壓罐，因此，防止儲罐氮?dú)獬瑝菏且粋€(gè)重要問題。在化工標(biāo)準(zhǔn)《氣封的設(shè)置》（HG/T 20570.16-1995）中，給出了氮?dú)夤饬康挠?jì)算方式，“儲罐氣封裝置的供氣量應(yīng)大于或等于由于泵抽出儲罐內(nèi)儲存的液體所需的補(bǔ)充氣量與由于外界氣溫變化而產(chǎn)生的儲罐內(nèi)氣體冷凝和收縮所需補(bǔ)充的氣量之和"。規(guī)范中計(jì)算的補(bǔ)氣量只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，工作中還需結(jié)合實(shí)際，計(jì)算出更符合需求的數(shù)值，以此來確定氮?dú)夤芫€管徑和氮封閥型號。建議專業(yè)技術(shù)力量不足的企業(yè)，委托設(shè)計(jì)單位計(jì)算合理的補(bǔ)氣量，既能保證氮封要求也不會(huì)造成浪費(fèi)。
甲醇儲罐區(qū)廢氣怎么處理？儲罐區(qū)的排氣和吸氣過程在本領(lǐng)域稱為“呼吸"，儲罐內(nèi)因液位上下波動(dòng)引起的呼吸一般稱為大呼吸，因晝夜溫度波動(dòng)引起的呼吸一般稱為小呼吸。在大型儲罐區(qū)中，在操作正常時(shí)，大呼吸量一般可以控制在較小的范圍內(nèi)，因此，小呼吸是儲罐區(qū)正常操作時(shí)排放廢氣的主要原因。
1.1甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例儲罐大呼吸
在石油化工和煤化工的液態(tài)油產(chǎn)品在儲存過程中，會(huì)不斷地會(huì)發(fā)生VOCs的排放。儲罐在進(jìn)料時(shí)，液體進(jìn)入儲罐內(nèi)，罐內(nèi)液位升高，擠壓罐內(nèi)空間，當(dāng)空間壓力超過“呼吸閥"的呼出控制壓力時(shí)，將VOCs氣體排放到大氣環(huán)境。呼出排放則是隨著氣溫升高的熱脹冷縮效應(yīng)，罐內(nèi)液體氣體體積膨脹過程，將空間VOCs氣體排放到大氣環(huán)境。
1.2 儲罐小呼吸
與呼出排放對應(yīng)，還有儲罐發(fā)料過程的“大呼吸"吸入和“小呼吸"吸入空氣，稀釋罐內(nèi)空間氣體濃度，加劇液面蒸發(fā)，再次形成飽和濃度的揮發(fā)氣體，待下次發(fā)生大小呼出排放時(shí)，將VOCs氣體排放到大氣環(huán)境，同時(shí)還會(huì)造成液態(tài)油品化工品的損耗。
二、甲醇儲罐區(qū)廢氣怎么處理？
此類廢氣現(xiàn)有治理方法有燃燒法、冷凝法、生物法、吸附法、化學(xué)吸收法及聯(lián)合法等幾類。甲醇儲罐區(qū)廢氣怎么處理？究競選擇何種處理技術(shù)，可根據(jù)氣體來源、污染物組成、濃度、氣量、處理要求、操作、安全性及技術(shù)適應(yīng)性進(jìn)行綜合考慮。氮封裝置主要用于儲罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂疲员Ｗo(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。
氮封裝置由ZZYP快速泄放閥及ZZV微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。 儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時(shí)，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時(shí)，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)狻Ｒ蛭赫{(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。
甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例產(chǎn)品特點(diǎn)：
氮封裝置的供（泄）氮壓力設(shè)定方便，且可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進(jìn)行；
氮?dú)鈮毫υO(shè)定范圍廣，低至0.5Kpa（50mm.w.c）,高至Kpa，比值達(dá)132倍，壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小，動(dòng)作極靈敏。
調(diào)整：
供氮壓力調(diào)整：在ZZV型微壓調(diào)節(jié)閥壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)選定一設(shè)定值如1Kpa（100mm.w.c）,通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺絲2以改變彈簧3的預(yù)壓縮（拉伸）量來達(dá)到；
泄氮壓力調(diào)整：在ZZDQ快速泄放閥在的壓力控制器部分，通過調(diào)整座3，改變彈簧4預(yù)壓縮量達(dá)到。一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設(shè)定值應(yīng)遠(yuǎn)離供氮壓力值，如2Kpa（200mm.w.c）;
呼吸閥高定值調(diào)整：在上述兩設(shè)定值調(diào)整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設(shè)定值應(yīng)大于泄壓設(shè)定值。
序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 單 價(jià) （元） | 金 額 （元） | 閥體材質(zhì)及其它 |
1 | 氮封閥 | 氮封閥ZZYVP-II DN40 PN16 進(jìn)口壓力 0.3-0.6 MPA,出口壓力1KPA | 臺 | 3 | 304不銹鋼 | ||
2 | 泄氮閥 | 泄氮閥ZXD-10P DN40 PN16 起跳壓力2KPA | 臺 | 3 | 304不銹鋼 |
公稱通徑 | dn15-100mm |
公稱壓力 | pn1.0mpa、pn1.6mpa、pn2.5mpa |
法蘭標(biāo)準(zhǔn) | jb/t79.1-94、79.2-94等 |
閥體材料 | 鑄鋼（zg230-450）、鑄不銹鋼（zg1cr18ni9ti、zg1cr18ni12mo2ti） |
閥芯材料 | 硬密封的為不銹鋼,軟密封的為不銹鋼鑲嵌橡膠圈 |
閥桿材料 | 不銹鋼（1cr18ni9ti、1cr18ni12mo2ti） |
流量特性 | 快開 |
使用溫度 | ≤80℃ |
壓力設(shè)圍 (kpa）： | 0.4~0.5；5~10；9~14；13~19；18~24；22~28；27~33；36~44；42~51；49~58；56~66 |
膜蓋材料 | a3、a4鋼板涂四氟乙烯 |
膜片材料 | 丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠 |
設(shè)定值偏差 | ±5% |
允許泄露量 | vi級（符合gb/t4312-92標(biāo)準(zhǔn)） |
二、甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例甲醇儲罐區(qū)廢氣怎么處理？
設(shè)備的工作原理是將VOSC氣體冷凝，（冷箱導(dǎo)熱介質(zhì)換熱器）里面將熱量傳遞給制冷劑后得以降溫，利用物質(zhì)的不同溫度下的飽和蒸氣壓的差異，通過降溫使油氣達(dá)到過飽和狀態(tài)冷凝成液態(tài)直接回收，極少部分氣體進(jìn)入后級單元進(jìn)行再處理。它對于油氣氣體的回收處理，可根據(jù)需求符合尾氣環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)；如果氣體有低沸點(diǎn)氣體，經(jīng)過吸附處理等工藝再次分離處理回收，使排放氣體達(dá)到環(huán)保要求。
冷凝法油氣回收的原理是利用了不同烴類物質(zhì)在不同的溫度和壓力下，具有不同的飽和蒸氣壓的性質(zhì)，通過提高油氣回收系統(tǒng)的壓力或降低系統(tǒng)的溫度，使油氣中不同烴類物質(zhì)的蒸氣分壓分別達(dá)到各自的飽和狀態(tài)，逐步由氣態(tài)冷凝成液態(tài)，從而達(dá)到回收的目的。
常規(guī)的冷凝法油氣回收工藝分為三個(gè)工藝段，第一段為預(yù)冷段，利用換熱器等設(shè)備將收集到的油氣首先冷卻至0~4℃；其次是一級冷卻段，將預(yù)冷段冷卻后的油氣再次冷凝到-35~-40C，采用的冷源為一級壓縮致冷；最后是油氣二級冷卻段，被冷凝到-70~-95℃以下，采用的冷源為兩級壓縮致冷，如果在機(jī)械致冷后再增加一段液氮深冷，就可以滿足更加嚴(yán)格的排放要求。
油氣冷凝回收裝置采用多級復(fù)疊或自復(fù)疊制冷技術(shù)，系統(tǒng)流程雖然相對復(fù)雜，但其關(guān)鍵部件壓縮機(jī)和節(jié)流機(jī)構(gòu)己全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化生產(chǎn)，投資和運(yùn)行成本降低：并有設(shè)備緊湊、占用空間小、自動(dòng)化程度高、維護(hù)方便、安全性好，輸出為液態(tài)油可直接利用等優(yōu)點(diǎn)。
冷凝法是目前發(fā)展比較成熟的一種油氣回收方法，它的工藝流程簡單，操作單性大，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，因而操作成本低，而且回收處理油氣后不存在其它的廢料，但是由于采用多級冷凝，壓縮機(jī)數(shù)量較多，因此裝置的投資成本高，運(yùn)行費(fèi)用高。
《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007-2014）規(guī)定，采用氮?dú)獗Ｗo(hù)的儲罐，其操作壓力宜為0.2Kpa～0.5Kpa；其他設(shè)置有呼吸閥的儲罐，其操作壓力宜為1Kpa～1.5KPa。為防止儲罐超壓，除計(jì)算符合實(shí)際的補(bǔ)氣量外，還應(yīng)采取其他措施。
（1）罐頂安裝就地壓力表，并設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳功能至DCS或PLC控制系統(tǒng)，設(shè)定高、低壓報(bào)警功能，及時(shí)檢測壓力變化情況。
（2）設(shè)置雙呼吸閥防止呼吸閥故障。但對于粘度較大、易發(fā)生結(jié)晶的介質(zhì)，容易造成呼吸閥堵塞，建議采取其他措施，并對補(bǔ)氣管線、排氣管線進(jìn)行伴熱處理，降低物料粘結(jié)和結(jié)晶對閥門和管線的影響，提高安全系數(shù)。
（3）設(shè)置緊急泄放人孔，事故時(shí)打開保護(hù)儲罐。根據(jù)《石油化工儲運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SHT 3007-2014）的規(guī)定：事故泄壓設(shè)備的開啟壓力應(yīng)大于呼吸閥的排氣壓力，并應(yīng)小于或等于儲罐的設(shè)計(jì)正壓力；事故泄壓設(shè)備的吸氣壓力應(yīng)小于呼吸閥的進(jìn)氣壓力，并應(yīng)大于或等于儲罐的設(shè)計(jì)負(fù)壓力；事故泄壓設(shè)備應(yīng)滿足氮?dú)夤艿老到y(tǒng)和呼吸閥出現(xiàn)故障時(shí)保障儲罐安全通氣的需要；事故泄壓設(shè)備宜選用公稱直徑不小于500mm的呼吸人孔。如儲罐設(shè)置有備用呼吸閥，事故泄壓設(shè)備也可選用公稱直徑不小于500mm的緊急放空人孔蓋。
甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例零件材料：
零 件 名稱 | 材料 |
閥體 | ZG230-450 ZG1Cr18i9Ti |
閥桿、閥芯、閥座 | 1Cr18i9Ti |
膜片 | 丁腈橡膠夾增強(qiáng)絳綸織物 |
彈簧 | 60Si2Mn |
波紋管 |
甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例技術(shù)參數(shù)：
公稱通徑DN(mm) | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 |
額定流量系數(shù)（KV） | 8 | 11 | 20 | 32 | 160 | |||
額定行程（mm） | 6 | 8 | 10 | 15 | ||||
公稱壓力PN(Mpa) | 0.10 | |||||||
壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa） | 0.5∽5.5、5∽10、9∽14、13∽19、18∽24、23∽28 | |||||||
介質(zhì)溫度（℃ ） | ≤80℃ | |||||||
調(diào)節(jié)精度（％） | ±10 | |||||||
允許泄漏量（L/h） | 10ˉ4×閥額定容量 | |||||||
四、甲醇儲罐區(qū)氮封裝置應(yīng)用案例如何管理氮封系統(tǒng)
改造后儲罐浮盤上部空間用氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，隔絕罐內(nèi)的甲醇和罐外的空氣。儲罐出料壓力降低補(bǔ)充氮?dú)?，儲罐進(jìn)料壓力升高通過呼吸閥進(jìn)行排氣，提高了安全系數(shù)，也大大減少了甲醇的揮發(fā)量，在VOCS治理方面達(dá)標(biāo)排放，為公司甲醇儲運(yùn)系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定提高保障。為了保證氮封系統(tǒng)有效運(yùn)行，除了正確設(shè)置，企業(yè)還需做好以下管理工作：
一是在操作規(guī)程中完善氮封系統(tǒng)的操作步驟和安全要求，明確壓力控制范圍和報(bào)警值、偏離正常工況的后果、防止和糾正偏離正常工況的方法及步驟等，并對相關(guān)崗位人員進(jìn)行培訓(xùn)。
二是監(jiān)控控制系統(tǒng)中的儲罐壓力，規(guī)范設(shè)置報(bào)警值，監(jiān)控報(bào)警信息，分析報(bào)警原因并采取改進(jìn)措施；加強(qiáng)日常巡檢，將氮封系統(tǒng)壓力表、調(diào)節(jié)閥等運(yùn)行狀態(tài)列入到巡檢要求中，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處置。
三是將氮封系統(tǒng)的檢查納入罐區(qū)隱患排查中，構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的企業(yè)，將氮封系統(tǒng)的檢查納入到操作負(fù)責(zé)人包保責(zé)任的履職檢查表中，通過隱患排查治理，確保系統(tǒng)有效投用。
四是定期對呼吸閥、壓力表等進(jìn)行檢查和檢驗(yàn)。確保呼吸閥的外觀無異常銹蝕、泄漏和雜物堵塞，開啟壓力、通氣量和泄漏量滿足設(shè)計(jì)要求，保證泄壓設(shè)施的完好。
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