石油化工储运罐区氮封系统示意流程图

一、石油化工储运罐区氮封系统示意流程图附件核心功能作用储罐氮封控制原理

氮封装置主要用于储罐顶部，维持储罐的微正压，隔离物料与外界接触，减少物料的挥发和浪费，保护储罐安全。在储罐上设置氮封系统, 维持罐内气相空间压力在0.2-0.5kPa, 当气相空间压力高于0.5kPa 时, 氮封阀关闭, 停止氮气供应; 当气相空间压力低于0.2kPa 时,氮封阀开启, 开始补充氮气, 保证储罐在正常运行过程中不吸进空气, 防止形成爆炸性气体。

储 罐 氮 封 系 统 使 用 “的 氮 气 纯 度 不 宜 低 于99.96% , 氮气压力宜为0.5~0.6 MPa。ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀（氮封阀），是一种无须外来能源，利用被调介质自身的压力变化达到自动调节和稳定阀后压力为设定值的节能型压力调节阀。该阀压力设定在指挥器上实现，方便、快捷，压力设定值在运行中也可随意调整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式压力调节阀高一倍，适合于控制精度要求高的场合。它广泛应用于化工、石油、冶金、电力、轻纺等工业部门中用作生产过程的自动调节。

■结构与原理

ZZYVP型指挥器操作自力式压力调节阀是由指挥器、调节阀、执行机构和阀后接管四部分组成。（见图一）工作原理：介质以所示箭头方向进入阀体，一路经过滤减压器减压后的压力被引入指挥器；另一路通过阀芯、阀座，节流后的压力流向阀后，并通过导压管引入指挥器执行机构。当阀后压力高于设定压力时，其压力作用在指挥器薄膜有效面上产生一个推力带动指挥器阀芯关闭，切断引入主阀执行机构膜室中的压力，使主阀阀芯关闭，阀后压力随之降低。当阀后压力低于设定值时，由于指挥器主弹簧的反作用力打开指挥器阀芯，阀前压力又被引入主阀执行机构膜室产生推力，使主阀阀芯打开，阀后压力随之升高。如此往复，保持阀后压力为设定值。

2 储罐氮封的设置要求

是否设氮封设施和氮封阀参考如下规定：

1）SH/T3007《石油化工储运系统罐区设计规范》第4.2.5条“其他甲B、乙A类液体化工品有特殊储存需要时，可以选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于100m³的卧式储罐，但应采取下列措施之一：

①设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，密闭收集处理罐内排出的气体；

②设置氮气或其他惰性气体密封保护系统，控制储存温度低于闪点5℃及以下"。第4.2.10条“储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐不应大于10000m³，且应设置氮气或其他惰性气体密封保护系统"。

2）《石油化工储运罐区VOCs治理项目指导意见》规定：“甲B、乙A类中间原料储罐、芳烃类储罐、轻污油储罐、酸性水罐、排放气中含有较高浓度油气和硫化物等需对排放气体进行收集治理的储罐应设置氮气密封系统"。

3）其他为防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全或防止储罐内物料与氧接触氧化或发生化学反应等场合。

3 储罐氮封工艺流程

① 在每台储罐上设置先导式氮封阀组和限流孔板旁路, 正常情况下使用氮封阀组维持罐内气相空间压力在0.2 ~0.5kPa, 当 气 相 空 间 压 力 高 于 0.5kPa时, 氮封阀关闭, 停止氮气供应; 当气相空间压力低于0.2kPa 时, 氮封阀开启, 开始补充氮气; 当氮封阀需要检修或出现故障时, 使用限流孔板旁路给储罐内补充氮气, 压力高于1.5kPa 时, 通过带阻火器的呼吸阀外排 (短时间连续补充氮气) 。

② 当氮封阀因故障失灵不能及时关闭, 造成罐内压力超过1.5kPa 时, 通过带阻火器的呼吸阀外排;当氮封阀因故障失灵不能及时开启, 造成罐内压力降低至-0.3kPa 时, 通过带阻火器的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DN50mm,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连通管道,每台储罐气相出口管道均应设置阻火器, 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。

4 氮封系统示意流程图

下面图-1是固定顶罐的一种简单氮封方式。在这种设计中，氮封阀的设定值和呼吸阀的呼及吸的设定值需合理选择，氮封阀的设定值介于二者之间，呼吸阀设定值的大小会影响氮气的消耗量。对于常压罐或容器，还可以采用图-2的方式，通过进口（氮气进）和出口（气相放空）的压力控制实现氮封。在罐内总是保持一定的压力，最高不超过10KPa（表压）。文依据SH/T 3007、AQ 3053、GB 50160、API 2000 规范，针对带氮封常压固定顶储罐，明确氮封系统、呼吸阀、泄压人孔的功能作用、整定压力取值标准、分级匹配逻辑及设计禁忌，统一工程设计、安装校验、运维整定标准，规避压力动作紊乱、储罐吸瘪鼓胀、油气泄漏、氮气浪费等问题。常压储罐通用设计压力基准：正压≤+6900Pa，负压≥-2900Pa。

石油化工储运罐区氮封系统示意流程图

1. 氮封系统

氮封系统为储罐常态密闭保护装置，核心作用是维持罐内稳定微正压，隔绝外界空气侵入罐内，有效防止介质氧化变质、含水介质受潮失效，同时抑制挥发性介质油气逸散，降低罐内可燃气体浓度，规避燃爆风险。

储罐出料、降温导致罐内压力微降时，系统自动补入氮气稳压；罐内压力正常或偏高时，自动停止补气，为呼吸阀压力调节预留工况空间。

2. 呼吸阀（含阻火结构）

5.1.3下列储罐通向大气的通气管上应设呼吸阀:

a)储存甲B、乙类液体的固定顶储罐和地上卧式储罐;

b)采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐。

呼吸阀是储罐正常工况第一道压力保护装置，由正压阀（呼出）+ 负压阀（吸入）两套阀盘组成，安装于罐顶气相最高位置。适配储罐进出料、环境温差变化引发的罐内气相膨胀与收缩工况。

正压工况下，罐内压力超阈值时自动开启排气，释放罐内多余压力；

负压工况下，罐内压力过低时自动开启吸气，平衡罐内负压。

正常氮封稳压工况下呼吸阀保持闭合，可大幅降低氮气消耗量，同时阻断外部火源、杂物进入罐内，兼具调压、密闭、阻火多重作用。

3. 泄压人孔（重力式紧急泄放阀）

泄压人孔为储罐事故级冗余安全保护装置，是呼吸阀失效后的防护设备，常态闭合，不参与常规压力调节。仅在呼吸阀堵塞、结晶、卡滞、结冰失效，或进出料、异常温升导致罐内压力急剧超限的事故工况下，瞬时开启快速泄压、补压，防止储罐超压鼓胀、负压吸瘪变形、开裂泄漏，同时兼具罐顶检修人孔的使用功能，是储罐安全防护的最后一道屏障。

二、石油化工储运罐区氮封系统示意流程图整定压力取值

所有整定压力严格遵循逐级动作、分层防护、预留裕度、互不干涉核心原则，动作顺序固定，杜绝工况紊乱，所有取值均在储罐设计压力范围内，预留安全偏差余量。

1. 氮封系统压力

仅设置稳压维持压力，无启闭泄压压力，核心为罐内微正压稳压，通用整定区间：+200Pa～+800Pa。常规化工可燃介质储罐优选整定：+300Pa～+500Pa。介质易挥发、氧含量严控场景取上限值，储罐罐壁刚度较小、薄壁储罐取下限值。

强制要求：氮封稳压压力必须低于呼吸阀正压开启压力，避免氮气持续补气导致呼吸阀频繁起跳，造成氮气浪费和设备损耗。

2. 呼吸阀整定压力

作为常规调压核心设备，压力区间介于氮封稳压压力与泄压人孔开启压力之间，通用合规整定区间：

正压开启压力：+1000Pa～+1500Pa

负压开启压力：-800Pa～-1200Pa

经典配套整定参数：氮封+400Pa、呼吸阀正压+1200Pa、负压-1000Pa，适配绝大多数常温常压氮封储罐。

3. 泄压人孔整定压力

作为事故备用保护，开启压力需避开常规工况波动区间，高于呼吸阀动作压力、低于储罐极限设计压力，通用合规整定区间：

正压开启压力：+2500Pa～+4000Pa（≤储罐设计正压6900Pa）

负压开启压力：-1800Pa～-2500Pa（≥储罐设计负压-2900Pa）

经典配套整定参数：正压+3000Pa、负压-2000Pa，适配上述常规氮封、呼吸阀组合工况。

■石油化工储运罐区氮封系统示意流程图主要参数及主要性能指标见表一 表一

■石油化工储运罐区氮封系统示意流程图压力调节范围见表二 表二

■主要零件材料见表三 表三

■石油化工储运罐区氮封系统示意流程图外形尺寸见表四、图二 表四 单位：mm

注：1）标准法兰连接形式PN16为凸面，连接尺寸铸铁法兰按GB4216.5-84，铸钢法兰按GB9113-2000、JB/T-94，阀体法兰及法兰端面距也可按用户指定标准制造，如：ANSI，JIS，DIN等标准。
2）接管根据用户需要配置

■石油化工储运罐区氮封系统示意流程图产品重量见表五 表五 单位：Kg

■石油化工储运罐区氮封系统示意流程图安装、维护与调试

1、安装：

（1）检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

（2）在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

（3）安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

（4）阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5）介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

（6）为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀。

2、维护：

（1）清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2）阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3）阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4）阀杆：表面损坏，必须换新。

（5）压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6）易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般最多2～3年。

（7）阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

3、调试

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

三、石油化工储运罐区氮封系统示意流程图整套附件压力分级动作逻辑

1. 正压逐级动作顺序

氮封稳压（+400Pa）→ 呼吸阀正压开启泄压（+1200Pa，常规工况调压）→ 泄压人孔正压开启紧急泄压（+3000Pa，事故工况）→ 储罐设计正压极限（+6900Pa，安全红线）

2. 负压逐级动作顺序

氮封自动补气稳压（+400Pa）→ 呼吸阀负压开启吸气（-1000Pa，常规工况调压）→ 泄压人孔负压开启紧急补压（-2000Pa，事故工况）→ 储罐设计负压极限（-2900Pa，安全红线）

四、石油化工储运罐区氮封系统示意流程图整定压力确定

1. 分级独立动作原则：常态仅氮封系统工作，稳定罐内微正压；常规压力波动由呼吸阀独立调节；泄压人孔仅在前置设备失效时启动，三者工况互不重叠，杜绝设备误动作、频繁动作。

2. 偏差裕度预留原则：所有附件整定压力需考虑设备出厂压力误差、环境温度影响、密封老化偏差，严禁将泄压人孔开启压力贴合储罐设计极限压力设置，防止设备未动作、储罐已变形损坏。

3. 工况适配修正原则：储存易结晶、易凝、高粘度介质的储罐，呼吸阀易堵塞卡滞，需适当拉大呼吸阀与泄压人孔的压力区间裕度；低温严寒地区必须选用防冻型呼吸阀，避免结冰失效导致压力失控。

4. 参数匹配禁忌原则：严禁氮封稳压压力高于呼吸阀正压开启压力，杜绝呼吸阀长期起跳漏气；严禁泄压人孔开启压力低于呼吸阀开启压力，避免事故保护设备替代常规设备工作，丧失冗余防护意义。

5. 双参数校核原则：附件选型与整定不仅需匹配压力参数，还需按最大进出料流量、热胀冷缩气量核算呼吸阀、泄压人孔通气量，避免压力达标但通气能力不足，导致储罐超压、负压失效。

五、石油化工储运罐区氮封系统示意流程图常见错误做法

❌ 氮封设定压力高于呼吸阀正压开启压力：氮封一补气，呼吸阀持续起跳，氮气大量浪费。

❌ 泄压人孔整定压力低于呼吸阀：正常波动泄压人孔先开，丧失冗余设计意图。

❌ 泄压人孔开启压力等于储罐设计压力：考虑附件误差，有可能储罐先变形，附件还没打开。

❌ 负压保护只靠氮封阀：氮封阀补气能力有限，出料量大时来不及补气，必须靠呼吸阀负压保护。

六、石油化工储运罐区氮封系统示意流程图一句话总结

氮封维持罐内微正压防空气侵入；

呼吸阀负责正常进出料、温度变化的压力平衡（第一道保护）；

泄压人孔是呼吸阀失效后的事故泄压后备（第二道保护）。