Part 1 ：术语和定义
液封的定义：
《化工工艺设计手册》第五版下册、第36章、第12.1条款：液封就是用某种液体形成一定高度的液面，阻止气体倒流或气体随液体一起流动。《HG/T 20570.17-95 液封的设置》第1.0.１条款：通过液封管插入液封罐液面下的深度来维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄。为避免液封液倒灌入系统内，同时采用惰性气体通过液封或压力调节阀向系统内充气，保持系统内压力恒定。液封液通常采用水或其他不与物料发生化学反应的液体。《HG/T 20570.17-95 液封的设置》第1.0.2条款：利用U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力。液封介质通常是系统本身的物料液体。《HG/T 20570.17-95 液封的设置》第1.0.3条款：通过Π形管高度维持设备内一定液面，并阻止气体不随排出液体而带出，它是依靠Π形管液封高度来实现。且Π形管高度应根据工艺要求的液面高度确定。《HG/T 20570.17-95 液封的设置》第1.0.4条款：利用浮球在流体中所受到的浮力原理而随液位改变沉浮，同时启闭喷嘴孔，实现自动排液并阻滞气体外漏。此类装置广泛应用于各种压缩机中间冷却器、气-液分离器、气体储罐内凝析液的排放。第2.0.1.1条款：储存易燃液体或闪点低于或等于场地环境温度的可燃液体的设备，例如在储槽的排液或排气管处设置液封。第2.0.1.2条款：正常生产或事故以及系统内物料未全部放尽时的停车检修动火的情况下，如有空气进入系统可与物料形成爆炸混合气体的系统设备，或如有湿空气进入系统影响产品质量的系统设备。第2.0.1.3条款：需要连续或间断排放液体并使系统内气体不随液体带出或外漏的设备的排放液体口处。第2.0.1.4条款：需要维持一定液面高度的设备，在出液口加上液封管。第2.0.1.5条款：其他工艺要求需设置液封的场合。《GB 50160-2008 （2018年版）石油化工企业设计防火标准》第5.4.2条款：污水处理场隔油池的进出水管道应设水封。第6.6.7.6条款：二硫化碳的储罐不应露天布置，罐内应设水封，并应采取防冻措施。第7.2.4条款：可燃气体、液化烃和可燃液体的管道应架空或沿地敷设。必须采用管沟敷设时，应采取防止可燃气体、液化烃和可燃液体在管沟内积聚的措施，并在进、出装置及厂房处密封隔断；管沟内的污水应经水封井排入生产污水管道。第7.3.3条款：生产污水管道的下列部位应设水封，水封高度不得小于250mm：1 工艺装置内的塔、加热炉、泵、冷换设备等区围堰的排水出口；2 工艺装置、罐组或其他设施及建筑物、构筑物、管沟等的排水出口；4 全厂性支干管、干管的管段长度超过300m时，应用水封井隔开。第7.3.4 条款：重力流循环回水管道在工艺装置总出口处应设水封。第7.3.5条款：当建筑物用防火墙分隔成多个防火分区时，每个防火分区的生产污水管道应有独立的排出口并设水封。第7.3.6条款：罐组内的生产污水管道应有独立的排出口，且应在防火堤外设置水封；在防火堤与水封之间的管道上应设置易开关的隔断阀。《GB51428-2021煤化工工程设计防火标准》第9.7.2.2条款：含有可燃液体的消防排水收集管道应在装置或单元出口设置水封，其水封高度不应小于250mm。《GB 51283-2020 精细化工企业工程设计防火标准》第7.3.4条款：厂房或生产设施含可燃液体的生产污水管道的下列部位应设水封井：2 每个防火分区或设施的支管接入厂房或生产设施外生产污水(支)总管前；3 管段长度大于300m时，管道应采用水封井分隔；第7.3.5条款：非爆炸危险区域的排水支管或总管接入含可燃液体污水总管前应增设水封井。第7.3.6条款：储罐(组)排水管应在防火堤外设置水封井，水封井和防火堤之间的管道上应设置易开关的隔断阀。第7.3.7条款：隔油池的保护高度不应小于400mm，水封井水封高度不得小于250mm。隔油池的隔板、隔油池和水封井的盖板应采用难燃或不燃材料，盖板与盖座应密封，且盖板不得有孔洞。第9.7.2.2条款：含有可燃液体的消防排水收集系统应在出生产设施、罐区时设置水封。《HG/T 20570.12-95 火炬系统设置》第2.0.3.3条款：火炬气密封系统包括水(液)封和气封(分子密封)，都是为了防止排放气倒流和空气倒入火炬系统发生爆炸燃烧事故而设的。(1) 排放气达到一定的数量，要在一个独立的火炬中燃烧；(2) 为了防止火炬总管系统产生真空，需要相对高的吹扫速率(排放气比空气轻或未经冷却的热排放气)。(1) 排气设备背压允许值很低，以致于入口插入管的深度小于100mm；(2) 排放气温度很低以致于可能引起水封冻结(无加热站)。《SH 3009-2013 石油化工可燃性气体排放系统设计规范》第8.2.2条款：同一个排放系统中有两个或两个以上火炬同时操作时，每个火炬均应设置水封罐，不同火炬水封罐的水封高度宜分层设置。第8.2.3条款：相互备用的两个火炬宜设置共用的水封罐，但应设置满足两个火炬切换操作时所需要的安全吹扫气体的补充气体设施。《GB 16912-2008 深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》第7.3.7条款：制氢设备、管道、容器上的安全水封及阻火器等安全装置，应完好、灵敏、可靠，并应定期检查。氢气洗涤器出口，湿式氢气储罐进出口等均应设置水封。第10.1.7.（c）条款：使用氧气与其他各类物质进行氧化反应时，在进入反应器之前的氧管道和其他气体管道、油管道上，应安装逆止阀和快速切断阀或安装止逆水封。逆止阀和快速切断阀应动作灵敏、可靠，止逆水封结构和水封高度应满足氧气、煤气的压力要求，水封不能断水，应保持溢流状态。《GB 11984-2024 化工企业氯气安全技术规范》第5.2.6条款：电解装置应控制氯气总管压力，设置正负压水封。正负压水封应设置液位监测和报警，具备自动补水功能，负压水封吸入口处应设置氯气探测器。《GB/T 50759-2022油气回收处理设施技术标准》第7.1.2条款：油气回收处理设施产生的含可燃液体污水、被污染的雨水应排入生产污水系统，且排水出口处应设置水封，水封高度不得小于250mm。《HG/T 30024-2018 合成盐酸安全技术规范》第3.18条款：吸收塔至储槽(或计量槽)的管路上需装设液封装置，禁止炉气进入储槽(或计量槽)。通过以上规范，我们可以总结以下位置应设置液封装置：1、石油化工企业相关设备设施：污水处理场隔油池的进出水管道；二硫化碳的储罐内；可燃气体、液化烃和可燃液体管沟敷设时进、出装置及厂房处（通过水封井实现）；生产污水管道的多个部位，包括工艺装置内相关区域围堰排水出口、工艺装置等排水出口、全厂性支干管与干管交汇处支干管、管段长度超 300m 处（通过水封井隔开）；重力流循环回水管道工艺装置总出口；建筑物不同防火分区的生产污水管道排出口；罐组内生产污水管道在防火堤外的位置 。2、煤化工企业相关设备设施：含有可燃液体的消防排水收集管道在装置或单元出口。3、精细化工企业相关设备设施：厂房或生产设施含可燃液体的生产污水管道的多处位置，如围堰等污水排入总管前、防火分区等支管接入总管前、管段长度大于 300m 处（通过水封井分隔）、隔油池进出污水管道上；非爆炸危险区域排水支管或总管接入含可燃液体污水总管前；储罐（组）排水管在防火堤外；含有可燃液体的消防排水收集系统出生产设施、罐区时。4、火炬系统：排放气达到一定数量要在独立火炬中燃烧，或为防止火炬总管系统产生真空且排放气有特定情况（比空气轻或未经冷却的热排放气）时；同一个排放系统中有两个或两个以上火炬同时操作时的每个火炬处；相互备用的两个火炬共用的水封罐（需满足特定条件）。5、制氢企业相关设备设施：制氢设备、管道、容器上的安全水封相关位置，如氢气洗涤器出口，湿式氢气储罐进出口；使用氧气进行氧化反应时，进入反应器之前的氧管道和其他气体管道、油管道上（可选择安装止逆水封）。6、氯气生产企业相关设备设施：电解装置的氯气总管处设置正负压水封。7、合成盐酸企业相关设备设施：吸收塔至储槽（或计量槽）的管路上。8、油品及油气回收相关设施：油气回收装置含油污水排水出口；油气回收处理设施产生的含可燃液体污水、被污染的雨水排水出口。常压、微压蒸馏塔，放空系统需设置液封装置，使系统维持一定压力，阻止空气倒灌，如图1和图2所示。为防止氮气压力突然降低，使封液倒流到系统，液封管上部应维持一定高度和管直径容量。为提高冷凝效率，阻止气体随冷凝液排放而带出，一般在冷凝器排液管上设置U形管液封装置，冷凝液经U形管排到中间槽，如图3 所示。常压操作的蒸馏塔、吸收塔、洗涤塔的塔底物料排放或塔顶回流，通常采用靠位差自流排料，为阻止塔内气体随液体排放而带出，一般采用U形管或液封罐型液封装置，如图4和图5所示。在塔顶回流是自然回流的情况下，要考虑其液封高度，如图6所示。为了提高分离效率或防止液体倒入压缩机入口，需及时排走分离凝析下来的液体，保持一定的气-液分离空间；同时又要防止气体外漏，一般应设置U形管液封装置，如果分离罐内压力较高，采用U形管液封高度太大时，采用自动排液器作为液封装置较合适，如图7所示。当然也可采用液面调节装置(LIC)。根据工艺要求需要维持设备内一定的液面高度，且排料时又不使气体外漏，通常在排料管上应设置Π形管液封装置，如图8所示，图中字母 NC 表示正常状态下阀门关闭。氢气是易燃易爆气体，与空气混合后易形成爆炸性气体，为防止空气进入系统内，保证安全生产，应在氢气放空管系统设置液封，如图9所示。为使设备系统内维持一定压力，保证安全生产在燃料气柜进出口应设置水封，如图10所示。▲图11：防止两系统液体混合的气体进料Π形管示意图当塔(吸收塔)为气体进料时，为防止因前面系统压差波动，塔内液体返冲到分离罐(或缓冲罐)气体进料管应设Π形管，Π形管要有足够高度，通常其高度应高于塔内动液面1~2m，如图11所示。压缩机入口管前设置的分离罐，其液位与压差可能发生波动，为防止在此情况下将分离罐的内液体吸入压缩机，分离罐出口至压缩机入口管道应设Π形管，其高度根据可能出现的压差波动而定，一般其高度在 2m 以上，如图12所示。专家在对企业开展PSSR（开车前安全审查）、安全技术诊断过程中发现，企业专业技术人员对液封设计、运行技术要点不清楚，导致液封不能实现预期功能。具体问题如下：问题1：某企业低压旋膜除氧器二级水封导淋未设置隔断阀。低压旋膜除氧器设置了一个两级水封，一级水封设置有补水管线DMW-23008A-20，一、二级水封筒底部设置有排液导淋DMW-23004A-20。通过图13可知：除氧器运行时，补水阀持续向水封补水，当除氧器液位高至溢流水进口时，可通过二级水封筒溢流口排出多余水量；当除氧器工作压力超过水封设计压力时，通过水封泄放，维持除氧器压力。由图15可以看出，除氧器二级水封导淋管线未设置隔断阀。当除氧器运行时，水封通过补水管线持续补水，一级水封处于满液位状态，二级水封补充的水量导淋持续流出，二级水封处于无液位或低液位状态。通过图14水封的结构计算可知，一级水封冲破压力为0.027MPa，接近运行值0.02MPa。在除氧器正常运行时，除氧器通过一级水封持续泄压，无法维持除氧器正常运行压力，造成除氧器溶解氧不达标。问题2：某企业甲醛尾气燃烧炉水封进水总阀关闭，进水压力指示为“0”，水封U形溢流管未保持溢流。甲醛尾气燃烧炉在运行过程中，燃烧室内是高温燃烧环境。水封可以阻止燃烧后的高温气体倒灌回尾气管道。当燃烧室内压力正常时，尾气可以顺利进入燃烧炉燃烧；而一旦燃烧室内压力出现异常波动，比如回火现象发生时，水封中的水能够阻止火焰和高温气体逆向传播到尾气管道，从而避免引发整个尾气输送系统的爆炸等安全事故。此水封设置进水阀、排污阀、U形溢流管。运行时，水封进水阀常开，通过U形溢流管，维持水封安全液位。若水封内无水的情况下，当尾气燃烧炉发生回火情况时，可能出现火焰窜入尾气管道系统内，导致爆炸事故。
防止回火和爆炸：水封罐内的水面高于火炬气进口管道，当火炬系统出现回火现象时，火焰无法通过水封罐内的水层继续传播到上游管道和装置，从而有效阻止火焰向装置内部蔓延。
稳定火炬管网压力：由于水封的作用，火炬气管网内形成正压，可以阻止空气进入火炬气管网与可燃气体混合形成爆炸性混合物。
以上问题的风险：
主火炬水封罐补水自调阀后手阀未开启，当水封罐液位低时，无法实现自动补水，当水封的高度和压力不足以阻止火焰回窜，一旦火炬系统出现回火现象，火焰可能会通过水封罐进入上游管道和装置，引发严重的爆炸事故；
当水位过低时，不能维持火炬气管网正压，可能导致空气进入火炬气排放管道，与可燃气体混合形成爆炸性混合物，遇到点火源就可能发生爆炸。
问题1：设计院在初始设计除氧器时，将水封导淋阀遗漏；企业专业技术人员不清楚除氧器水封的运行原理，在审图时未发现此项问题。问题2、问题3：企业专业技术人员、现场操作人员不清楚水封的主要功能及运行原理，岗位操作指导书也未明确水封罐的操作要点。我们将以上问题向企业进行了反馈，企业管理层高度重视，组织工艺专业技术人员反思安全水封的运行管控存在较大漏洞的原因，并对以上问题进行整改。同时，企业邀请我们组织专业技术人员、现场操作人员开展企业内各类液封装置功能、运行原理专项培训，并协助企业编制液封装置管理程序及相关管理表单。希望通过此篇文章能够给企业带来启发，梳理、研究企业各类液封装置功能、运行原理，完善企业液封装置管理程序，避免类似问题发生。（作者：宋义伟）相关法规标准依据，请登录中国化学品安全协会“化学品安全法规标准信息平台”（https://law.chemicalsafety.org.cn/），或点击“阅读原文”查询。
来源：合木科技
中国化学品安全协会
编辑：佑安
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