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如何根据储罐类型确定氮封系统的压力设定值?
2025-08-021



氮封系统的压力设定值与储罐类型密切相关,不同类型的储罐因结构形式、密封性能、设计压力及储存介质特性存在显著差异,其氮封压力的设定逻辑和范围也截然不同。以下按常见储罐类型分类说明,结合结构特点、规范要求及实际应用场景,明确压力设定的核心依据和具体方法:

一、常压固定顶储罐(最常见类型)

结构特点:顶部为固定拱顶或平顶,罐内气体空间与大气通过呼吸阀连通,无浮盘,密封依赖罐顶与罐壁的焊接/法兰连接(密封性中等),主要用于储存原油、成品油、溶剂等。

设计压力:通常为 -0.5kPa(负压)至 + 1.5kPa(正压)(GB 50341),属于低压敞口系统。

压力设定核心原则:

需平衡 “防空气渗入”、“控介质挥发”、“匹配呼吸阀” 三大需求,设定值需:

1. 高于介质饱和蒸气压(至少高 50Pa -100Pa):防止因罐内压力低于介质蒸气压导致空气吸入(尤其高挥发性介质)。

2. 低于呼吸阀正压设定值(低 100Pa -200Pa):避免正常操作时呼吸阀开启,减少氮气浪费和介质泄漏。

3. 远低于储罐设计正压(通常不超过设计正压的 50%):预留温度波动、进出料导致的压力波动空间。

具体设定范围与示例:

二、内浮顶储罐

结构特点:顶部为固定顶,罐内有浮盘(铝制或钢制)随液位升降,浮盘与罐壁间有密封装置(如舌形密封、弹性填料密封),气体空间分为 “浮盘上方(与氮封连通)” 和 “浮盘下方(介质表面)”,密封性优于固定顶罐,主要用于储存易挥发、易氧化介质(如汽油、苯、乙醇)。

压力设定核心原则:

浮盘已通过机械密封大幅减少介质挥发和空气接触,氮封主要作用是 “补充浮盘密封的不足”(如浮盘边缘泄漏),因此压力设定显著低于固定顶罐,需:

1. 低压力抑制微量泄漏:避免过高压力导致浮盘密封件变形(如弹性填料过度压缩),反而增加泄漏。

2. 匹配浮盘承载能力:浮盘上方压力过高可能导致浮盘倾斜或卡涩(尤其轻质浮盘),设定值需≤浮盘设计承受的压差(通常≤300Pa)。

具体设定范围与示例:

三、外浮顶储罐

结构特点:顶部无固定顶,浮盘直接暴露于大气,浮盘随液位升降,边缘与罐壁通过密封装置(如机械式密封、软密封)连接,主要用于储存大罐容、低挥发性介质(如原油、重油),因浮盘直接接触大气,通常无需氮封。

特殊情况的氮封压力设定,仅当储存 “易氧化且对氧含量敏感的介质”(如特殊原油、高纯度润滑油)时,需设置氮封,此时:

压力设定极低(50 Pa -100Pa):仅需在浮盘上方形成微弱氮气层,防止大气中氧气通过浮盘密封间隙渗入,过高压力会导致浮盘密封件外翻,反而引入空气。

必须配合 “氮封 + 呼吸阀联动”:呼吸阀正压设定值需≥150Pa(高于氮封压力 50Pa 以上),避免氮气无意义泄放。

四、低压储罐(设计压力 0.1MPa -0.5MPa)

结构特点:多为立式圆筒形或球形,顶部封闭,设计压力高于常压(0.1MPa 以上),用于储存液化石油气(LPG)、丙烯、丁烷等中低压介质,罐内介质多为气液两相。

压力设定核心原则:

氮封需与介质的操作压力匹配,主要作用是 “隔绝空气、维持罐内惰性环境”,设定值需:

1. 高于介质操作压力下的气相分压:确保氮气在气相空间占主导(氧含量≤5%),防止形成爆炸性混合物。

2. 低于储罐设计压力的 80%:预留进出料、温度变化导致的压力波动空间(低压储罐通常无呼吸阀,依赖安全阀泄放超压)。

具体设定范围与示例:

五、低温储罐(储存 LNG、液氧等低温介质)

结构特点:双层壁结构(内罐储低温介质,外罐保冷),设计压力通常为 0.2-0.8MPa,介质沸点极低(如 LNG 沸点-162℃),罐内气相空间易因介质蒸发产生压力。

压力设定核心原则:

氮封主要用于 “置换罐内空气(投产前)” 和 “维持微正压防外界湿气进入(保冷层)”,设定值需:

1. 略高于大气压力(500Pa -1000Pa):防止外界空气 / 湿气进入保冷层(避免结冰堵塞),但需低于介质蒸发产生的压力(通常 LNG 储罐气相压力约 0.2MPa,氮封仅在投产初期使用)。

2. 与蒸发气(BOG)系统协调:正常运行时,氮封压力需低于 BOG 压缩机启动压力,避免干扰介质正常蒸发排放。

六、不同储罐类型的压力设定对比表


储罐类型决定了其 “密封能力、设计压力上限、与大气的连通方式”,进而影响氮封压力的 “下限(防空气)” 和 “上限(防超压 / 设备损伤)”。设定时需先明确储罐的设计压力、密封结构(如有无浮盘),再结合介质特性(蒸气压、挥发性)和操作工况(进出料、温度),最终落在 “微正压且不触发安全泄放装置” 的区间内,并通过现场调试优化。



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来源:储运汇


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编辑:静安

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