化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案

不同物料的混合攪拌及相互接觸反應(yīng)，是大部分化工生產(chǎn)企業(yè)中工序，而大部分的攪拌都是在特制的罐內(nèi)進行。化工生產(chǎn)車間中生產(chǎn)用罐及物料的工藝安全設(shè)計，氮封壓力的設(shè)定，呼吸、泄爆及部分安全聯(lián)鎖設(shè)計。隨著我們國家對安全生產(chǎn)的不斷重視，PSM概念也將逐步應(yīng)用到國內(nèi)中小型企業(yè)中。自力式氮封閥壓力設(shè)定在指揮器上的彈簧上實現(xiàn)，擰緊壓縮彈簧閥后壓力變大，反之則變小，操作簡單因而存在方便、便捷、比一般的直接取壓自力式壓力調(diào)節(jié)閥精度要高；一般用于儲罐氮封系統(tǒng)；調(diào)節(jié)和穩(wěn)定儲罐的氮氣壓力，控制精度極其靈敏，控制精度閥后能達到0.0001MPa　（100pa，0.1kp)運行過程中壓力可以連續(xù)調(diào)節(jié),特別適合是控制微壓場合的工況

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案化工攪拌罐內(nèi)潛在的不安全因素

大部分化工企業(yè)，尤其是制藥、涂料、塑料制品生產(chǎn)企業(yè)，在其生產(chǎn)及設(shè)備清洗過程中，不可避免的要用到易燃-易爆-易揮發(fā)或有刺激性氣味的物品。該類物品在生產(chǎn)或反應(yīng)過程中，揮發(fā)、泄漏、超溫和燃燒等都是化工企業(yè)的主要安全控制點。如乙醇、甲苯和二甲苯等，都有很低的閃點及爆炸下限，極易燃燒。而操作或維護人員短時間內(nèi)吸入這些物料，就會出現(xiàn)明顯的刺激癥狀。因此，在工藝安全設(shè)計中，必須要對該類生產(chǎn)設(shè)備進行嚴格有效的控制。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案推薦的攪拌罐配套工藝安全設(shè)計

從圖1中可以看出，化工企業(yè)攪拌罐的安全設(shè)計涵蓋：溫度和液位控制、惰性氣體保護，異常情況下的呼吸與泄放、罐內(nèi)氧含量檢測、閥門和儀表安全性選型等內(nèi)容。自力式氮封閥工作原理及選型應(yīng)用自力式氮封閥是一種常用的控制設(shè)備，主要用于氣體管路中控制氮氣的壓力。其工作原理是利用氮氣的壓力來控制閥門的開啟和關(guān)閉，從而達到調(diào)節(jié)氣體壓力的目的。在本文中，我們將詳細介紹自力式氮封閥的工作原理及選型應(yīng)用。自力式氮封閥的工作原理自力式氮封閥主要由閥體、閥瓣、彈簧和調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。當(dāng)管道內(nèi)的氮氣壓力達到設(shè)定值時，閥瓣在壓力的作用下打開，使管道內(nèi)的氣體流通；當(dāng)管道內(nèi)的氮氣壓力低于設(shè)定值時，彈簧在壓力的作用下推動閥瓣關(guān)閉，阻止氣體繼續(xù)流通。通過調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)閥門的開啟和關(guān)閉壓力，從而達到控制氣體壓力的目的。

二、化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案產(chǎn)品特點

（1）無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便又節(jié)約能源，降低成本。
（2）氮封裝置供氮，泄氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)銷售的條件下進行。
（3）壓力檢測膜片有效面積大，設(shè)定彈簧剛度小、動作靈敏、裝置工作平衡。
（4）采用無填料設(shè)計，閥桿所受磨擦力小、反應(yīng)迅速、控制精度高。
（5）供氮裝置采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好、控制精度高。
（6）為確保儲罐的安全，需在罐頂設(shè)置呼吸閥。
（7）呼吸閥公起安全作用，避免了常規(guī)氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案主要技術(shù)參數(shù)

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案主要外形尺寸

三、化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案技術(shù)參數(shù)

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案控制原理與關(guān)鍵點

氮封壓力的設(shè)定

罐內(nèi)易燃液體的揮發(fā)會導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境惡化，一般是在罐內(nèi)加惰性氣體，從安全及成本考慮，通常采用氮氣。自力式氮封閥主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。帶指揮器操作壓力調(diào)節(jié)閥由快速泄放閥及自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及單座切斷閥組成。
工作原理：儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時，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，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(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℃。

適當(dāng)?shù)牡獨鈮涸谝后w上方，會減少液體的揮發(fā)，并能阻止氧氣進入罐內(nèi)，起到避免火災(zāi)的作用。如何確定氮氣的壓力？按氮氣的使用目的可以分為以下幾種：

1.減少或抑制罐內(nèi)易燃和有毒有害液體的揮發(fā)。將以罐內(nèi)液體的蒸汽壓決定。例如生產(chǎn)過程中控制罐內(nèi)溫度為X度時，Y%的甲苯的蒸汽壓為ZPa，我們就以ZPa的氮氣充入罐內(nèi),將會達到優(yōu)良效果。

2.阻止氧氣進入，控制氧含量在爆炸極限內(nèi)。在化工類工藝設(shè)計規(guī)范中提到常壓儲罐的氣封壓力一般可取500~1000Pa，但如果罐內(nèi)的液體對環(huán)境的危害性不是太大，允許適量的揮發(fā)，且車間內(nèi)有足夠的送排風(fēng)系統(tǒng)，不會造成安全事故。我們可以降低氮氣的壓力，阻止室外氧氣進入罐內(nèi)即可。例如，根據(jù)使用經(jīng)驗，壓力設(shè)置為300Pa，初步設(shè)置好后，可以使用氧氣分析儀器進行檢測，不同的物料可以允許不同的氧氣含量（在氧氣含量低于某值時，不會出現(xiàn)燃燒等安全問題）。以罐內(nèi)允許的氧氣含量值與實際值進行不斷比較，可調(diào)整氮氣的設(shè)定壓力值。

3.氮封壓力必須小于呼吸閥的呼出壓力，小于泄爆口的泄爆壓力，避免常態(tài)下排放；小于罐的設(shè)計壓力，避免安全問題。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案氮封閥進氣量設(shè)定

氮封裝置需要達到精確控制效果，才能起到相應(yīng)的作用，因此正確的進氣量選擇至關(guān)重要。當(dāng)儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當(dāng)罐內(nèi)壓力升至高呼吸閥呼出壓力設(shè)定值時，通過呼出口向外界釋放。當(dāng)儲罐出液閥開啟放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，氮封閥需要及時開啟，向儲罐內(nèi)注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，升至設(shè)定的氮封壓力，如果氮封閥不能及時補充氮氣，將造成罐內(nèi)負壓，外界的氧氣會進入罐內(nèi)，引發(fā)安全隱患。

氮封與人孔、清洗孔的連鎖

罐在使用過程中，根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，不可避免的存在打開人孔、清洗罐口或其他調(diào)整口的操作，因為罐內(nèi)設(shè)定有一定壓力的氮氣。以人孔為例，在開啟時，為避免氮氣撲面，造成窒息。需要設(shè)置相關(guān)聯(lián)鎖，方案為在人孔上安裝1個接近開關(guān)。

當(dāng)人孔打開時，接近開關(guān)輸出開關(guān)量信號，傳送給PLC, PLC輸出信號給氮封閥前的電磁閥，電磁閥動作，關(guān)閉氮氣。

呼吸閥的壓力設(shè)定與呼吸量選擇

呼吸閥的呼出壓力必須大于氮封壓力，才能確保氮氣留在罐內(nèi)，但為避免氮封閥頻繁動作，呼出壓力一般取氮封壓力的2~3倍為宜。

吸入壓力可根據(jù)罐的耐壓情況設(shè)計，一般常壓罐可設(shè)計為-500Pa以下，在氮封閥正常使用時，罐底出料過程中，呼吸閥也不需要吸入空氣，只有在氮封閥故障時，才會有吸入。

呼吸閥的呼出流量在考慮罐內(nèi)液體汽化的同時，還要考慮氮封閥異常情況下不能正常關(guān)閉的流量，以避免罐內(nèi)積壓。

泄爆閥的設(shè)定

選擇泄爆閥，除考慮最基本的泄放壓力-泄爆溫度-泄放量-計算泄放口徑外，還需要考慮爆破片的形式，盡量選擇爆破時不產(chǎn)生碎片，不產(chǎn)生火花的爆破片。同時需要選擇爆破片的材質(zhì)，確保不與罐內(nèi)物料產(chǎn)生反應(yīng)。推薦將泄爆閥的泄放口接出室外，并配以阻火器，避免二次事故。

罐內(nèi)液位與溫度的控制

使用溫度及液位傳感器監(jiān)測罐內(nèi)的溫度與液位，確保罐內(nèi)液體在攪拌或分散過程中，不會出現(xiàn)高溫或高液位，避免異常事故。部分攪拌設(shè)備，因為攪拌軸過長或槳葉的機械設(shè)計問題，還不允許空罐攪拌，所以還需要避免低液位。

溫度的測量通常采用熱電偶類傳感器。如果罐內(nèi)液體太黏，與傳感器接觸會難以清洗，導(dǎo)致傳感器不準，則需要考慮給傳感器制造夾套，使用導(dǎo)熱介質(zhì)，對于測量精度要求不高的場合，也可以在夾套內(nèi)設(shè)計彈簧片壓接。

液位傳感器的選型，應(yīng)依據(jù)罐內(nèi)液體特性及報警點的數(shù)量。可以與液體接觸的，只設(shè)置1個報警點的，可選用音叉、浮球等液位開關(guān)。需要設(shè)置多個報警點的，如高液位、低液位和超高液位等，則需要選用可以輸出模擬量的傳感器，如壓差式液位傳感器、磁翻板液位傳感器等。無法與液體接觸的，需要使用超聲波、管腳重量傳感器等裝置監(jiān)測罐內(nèi)液位或通過液體比重，換算罐內(nèi)液位。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案設(shè)備儀表的選型要點

微壓氮封裝置的特點

微壓氮封裝置宜使用大膜片并采用導(dǎo)向閥兩級調(diào)節(jié)型式，便于微小壓力的調(diào)節(jié)。

微壓氮封閥主要由兩個依次運行的獨立閥門構(gòu)成。由感應(yīng)到的攪拌罐內(nèi)壓力控制導(dǎo)向閥 (A) 繼而控制主閥 (B) 的開與關(guān)，主閥控制惰性氣體供應(yīng)流入攪拌罐內(nèi)。導(dǎo)向閥的主要組件是壓力感測室 (C) 和可以上下移動的壓力平衡閥 (D)。主閥有一個可以移動以控制氣體進入攪拌罐的活塞 (E)。

導(dǎo)向閥中感應(yīng)到的壓力，與距離氮封閥接口足夠遠的遠程測感管 （F）相連，一般距離可設(shè)為600mm以上，這樣閥門接口就不會受到進入罐內(nèi)氣流的影響。將感應(yīng)到的罐內(nèi)壓力（J）引到測感隔膜 （K）下側(cè)，這樣壓力會增加，而頂部氣壓（L） 和設(shè)定彈簧 （M） 會向下推。在罐內(nèi)壓力降到低于設(shè)定壓力（由設(shè)定彈簧的初始壓縮固定）時，連接到測感隔膜的限位（N）將向下推壓力平衡閥，致使導(dǎo)向閥打開。壓力平衡閥稍移1in，通過讓氣流經(jīng)過兩個閥座并流出導(dǎo)向閥排氣裝置 （O）空出頂部調(diào)節(jié)室。這樣主閥中的活塞將打開以允許氣體流入攪拌罐內(nèi)。在頂部壓力（P）與入口壓力相等時，該活塞通常處于關(guān)閉狀態(tài)，這是因為頂部壓力處暴露的面積比入口壓力處暴露的面積大。然而，頂部壓力的大幅下降，會導(dǎo)致入口壓力將活塞推開。進入攪拌罐的氣流使罐內(nèi)壓力上升至高于設(shè)定壓力時，將向上推動測感隔膜，以便限位和壓力平衡閥上升（由壓力平衡閥下面的彈簧壓力作用）至壓力平衡閥重新密封。在壓力平衡閥重新密封時，頂部壓力將重新上升到入口壓力，并再次將活塞推動至關(guān)閉狀態(tài)，從而關(guān)閉流向罐內(nèi)的氣流。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案呼吸閥與阻火器的配套

呼吸閥宜與阻火器配套，避免罐內(nèi)異常情況時，罐內(nèi)產(chǎn)生的火星通過呼吸閥出口擴散到車間內(nèi)。阻火器性能應(yīng)符合GB 979規(guī)定，阻火層應(yīng)選用在使用條件下耐腐蝕的不銹鋼材料。阻火層內(nèi)連接處的墊片應(yīng)采用不燃性材料。

氧氣分析儀器的選配

選擇氧氣分析儀的基本原則為：測量準確、便于取樣、便于安裝維護、不受環(huán)境及背景氣體干擾等。

一般情況下檢測氣體要經(jīng)過儀表取樣系統(tǒng)的過濾、干燥和減壓等環(huán)節(jié)處理，才能進入分析儀。本文中攪拌罐內(nèi)為微正壓，因此需要選配取樣泵，抽取罐內(nèi)的微壓氣體，壓縮后送至儀器內(nèi)部。需要考慮背景氣體的干擾，如熱磁式氧分儀與磁力機械式氧分儀存對含有NO和NO2等磁化率較高的氣體檢測不準。氧化鋯氧分析儀對含有H2和CO等還原性氣體敏感，會導(dǎo)致檢測值偏低。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案控制元件&儀表安全

在工藝安全設(shè)計中，控制元件和執(zhí)行器及儀表的選型，須考慮如下因素。

故障安全設(shè)計。攪拌罐的進料及出料閥門采用自動或遠程控制時，如罐內(nèi)液體有毒有害，在緊急情況下，不能與外界接觸，宜采用常閉型。當(dāng)控制用氣源或電源切斷時，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，避免緊急情況時罐內(nèi)有毒有害液體流出。

冗余安全設(shè)計。在DCS系統(tǒng)中，通常采用冗余技術(shù)來獲得系統(tǒng)的可用性，安全儀表系統(tǒng)也不例外。前文中提到了攪拌罐使用液位開關(guān)或液位計來監(jiān)視罐內(nèi)液位，但當(dāng)罐內(nèi)攪拌速度快，或產(chǎn)生高溫高壓時，會給液位測量帶來誤差。例如罐內(nèi)液位傳感器實測液位為4.0m，攪拌轉(zhuǎn)速大于設(shè)定轉(zhuǎn)速（例如500r/min），頁面會產(chǎn)生較大波動，用于控制的液位輸入按實測值增加給定值（例如0.2m）計算，最終為4.2m。

信號及故障報警，宜采用聲光一體型，并且在現(xiàn)場及上位機旁同時設(shè)置報警。

遵循防爆標準，盡量使用Ex ia和Ex ib本質(zhì)安全型儀表，正常工作狀態(tài)下以及電路中存在一起故障時，電路元件不發(fā)生燃爆炸。在ia型電路中，工作電流被限制在100mA以下，適用于0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)，在ib型電路中，工作電流被限制在150mA以下，適用于1區(qū)和2區(qū)。

化工攪拌罐氮封裝置閥門壓力設(shè)計方案小結(jié)

本文通過對攪拌罐上各項安全裝置進行分析。重點簡述了氮封裝置設(shè)計、泄爆裝置設(shè)計、安全儀表選型等，便于化工企業(yè)工藝設(shè)計及設(shè)備安裝工作人員逐步掌握攪拌罐的PSM。總之，自力式氮封閥作為一種常用的氣體控制設(shè)備，在石油、化工、電力等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求選擇適合的型號和規(guī)格，并嚴格按照使用說明書進行安裝、調(diào)試和維護，以保證閥門的安全、穩(wěn)定運行。

儲罐氮封系統(tǒng)裝置(氮封閥泄氮閥呼吸閥)是一套自力式微壓力控制系統(tǒng)，主要用于保持容器頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接觸，防止物料揮發(fā)，被告氧化，以及容器的安全。氮封裝置特別適合用于各類大型儲罐的氣封保護系統(tǒng)。氮封裝置產(chǎn)品具有節(jié)能，動作靈敏，運行可靠，操作與維修方便等特點，氮封裝置廣泛應(yīng)用于石油，化工等行業(yè)，產(chǎn)品特點無需外加能源，在無電無氣的場合工作。

當(dāng)罐內(nèi)壓力升高超過設(shè)定值時，供氮閥關(guān)閉，泄氮閥打開(罐頂未設(shè)呼吸閥，或呼吸閥故障打不開)，將罐內(nèi)多余壓力泄放。在儲罐內(nèi)壓力降低時，泄氮閥處于關(guān)閉狀態(tài)，供氮閥打開，向罐內(nèi)注氮氣。供氮閥閥前壓力較好在2 .5Mpa 以下，現(xiàn)場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一只自力式壓力調(diào)節(jié)閥將壓力減至1 Mpa 以下，以提高可靠性和使用效果。特點： 氮封裝置的供(泄)氮壓力設(shè)定方便，可在連續(xù)生產(chǎn)的條件下進行。在設(shè)定壓力范圍內(nèi)，如從1-50KP，100mm H20 需調(diào)整到50mm H20 ，可通過調(diào)節(jié)供氮閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，改變彈簧的力，即可達到需要新設(shè)定的工藝值。