氮封设计中氮气供气量计算方法的研究.docx

氮封设计中氮气供气量计算方法的研究徐顶旺*江西省化学工业设计院 南昌330002摘要为更合理计算氮封系统中的供气量，结合工程实例，介绍氮封系统的组成和氮气供气量计算方法，该方法可在一定条件下，减少氮气供气量、降低设备投资和运行成本。关键词 氮封设计中氮气供气量计算方法的研究 徐顶旺* 江西省化学工业设计院 南昌 330002 摘要 为更合理计算氮封系统中的供气量，结合工程实例，介绍氮封系统的组成和氮气供气量计算方 法，该方法可在一定条件下，减少氮气供气量、降低设备投资和运行成本。 关键词 氮封设计 供气量 计算方法 在石 油 化 工 和精细化工生产中，经 常 使 用 储 罐储存大多 属 于 易 燃、易 爆 的 介 质，为 防 止 其 和 氧气接触，避 免发生燃烧爆炸，一般会用氮气作 为储罐的保 护 气 体，即 被 称 为 氮 封。氮 封 压 力 一 般维持在 0. 2 ～ 1kPa 之间。 给出了如下计算方法: 储罐气封装置的供气量应不小于由于泵抽出 储罐内液体所需要补充的气体 量和外界气温变化 而产生的储罐内气体热胀冷缩 所需补充的气量之 和。即: ( 1) ( 2) ( 3) Q1 为泵抽出储罐 Q = Q1 + Q2 Qi = Qpo + Qt Qo = 1. 07 Qpi + 0. 6Qt 式中，Q 为氮气消耗量，m 1 氮封系统的组成 在工程中，氮 封通常和呼吸阀配合使用， 完 3 / h; 整的氮封系统一般由氮封阀、 带阻火器呼吸 阀、 液压安全阀、压力检测仪表组成。见图 1。 3 内液体所需要补充 的 气 体 量，m ( 泵 的 最 大 流 / h 量，由工艺设 备 选 型 决 定 ) ; Q2 为外界气温变化 而产生 的储罐内气体热 胀冷缩所需补充的气量， m3 / h ( 在计 算 储 罐 呼 气 量 时，必须确定设计压力 的基准值，取基准压力为 353Pa) Qi 为需吸入的 全部气 量，m3 / h; Qo 为 需 呼 出 的 全 部 气 量， m3 / ; h; Qpo 为泵的 最 大 抽 液 量，m3 / h; Qpi 为 泵 的 最 大抽液量，m3 / h; Qt 为适应温度变化造 成 储 液 蒸 汽压波动，所 需 储 罐 小 呼吸的必要通气量，m3 / h ( 储罐容量小于 3200m3 时，Qt = 0. 178V; 储罐容量 大于 3200m3 时，Qt = 0. 61S) ; V 为储罐最大容量， m3 ; S 为储罐管壁和罐顶表面积之和，m2 。 上述公式计算的气量可以允许罐内气体每小 时温度变化 37. 8℃ ，且偏于保守［2］。 常用 储 罐 因 外 界气温变化所需的供气量见 表 1［2］。 图 1 氮封系统组成示意 当储存毒性较大的物料时，为 满 足 环 保 及 安 全要求，还应 选 用 带呼出接管或呼吸双接管的呼 吸阀，如图 1 中虚线部分。 2 氮封工作原理 当储罐内的物料被泵抽出或由于外界温度降 低，储罐内气 体 冷 凝 或 收 缩，并使罐内压力下降 到设定值时，氮 封 阀 打 开，将氮气减压后送入储 罐，待达到设定值时，氮封阀关闭。反之亦然。 4 实例 在温差变 化 比较温和的地区， 采 用 隔 热、 缓 冲罐调峰等 措 施 后，可减少氮封用氮量，从 而 节 省设备投资。 江西某化工厂建设的 3000m3 丙烯腈罐区，设 3 供气量计算 在 《石油化工设计手册》 中，对 储 罐 呼 吸 量 * 徐顶旺: 工程师。2005 年毕业于青岛科技大学获硕士学位。现从事化工设计工作。联系电话: hoo. com. cn。E － mail: xdw1025 @ ya- 14化工设计 2012，22( 5)CHEMICAL ENGINEERING DESIGN表 1 气温变化储罐气封装置需气封气量表表 2 丙烯腈液体在 273K 14 化工设计 2012，22( 5) CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 表 1 气温变化储罐气封装置需气封气量表 表 2 丙烯腈液体在 273K － 318K 之间的密度 产生的丙烯腈液相体积变化而引起的呼吸量为: 3 Q22 = 750 × ( 1 － 784. 0 /789. 8) = 5. 52 m / h 4. 1. 3 气体体积 由温度变化导致的气体体 积 变 化 ( 取 存 液 量 为储罐容积的 50% 计算) 为: Q23 = nR( T1 － T2) / P = 13. 6 m3 / h 有两台 1500m3 丙烯腈储罐，装车泵和卸车泵的流 量均为 40m3 / h。当地平均气温 17. 5℃ ，绝对最高