化工液體儲罐閥門選型原則

液體化工品的儲存性質與石油類產品不相同，而且液體化工品種類繁多，且需求量不如石油類產品多，故液體化工品儲罐的單罐容量也較小。由于液體化工品的性質的特殊性，在化工品儲罐設計時，儲罐的設計參數、材料、結構形式和儲罐附件的設計選用也不同于石油類產品儲罐。化工儲罐是石油化工裝置和儲運系統設施的重要組成部分，化學品儲運罐區中化學品數量大、種類多，而且大多為易燃易爆、有毒有害的介質，一旦發生事故，將給人民生命和財產安全造成嚴重危害或者威脅。近年來，我國化學品罐區多次發生泄漏、火災或爆炸事故，其中有些事故造成了重大的社會影響，暴露出部分企業在安全管理、日常運行、安全設計等方面仍存在突出問題。因此，設計中做好儲罐的安全設計是非常有必要的，本文就將對化工儲罐幾個常用安全附件設置進行簡要論述。

第一、化工液體儲罐閥門選型原則儲罐結構形式
對于石油類產品儲罐，常用的儲罐形式有拱頂儲罐、內浮頂儲罐、外浮頂儲罐等。由于液體化工品儲罐單罐容量一般較小，不采用外浮頂儲罐，在儲罐結構形式上，也有一定的特殊結構。
1、拱頂氮封結構
對于下列特性的化工品儲罐，常設置儲罐氮封保護系統。
（1）毒性較大，對環境污染較大的物料；
（2）吸水性較強，容易造成物料水分增加的物料；
（3）對氧氣比較敏感，容易氧化的物料；
（4）閃點較低，危險性較大的物料。

氮封保護系統，是指在物料與罐頂之間的空間內充入氮氣，儲罐內維持一定的壓力（正壓）。當儲罐內的介質被泵抽出或由于外界溫度降低時，該系統可以自動補入氮氣，防止外界空氣進入。當向儲罐內充液或由于外界溫度升高使儲罐內壓力高于氮封壓力時，可以通過呼吸閥自動排放。為安全考慮，一般在罐頂部設置有緊急泄放人孔。儲罐設置氮封保護系統，可以有效的隔絕空氣，從而使物料不接觸空氣中的水分和氧氣，控制物料的含水率及氣相空間的含氧量，防止物料吸水和燃燒或爆炸，還可以防止物料變質。同時，氮封保護系統可以維持罐內的正壓，可以減少物料的小呼吸損耗。
2、內浮頂氮封儲罐
部分化工品易燃易爆的同時，毒性程度也為極度或高度危害，如苯、丙烯腈、環氧氯丙烷等介質，此類化工品可采用內浮頂加氮封結構儲罐。內浮頂加氮封保護系統可進一步減少有毒氣體揮發至大氣中。內浮頂加氮封結構是指在內浮盤至罐頂的空間內充入氮氣，使之保持一定的氮封壓力。與常規成品油內浮頂儲罐相比，氮封結構的內浮頂儲罐無罐頂或罐壁通氣孔，而在罐頂部設置呼吸閥，阻火器等。內浮頂氮封儲罐可采用廢棄回收，將呼吸閥呼出氣體進行回收處理，防止有毒氣體進入大氣，污染環境。

3、低壓儲罐
在許多情況下，為了減少低沸點儲液在儲存時的蒸發損耗，常需提高儲罐的儲存壓力。 目前，國內立式圓筒形儲罐設計標準主要有SH 3046-1992《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規范》、GB 50341-2003《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》。這兩個規范均規定設計壓力不大于6KPa。當儲罐設計壓力大于2KPa而小于6KPa時，在罐壁計算時應考慮氣壓對罐壁厚度的影響。對于儲罐儲存壓力大于6KPa的儲罐，需根據API620《大型焊接低壓儲罐設計與建造》進行設計計算。對于低壓儲罐設計計算，主要是對抗壓圈、罐壁計算、錨栓設計等方面內容。
抗壓圈的設計主要是通過計算總環向力，確定所需的承壓區域面積，選擇推薦的承壓圈結構，計算所選結構的承壓區域面積，使其大于所需的面積。低壓儲罐罐壁厚度可通過罐體自由體分析計算罐壁經向、周向單位內力，進而通過公式計算確定罐壁厚度。錨固的設計，應根據外界載荷確定升舉力，判斷是否大于罐頂、罐壁及其所支撐的構件的總重，確定是否設置錨固裝置。

1 化工液體儲罐閥門選型原則呼吸閥
1.1 呼吸閥作用及選用原則
呼吸閥的作用：呼吸閥是用于降低儲罐內揮發性液體蒸氣損耗并用來保護儲罐不受超壓或真空破壞的安全設施，同時也有利于減少氣體向外散發。
呼吸閥選用原則：①介質閃點小于60 ℃的儲罐，通常應設置呼吸閥；②設置了氮封的儲罐，通常應設置呼吸閥；③可燃介質呼吸閥應配置阻火器，但設置了防火型呼吸閥時除外；④呼吸閥的大小，應按儲罐最大進出液量來確定，進出液量大時可選用兩個呼吸閥。

1.2 呼吸閥開啟壓力
通氣過程中，當呼吸閥的閥盤呈連續“呼出"或“吸入"狀態時的壓力稱為呼吸閥的呼氣開啟壓力或呼吸閥的吸氣開啟壓力。呼吸閥開啟壓力范圍通常為-265～+1 765 Pa。
1.3 呼吸閥的安裝
呼吸閥應安裝在儲罐頂的高點，通常設置在罐頂中心。有毒介質儲罐呼吸閥排氣口不應直排大氣，應集中處理或回收；易燃介質儲罐呼吸閥排氣口設置應符合安全要求。當儲罐所在地區最冷月環境平均溫度低于或等于0 ℃時，呼吸閥應有防凍功能或者應采取防凍措施。在環境溫度下介質有結晶可能時，呼吸閥應采取防止結晶的措施。

2 化工液體儲罐閥門選型原則阻火器
2.1 阻火器作用及安裝
阻火器是一種能夠通過氣體、具有許多細小通道或縫隙的材料組成的阻火元件。火焰進入阻火器會被元件分成許多細小的火焰流，由于傳熱或器壁效應，造成火焰熄滅。易燃、可燃液體儲罐呼吸閥上游應設置阻火器。需要注意的是，應根據介質在實際工況下的MESG 值和火焰傳播速度來選擇合適規格的阻火器，這些數據可從工藝數據表中查到，若缺少資料，則需要進行實際測試得出相關數據。
當儲罐所在地區最冷月環境平均溫度低于或等于0 ℃時，阻火器應有防凍功能或者應采取防凍措施。在環境溫度下介質有結晶可能時，阻火器應采取防止結晶的措施。

2.2 阻火器分類
阻火器按性能分為阻爆燃型阻火器和阻爆轟型阻火器。阻爆燃型阻火器用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延；阻爆轟型阻火器用于阻止聲速傳播的火焰蔓延。按安裝位置不同阻火器又分為管端型和普通型阻火器。阻火器按結構分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網型阻火器、液封型阻火器和波紋型阻火器，其中，應用最多的是波紋型阻火器。

3 化工液體儲罐閥門選型原則液壓安全閥
3.1 液壓安全閥的作用與設置
液壓安全閥也是儲罐一個重要的安全附件，在寒冷地區不能保證呼吸閥時刻正常工作時，應考慮設置液壓安全閥。液壓安全閥開啟壓力高出呼吸閥開啟壓力5%～10%。液壓安全閥是在呼吸閥出現故障時保證儲罐不超壓的第二重安全設施，安全閥中心管應通過法蘭和阻火器連接，防止火花進入儲罐。其開啟壓力范圍通常為-490～+1 960 Pa。

3.2 液壓安全閥的使用與維護
在工作過程中，會出現液封油揮發的情況，因此，在經過一段時間后，應定期檢查液壓安全閥的工作情況，重點檢查閥體有無泄漏以及液封油高度是否符合規定，否則應進行閥體加油，同時應檢查液封油是否合格、封口網是否完好無損等，確保液壓安全閥能正常工作。

4 化工液體儲罐閥門選型原則泄壓人孔
4.1 泄壓人孔的作用
泄壓人孔也稱緊急泄壓人孔，是石油化工儲罐設計中經常采用的安全設施。泄壓人孔一般與呼吸閥配對使用，在呼吸閥正常工作情況下，泄壓人孔基本保持密封狀態，儲罐處于正常壓力。當因意外原因造成儲罐內部急劇超壓時，若單獨靠呼吸閥滿足不了儲罐緊急泄壓的要求，泄壓人孔的泄壓蓋自動頂開，進行緊急泄壓，使罐內壓力保持正常；或者當儲罐不論何種原因發生火災或爆炸時，應保證介質先從罐頂泄放，以確保罐體不被破壞，緊急泄壓人孔可以起到儲罐在事故狀態下的緊急泄壓作用，可以避免儲罐罐底板焊縫被撕裂，以保護儲罐內介質不向外泄漏。

4.2 泄壓人孔設置原則
國家標準《石油化工企業設計防火標準》（GB 50160—2008）規定了采用氮氣或其他氣體氣封的甲B 和乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓設備，氣封儲罐在設計中通常在罐頂部設置泄壓人孔。
5 罐頂人孔、透光孔
5.1 化工液體儲罐閥門選型原則罐頂人孔
罐頂人孔安裝在儲罐罐頂，主要由短節、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成。罐頂人孔一般為DN500、DN600、DN750，作為儲罐檢修的人員進出通道。罐頂人孔多采用常壓人孔，人孔應設置在方便進出罐的位置，并且應避開罐內附件設施。

5.2 化工液體儲罐閥門選型原則透光孔
透光孔同樣由短節、法蘭、法蘭蓋、墊片及緊固件等組成，一般為DN500，用于儲罐安裝和檢修時的采光和通氣。透光孔應設置在罐頂距離罐壁1 m 左右位置處，小型儲罐只設置一個通光孔時，應把通光孔安裝在罐頂梯子及操作平臺附近，大型儲罐設置兩個或者兩個以上透光孔時，可以沿罐頂圓周均勻進行布置。透光孔宜與人孔相對設置，但是應保證至少有一個透光孔是安裝在罐頂梯子及操作平臺附近的。

6化工液體儲罐閥門選型原則 氮封閥
6.1 氮封閥的作用與設置
化工裝置儲罐多為易揮發介質，通常會設置氮封以減少有毒或易燃介質的揮發；同時氮封也阻止了外部空氣進入設備內部，從而避免空氣與罐內介質混合達到爆炸極限，保證了儲罐的安全運行。氮封閥是控制罐內氮封壓力的一種閥門。
6.2 氮封閥的應用優勢
氮封閥是用來調整儲罐內壓力的一種自力式調節閥門，它采用壓力平衡先導式，供氣壓力不會影響閥門動作設定值。氮封閥具有傳統的自力式調節閥門的優點，同時也克服了一般自力式調節閥容易受儲罐壓力波動影響的缺點，在儲罐氮封系統中具有明顯的應用優勢。

7 化工液體儲罐閥門選型原則靜電接地設施
7.1 靜電接地設施的作用
石油化工儲罐多為易燃易爆介質，在裝卸、運輸、生產、檢查等過程中都有可能產生靜電，靜電有可能直接導致發生火災甚至爆炸，造成生命和財產的重大損失。防止靜電的措施有安裝靜電接地設施、添加抗靜電劑、控制介質流速等，辦法就是安裝靜電接地設施。
7.2 靜電接地設施的設置
儲罐接地用的金屬接地板截面不宜小于50 mm×10 mm，長度一般大于110 mm。如果設備有保溫層，接地板應伸出保溫層外110 mm。接地板材質通常采用不銹鋼。儲罐直徑大于等于2.5 m或容積大于等于50 m3時，接地點不應少于2 處，接地點應沿著設備圓周均勻布置，同時間距不大于30 m。

8 化工液體儲罐閥門選型原則壓力、溫度、液位測量儀表
8.1 壓力測量儀表
化工儲罐應設置壓力測量就地指示儀表和壓力遠傳儀表。壓力測量就地指示儀表與壓力遠傳儀表分別各用一個管口，就地指示儀表的作用是可以把現場儲罐的壓力與DCS 遠傳壓力進行對照，防止遠傳控制系統發生故障而造成超壓或負壓的危險。壓力表安裝位置應能保證儲罐在最高液位時，壓力表仍能準確測量氣相壓力，同時應便于觀察和維修。

8.2 溫度測量儀表
化工儲罐應設置溫度測量儀表，如果介質在儲存過程中需要達到一定溫度或工藝采取了蒸汽或熱水盤管加熱以防止罐內介質結晶等時，就需要同時對儲罐加設溫度報警設施，以防止超溫或低溫時事故的發生。儲罐溫度計宜安裝在距罐底1 m 左右位置。
8.3 液位測量儀表
儲罐應考慮設置兩套液位測量裝置，即一套遠傳液位計和一套就地液位計，就地液位計不得選用玻璃管液位計，當儲罐所在地區最冷月環境平均溫度低于或等于0 ℃時，液位計應采取防凍措施。設計中應考慮將儲罐的液位、溫度、壓力測量信號統一傳送至控制室集中顯示，便于遠傳監控管理，在儲罐工作參數異常時，能夠及時發現并處理。

第四、化工液體儲罐閥門選型原則結論
1、對于液體化工品儲罐，根據介質特性、毒性程度要求來決定化工品儲罐的結構形式。
2、化工品儲罐材料選擇時，應根據介質的腐蝕性、毒性程度及潔凈度要求來確定化工品儲罐主要鋼板、浮盤及浮盤密封的材料。
3、化工品儲罐常設計倒錐底及單面斜底結構，來提高儲存質量。