微正壓氮氣保護裝置研究

摘

要：針對傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置存在的缺陷，介紹了一種新開發(fā)的微正壓氮氣保護裝置。該裝置采用模塊化設(shè)計，將氮氣高壓部分置于密閉殼體中，并增加含氧量監(jiān)測措施，減少了高壓氮氣的使用點和泄漏率。此外，氮封管道末端采取壓力監(jiān)測和補氮措施，保證了氮氣使用高峰時各點的氮氣用量，減少了低壓氮封閥的使用數(shù)量，大大降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：微正壓；氮氣保護；氮封系統(tǒng)；模塊化設(shè)計

0

引言目前，在精細化工與制藥行業(yè)的生產(chǎn)過程中，需要大量使用、儲存可燃、易燃、易爆、易揮發(fā)的有機溶劑。而這些有機溶劑的密閉存儲空間中存在的空氣量經(jīng)常達到爆炸極限，若存在火花，就會引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，導(dǎo)致人員傷亡、財產(chǎn)損失和環(huán)境污染，造成社會影響。此外，精細化工與制藥行業(yè)的生產(chǎn)過程中還涉及到可與外界空氣接觸而發(fā)生變質(zhì)或與空氣發(fā)生化學(xué)和/或生物反應(yīng)的物質(zhì)。因此，針對這些行業(yè)的生產(chǎn)特點，我們設(shè)計了一套安全、經(jīng)濟、可靠的氮氣置換及保護系統(tǒng)，從而有效避免人員傷亡、財產(chǎn)損失、產(chǎn)品污染和環(huán)境污染。

1

傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置工藝流程如圖1所示，該系統(tǒng)由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。其中，供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內(nèi)反饋微壓調(diào)節(jié)閥組成。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)壓力升至高于泄氮裝置壓力設(shè)定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮裝置壓力設(shè)定值時，泄氮裝置自動關(guān)閉。當(dāng)儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置設(shè)定值時，供氮裝置自動關(guān)閉。圖1

傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置工藝流程傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)首先需要將高壓氮氣（一般為0.4～0.8MPa）引至每個使用點，這就增加了高壓氮氣泄漏導(dǎo)致人員窒息的事故幾率，因此需在每個使用點設(shè)置氮氣含量檢測裝置。其次，由于保護容器大多屬于常壓容器，為避免容器超壓破裂，導(dǎo)致易燃、易爆液體外泄，需要在每個使用點設(shè)置安全閥或爆破片。再次，該系統(tǒng)無法保證氮氣使用高峰時各使用點的緩沖時間。最后，該系統(tǒng)在每個使用點采用氮封閥及泄氮閥，投資成本高昂。因此，該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍受到極大制約。為克服傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置存在的缺陷，筆者自主開發(fā)了一種微正壓氮氣保護裝置。該裝置適用于可燃、易燃、易爆、易揮發(fā)物質(zhì)和揮發(fā)性較強的有毒、有害、有腐蝕性物質(zhì)的使用、儲存和運輸，與傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置比較，其更加安全、可靠，并可大大降低投資成本。

2

微正壓氮氣保護裝置設(shè)計2.1

工藝流程簡述微正壓氮氣保護裝置工藝流程如圖2所示，采用模塊化設(shè)計，將各部件集成于封閉式外殼內(nèi)，僅需提供高壓氮氣以及外接安全放空管道，該氮封系統(tǒng)模塊即可自動提供穩(wěn)定的低壓氮氣。當(dāng)?shù)鈿馐褂命c容器出料時，容器內(nèi)液位下降，導(dǎo)致氣相空間壓力降低，或者容器受冷氣相空間體積收縮時，導(dǎo)致氣相空間壓力降低，氮封管道系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值，氮封閥PCV-02自動開啟工作，向使用點容器補充氮氣，待系統(tǒng)壓力增加至設(shè)定值時，氮封閥PCV-02自動關(guān)閉；當(dāng)?shù)庀到y(tǒng)管道末端壓力低于設(shè)定值，聯(lián)鎖開啟電磁閥XV-02，氮封閥PCV-03自動開啟工作，向系統(tǒng)快速補充氮氣，待系統(tǒng)末端壓力增加至設(shè)定值時，聯(lián)鎖關(guān)閉電磁閥XV-02。該模塊將氮氣高壓部分置于密閉殼體中，當(dāng)檢測到氮氣濃度超標(biāo)時，聯(lián)鎖啟動事故排風(fēng)機，聯(lián)鎖關(guān)閉高壓氮氣入口電磁閥XV-01，并將聲光報警信號傳遞至控制室，檢查并消除警報。圖2

微正壓氮氣保護裝置工藝流程2.2

主要技術(shù)條件、參數(shù)（1）高壓氮氣：通常為0.4～0.8MPa（G）的潔凈氮氣；（2）氮封閥PCV-02：400～4kPa（G）減壓系統(tǒng)；（3）氮封閥PCV-03：400～20kPa（G）減壓系統(tǒng)；（4）低壓氮氣：8kPa（G）氮氣，20kPa（G）氮氣；（5）減壓閥PCV-01：0.7MPa～400kPa減壓系統(tǒng)；（6）安全閥PSV-01：釋放壓力0.1MPa（G）；（7）電磁閥XV-02：氮封管道末端壓力低于3kPa（G）時開啟。2.3

技術(shù)特點該微正壓氮氣保護裝置充分應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)、制造業(yè)實際，采用模塊化設(shè)計，運用有效的壓力監(jiān)測和補氮措施，保證了整個系統(tǒng)的可靠性及技術(shù)的先進性和專有性。該裝置有以下技術(shù)特點和優(yōu)勢：2.3.1

適用性廣該微正壓氮氣保護裝置適用性廣，適用于可燃、易燃、易爆、易揮發(fā)物質(zhì)和揮發(fā)性較強的有毒、有害、有腐蝕性物質(zhì)的使用、儲存、運輸。2.3.2

采用封閉式殼體，安全性高該微正壓氮氣保護裝置將所有部件集中于封閉式外殼內(nèi)，封閉式外殼與事故排風(fēng)機相連，將有害氣體排至室外安全區(qū)域。高壓氮氣先經(jīng)該裝置減至低壓氮氣再到達各氮氣使用點，且在封閉外殼內(nèi)增加氧含量監(jiān)測措施，減少了高壓氮氣的使用點和泄漏率，降低了高壓危害，提高了裝置的使用安全性，克服了傳統(tǒng)氮封系統(tǒng)裝置存在的缺陷。2.3.3

有效的壓力監(jiān)測和補氮措施，可靠性強，成本低該微正壓氮氣保護裝置的管道末端采用壓力監(jiān)測和補氮措施，當(dāng)?shù)夤艿老到y(tǒng)末端壓力監(jiān)測低于設(shè)定值時，裝置向系統(tǒng)快速補充氮氣，使系統(tǒng)末端壓力增加至設(shè)定值。即使在氮氣使用高峰時，該壓力監(jiān)測和補氮措施也能保證下游各使用點氮封壓力的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質(zhì)量，較傳統(tǒng)的氮封系統(tǒng)裝置，微正壓氮氣保護裝置大大減少了氮封閥、泄氮閥、安全閥的使用數(shù)量，降低了生產(chǎn)投資成本。2.3.4

模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊該微正壓氮氣保護裝置采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，所有設(shè)備及管道儀表安裝在一個框架內(nèi)，便于制造、運輸、安裝和操作。

3

結(jié)語該微正壓氮氣保護裝置的應(yīng)用，既有助于精細化工