工業(yè)制氮機氮封功能

工業(yè)制氮機氮封是一種向儲存容器與反應器的頂部空間填充惰性氣體的工藝，通常用于保護內(nèi)部成分因存在氧氣而發(fā)生爆炸、降解或者聚合，以及防止設(shè)備腐蝕。氮封系統(tǒng)通常被設(shè)計成可在高于大氣壓力的條件下運行，這樣可防止外部空氣進入容器當中。由于許多工藝與應用不希望存在空氣中的氧氣與濕氣，因此從（石油）化工與食品和飲料到制藥與純凈水制造，許多行業(yè)采用氮封工藝。

惰性化具有類似用途，但卻不僅限于儲罐與反應器。將一種惰性氣體注入任何的封閉空間內(nèi)，從而產(chǎn)生所需的空氣。無論是為延長存放時間而在保護氣體條件下進行食品包裝，還是為降低爆炸風險而減少焊接作業(yè)室內(nèi)的氧氣濃度，均采用的是這種工藝。此外，該工藝還經(jīng)常在工藝設(shè)備與裝置操作中用于完整或局部惰性化，如：

• 離心機；
• 研磨機；
• 攪拌機；
• 流化床干燥器；
• 料倉；
• 氣動運輸；
• 焚燒爐/火炬進料。

出于經(jīng)濟因素以及可用性考慮，最常見類型惰性氣體為氮氣。

氮封工藝
防止儲罐等容器出現(xiàn)過壓或負壓的最簡單方法是在容器頂部設(shè)置開口。在這種情況下，在向容器內(nèi)注入產(chǎn)品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產(chǎn)品排出時，空氣可流入容器內(nèi)。此類系統(tǒng)還可因溫度波動而使容器出現(xiàn)“透氣”現(xiàn)象，這通常會導致體積發(fā)生巨大變化。

然而出于多種原因，此方法并不適用于所有產(chǎn)品。進入儲罐內(nèi)的空氣可能會污染產(chǎn)品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體/空氣會在產(chǎn)品上方形成。此外，還有可能發(fā)生不良氣體與蒸氣的釋放。由于必須避免這些情況，因此需要將儲罐密封。然而，需要將儲罐存放在常壓條件下，從而避免在對其灌裝或溫度升高時出現(xiàn)過壓，更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時出現(xiàn)真空。大型儲罐尤其無法承受低壓。

氮封系統(tǒng)可確保儲罐頂部空間處于惰性空氣保護與常壓控制之下。實現(xiàn)這一結(jié)果的方法之一是連續(xù)充入氮氣，這是一種相對簡單且安全的解決方案。盡管這種方法需要少量初期投資，但由于其不斷消耗氮氣，因此操作成本很高。

較為先進的做法是基于壓力的氮封工藝。一般來說，此類氮封系統(tǒng)由下列組件構(gòu)成：

• 一只在任何時候需要時允許惰性氣體進入儲罐的氮封閥或調(diào)節(jié)器；

• 一只允許頂部空間氣體流出儲罐的通風裝置閥或蒸氣回收閥。

• 一只用于防止儲罐出現(xiàn)過壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導致儲罐內(nèi)爆，這種風險會隨著儲罐尺寸的增大而提高）

•連接管與惰性氣體氣源在該應用當中，通氣閥會在頂部空間體積變小時打開，從而將頂部空間氣體排出儲罐。當將產(chǎn)品泵抽出儲罐或者溫度下降時，覆蓋調(diào)節(jié)器將會打開，并向儲罐頂部空間充氮，避免壓力不足。保持恒定表壓可確保空氣以及氧氣不會進入儲罐。溫度與天氣條件的變化意味著儲罐需要連續(xù)通氣。

風險
設(shè)計或維護不當?shù)牡庀到y(tǒng)有可能導致嚴重事故發(fā)生。如果說所有的氮封系統(tǒng)均會出現(xiàn)這樣或那樣的泄漏則并不言過。由于其結(jié)構(gòu)復雜，帶有活動組件、包裝與密封件的閥門容易發(fā)生故障。出現(xiàn)故障的壓力變送器會記錄錯誤的頂部空間壓力，從而導致氮氣消耗過高。當?shù)忾y無法充分打開時，氮氣的流入量將會變得過低，從而導致頂部空間壓力下降，進而造成儲罐內(nèi)爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述，這些情況會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)存儲產(chǎn)品的不同，還會大大提高發(fā)生爆炸的風險。

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