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，以及防止設備腐蝕。氮封系統通常被設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(jìn)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(lèi)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，從而產(chǎn)生所需的空氣。無(wú)論是為延長(cháng)存放時(shí)間而在保護氣體條件下進(jìn)行食品包裝，還是為降低爆炸風(fēng)險而減少焊接作業(yè)室內的氧氣濃度，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(dòng)運輸；
• 焚燒爐/火炬進(jìn)料。

出于經(jīng)濟因素以及可用性考慮，最常見(jiàn)類(lèi)型惰性氣體為氮氣。

氮封工藝
防止儲罐等容器出現過(guò)壓或負壓的最簡(jiǎn)單方法是在容器頂部設置開(kāi)口。在這種情況下，在向容器內注入產(chǎn)品時(shí)，任何的多余空氣或氣體可自由離開(kāi)容器；相反當產(chǎn)品排出時(shí)，空氣可流入容器內。此類(lèi)系統還可因溫度波動(dòng)而使容器出現“透氣”現象，這通常會(huì )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(jìn)入儲罐內的空氣可能會(huì )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(shí)，爆炸性氣體/空氣會(huì )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(shí)出現過(guò)壓，更為重要的是避免在排放產(chǎn)品時(shí)出現真空。大型儲罐尤其無(wú)法承受低壓。

氮封系統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(shí)現這一結果的方法之一是連續充入氮氣，這是一種相對簡(jiǎn)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(jìn)的做法是基于壓力的氮封工藝。一般來(lái)說(shuō)，此類(lèi)氮封系統由下列組件構成：

• 一只在任何時(shí)候需要時(shí)允許惰性氣體進(jìn)入儲罐的氮封閥或調節器；

• 一只允許頂部空間氣體流出儲罐的通風(fēng)裝置閥或蒸氣回收閥。

• 一只用于防止儲罐出現過(guò)壓或真空的安全壓力/真空泄放閥（后者可導致儲罐內爆，這種風(fēng)險會(huì )隨著(zhù)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(huì )在頂部空間體積變小時(shí)打開(kāi)，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(shí)，覆蓋調節器將會(huì )打開(kāi)，并向儲罐頂部空間充氮，避免壓力不足。保持恒定表壓可確?？諝庖约把鯕獠粫?huì )進(jìn)入儲罐。溫度與天氣條件的變化意味著(zhù)儲罐需要連續通氣。

風(fēng)險
設計或維護不當的氮封系統有可能導致嚴重事故發(fā)生。如果說(shuō)所有的氮封系統均會(huì )出現這樣或那樣的泄漏則并不言過(guò)。由于其結構復雜，帶有活動(dòng)組件、包裝與密封件的閥門(mén)容易發(fā)生故障。出現故障的壓力變送器會(huì )記錄錯誤的頂部空間壓力，從而導致氮氣消耗過(guò)高。當氮封閥無(wú)法充分打開(kāi)時(shí)，氮氣的流入量將會(huì )變得過(guò)低，從而導致頂部空間壓力下降，進(jìn)而造成儲罐內爆或者空氣泄漏至儲罐當中。如前所述，這些情況會(huì )對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據存儲產(chǎn)品的不同，還會(huì )大大提高發(fā)生爆炸的風(fēng)險。

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