某厂区生产系统卸氨池处理能力分析

2015-11-27赵宝剑王宝记唐红飞

化工管理 2015年28期

关键词：氨水厂区氨气

赵宝剑王宝记唐红飞

（1.中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200030；2.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉 430074）

某厂区生产系统卸氨池处理能力分析

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（1.中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200030；2.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉 430074）

液氨作为一种对大气危害较小的制冷剂，已逐步取代氟利昂被广泛用于各制冷行业。本文通过分析氨气在水中的溶解特性，在理论假设的前提下，以某厂区生产系统为研究对象，分析生产系统安全运行情况下卸氨池的处理能力。

卸氨池；溶解性；生产系统；氨气

0 引言

本文结合理论计算与实际生产的需要，计算卸氨池的最佳注水量以及理论上安全的一次最大注氨量，为整个厂区安全生产提供理论指导。

1 氨的溶解性

氨气在常温常压下为无色有毒的气体，具有特殊的恶臭气味，比空气轻。氨气极易溶于水，该溶解过程是一个化学变化的过程，在溶解过程中生成氨水，同时放出热量。虽然氨水的密度随浓度的变化而变化，但饱和浓度下氨水的密度波动较小，在一个标准大气压、温度为20℃时，饱和氨水的密度约为0.9g/cm3。

2 卸氨池的处理能力分析

2.1 判别标准

氨具有毒性，当泄漏的氨的量达到一定浓度，会对周围人员造成严重伤害。因此，有必要对卸氨池的处理能力进行分析。主要考虑以下两个方面的问题：

（1）在某种特定情况下，氨系统注入的氨完全泄漏时，卸氨池内的水能否将泄漏的氨完全吸收；

（2）卸氨池内的水将氨气吸收后，质量增大，形成的氨水溶液密度比水小，因而体积变大，需比较吸收后氨水溶液的体积与卸氨池的容积，判断氨水是否会从卸氨池溢出。

2.2 假设条件

考虑到水吸收氨气的过程复杂，受多种因素的影响，在对卸氨池的处理能力进行分析时，针对各因素对吸收过程的影响程度作如下假设：

（1）某生产系统或者某一设备注入的氨发生完全泄漏；

（2）通过卸氨管道进入卸氨池内的氨气在氨水未达到饱和浓度时能够及时被吸收（即只要卸氨池内的氨水没有达到饱和浓度，氨气就能及时被吸收不会跑掉）；

（3）氨水属于弱电解质，而电离本身是一个相当微弱的过程，因此，计算过程中不考虑氨水的电离；

（4）虽然氨气溶于水的过程会放出热量，但考虑到卸氨池易与外界发生热交换，传热过程远比化学反应需要的时间长，因此，卸氨池内的氨水实际温度变化不会太大，且选取的计算温度20℃高于当地的平均气温17.9℃，因此不考虑卸氨池内温度变化的影响；

（5）假设当地的气压为一个标准大气压；

（6）假设当地的气温为20℃。

3 实例分析

某厂区生产系统一次注氨量为22.22t，为保证整个系统安全运行，当系统中的氨发生泄漏时，氨气通过卸氨管道流向卸氨池，被卸氨池内的水吸收。卸氨池是边长为4m的正方体，容积为64m3，一次注水量一般为整个卸氨池总容积的70%，注水体积约是45m3，卸氨池内水面高度约为2.8m。氨气经一个6寸（即直径为150mm）地下管道到达卸氨池内被水吸收，管道在水面以下，距卸氨池底部2m。卸氨池用边长约为0.8m的正方形井盖封盖，与大气连通。

（1）卸氨池内的水能否将生产系统中注入的氨气全部吸收

在常温20℃、一个标准大气压下，质量为1000g水能溶解约535g氨气。整个生产系统运行的氨m0=22.22t＜mNH3=24.07t，即卸氨池内的水理论上吸收氨气的质量大于整个生产系统内运行的氨量，所以，卸氨池能将极端情况下泄漏的氨完全吸收。

（2）氨水溶液是否会从卸氨池内溢出

卸氨池内的水将氨气吸收后，卸氨池内溶液质量增大，密度变小，导致卸氨池内溶液的体积变大。计算将氨气完全吸收后卸氨池内溶液的体积时，为排除溶液密度变化的影响，提高计算的准确性，把溶液看成两部分，一部分是饱和氨水溶液，体积记为V1；另一部分是水，体积记为V2。

要将22.22t的氨气完全吸收，需消耗纯水的质量为m1。