液氨卸车工艺技术探讨

2018-08-04李晓宁

天津化工 2018年4期

关键词：槽车球罐液氨

李晓宁

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

我公司设计的氨碱法生产纯碱项目需要使用一定量的氨，为运输及储存便利，本项目设计使用氨为液体氨，根据其状态、危险等级及运输量等因素，将液氨存储在液氨站内，液氨站拟设两个408m3的球罐。

1 液氨卸车的主要工艺方法

1.1 压缩机卸车法

该卸车系统由两台压缩机、气液分离器和两个卸车鹤管货位组成。在液氨球罐和槽车之间管道上安装液氨压缩机，用它将球罐中的氨气抽出，加压送到槽车中，使槽车中的氨蒸汽压力提高，使液氨槽车的压力高于球罐压力，在槽车和储罐之间形成约为0.3MPa的压力差，这样槽车中的液氨就被压入球罐中。该法是液氨卸车中最常用的方法，卸车比较干净，但应注意槽车中的剩余压力为0.15～0.2MPa，以避免压力下降引起空气的渗入，形成爆炸性空气混合物。

压缩机加压卸车法优点：该方法操作稳定，卸车速度快，工艺流程简单，可以同时对2个槽车进行卸车，并且生产能力较高，卸车比较干净，且不需要氨吸收制氨水系统，卸车损失小。缺点：压缩机电耗较大，且气相管中积液会对压缩机有不好的影响。

1.2 泵卸车法

该方法是在槽车和液氨罐之间安装卸车泵，通过泵将液氨输送到球罐的方法。该卸车系统主要由液氨泵、液氨卸车臂和液氨缓冲储罐构成。泵卸车由气相和液相两根管道组成。首先将液氨泵和液氨缓冲罐相连，接液相主管线，通过液氨装卸臂连接槽车；槽车通过气相装卸臂，连接气相主管线，再接氨缓冲罐；液相主管线设置安全阀，安全阀出口与气相主管相接，以防超压。该方法也是目前比较普遍使用的一种方法，缺点是采用该方法对泵的要求比较高，既要防止汽蚀还要不漏氨，选型比较困难，同时还需要建一套吸收装置制造氨水，特别适合一些需要氨水的企业。

1.2.1 惰性气体卸车法

该方法是通过高压氮气来提高槽车内压力，使槽车的压力高于储罐内压力约0.2～0.4MPa，将槽车中的液氨压入储罐中，在实际操作中要注意氮气的压力不能超出槽车的使用压力。随着液氨输入储罐，储罐中液氨液面不断上升，其压力也随之升高，因此需将液氨罐顶的气相引出到用氨地点加以利用。一般情况下采用该方法，需要在液氨站旁边建一套吸收装置，吸收液氨罐气相，制造氨水，另外由于要使用高压氮气，条件比较苛刻，使用的企业较少。

1.2.2 静压差卸车法

静压差卸车法，即高度差卸车法，主要是通过设置槽车与液氨罐之间的位置高差 (即压差△H)来实现卸车的，在装卸时须将槽车和氨罐之间相应的气相和液相连接起来。这种方法虽然使用很简单，但必须要有足够的高度差才能够使用，因此特别适合于槽车向半地下或地下罐卸车使用，并且随着卸车高度差的减少，卸车速度会越来越慢，并且不易卸尽，因此目前很少使用。

1.3 各种卸车方案比较（见表1）

由表1所述：压缩机卸车法和泵卸车法都是比较普遍采用的做法。在使用中我们发现，用泵比较快捷，但液氨卸车泵的汽蚀余量很小，一般只有2m左右，很难选到泵，同时该方式管路比较复杂，且需要一套生产装置生产氨水，我们在该项目中使用比较理想的原料为液氨或者氨气，我们采用的方法是氨压缩机加压方法卸氨。

表1 各种卸车方案比较

2 液氨危险性分析

2.1 易扩散性：液氨一般是采用低温或高压存储的，当发生泄漏时，部分液氨就会迅速气化，没有气化的液氨以液滴的形式雾化在蒸汽中。在泄漏初期，由于液氨只是发生部分气化，因此会使氨蒸汽的云团密度高于空气密度，形成了重气扩散，对人员产生较大的危害。液氨在空气中极易挥发扩散，泄露速度为49.34kg/s，在事故应急处理中，距离球罐区350m的范围内的人群均应撤离，稍有泄露就会严重污染周围环境，危害人体健康[1]。

2.2 易燃易爆性：氨在空气中爆炸极限为15.7%～27.4%，该范围遇火星燃烧爆炸，如有油或其他可燃性物质，其危险性更高。

2.3 毒性：低浓度氨对粘膜会有迅速刺激性作用，轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎，人在5m范围内吸入5×10-1%即会中毒；高浓度氨会造成上呼吸道粘膜化学烧伤，引起肺充血，严重的甚至可引起死亡。液氨蒸发潜热很大，接触皮肤，可引起烧伤。

2.4 腐蚀性:液氨具有腐蚀性，对管道和球罐均要求比较高，既要抗腐蚀且能抗低温低压。

3 液氨罐区安全控制

液氨泄露的原因很多，如设备和管道选材安装质量差、操作不当、设备密封装置损坏、安全连锁装置和安全附件的装设不当或失灵、槽车和球罐因充装过量引起的泄露、超温超压等，都可能引起液氨的装卸、储存过程中的泄露[2]，通过危险有害因素的辨识，我们采用以下的安全对策措施。

3.1 液氨储罐设计:液氨储罐设计为φ9200、V=408m3球罐，设计温度、设计压力采用低温低压，并对球罐进行保温处理。按照《压力容器安全技术监察规程》，液氨球罐及安全附件都应按照此规范进行检验、检测和验收。

3.2 安全附件:液氨球罐必须设置符合相关技术规范和规定的温度计、压力计、液位计、安全阀和高低位液位报警装置等。安全阀应在球罐顶部或管道气相界面位置上垂直安装，保持良好的密封性。在设计安装时应注意使安全阀的出口阻力尽量小，同时装设排泄总管，其内径应不小于安全阀的出口通径，为防止水气结冰堵塞出口，应对安全阀出口做防冻保护。在安全阀入口处安装氨专用切断阀，正常运行过程中，该阀的直径不应小于安全阀的入口直径，且该阀必须保证全开并对其加铅封保护[3]。按照规定超过100m3的液氨储罐应设置双安全阀，我们在项目中选用的球罐为408m3，为防止气相压力超压而造成危险，经计算需在球罐顶部设置DN50的双安全阀，同时辅助设置φ50的排放管，尾气经中和池吸收；球罐同时设置远传液位计和就地光纤液位计，防止出现液位失真甚至出现满罐的危险；储罐区做防雷接地处理，采用卸车鹤管卸车。

3.3 材料选用:我们选用的液氨球罐材质为耐低温钢16MnR；管道材质为耐低温碳钢Q345，其设计按照《流体输送用无缝钢管》GB8163设计；阀门选用液氨专用的不锈钢阀；选用的专用的卸车鹤管[4]。

3.4 球罐工艺控制:根据《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）可知，液氨球罐的充装系数不得高于90%，在卸车时，为了安全考虑，要注意液氨存储罐上部要保留15%的蒸发空间，因此我们采用的液氨球罐安全容量系数为0.85，安全容量为340m3，液位最低点为2m，安全高度为6.8m，并据此选择压力表的高低位报警装置。

3.5 液氨站布置:液氨站应独立分区布置，最好布置在长年地区性风向的下风处，液氨球罐设置0.6m以下防火堤，多个球罐设置隔堤，设备基础、明沟、隔堤应做防腐蚀处理，做到清污分流，清洗、排污水排放至中和池。

3.6 系统泄露处理与防范:管道上增设事故快速切断阀，并设置远距离遥控开关；设置消防喷淋和消防水炮、可燃气体报警器，实施及时的泄露报警和处理。