浓硫酸罐区设计探讨

2019-07-08陈露露

中国资源综合利用 2019年6期

关键词：罐区卧式碳钢

陈露露

（北京矿冶科技集团有限公司，北京 10060）

硫酸是一种重要的化工原料，在国民经济各个领域有着广泛应用，设计中经常会涉及，本文结合其性质总结了一些设计中应该注意的问题

1 硫酸储存量设计

浓硫酸的储存量与硫酸运送形式、工厂工作制度等因素有关，一般需储存20～30 d的用量，如果外界条件不好，还需适当增加，对于自产硫酸工厂，储存量可降至10 d的用量。

2 罐区布置

根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中3.1.1生产的火灾危险性分类的规定，浓硫酸罐区的火灾危险性类别应是乙类，罐区布置设计要符合规范要求。浓硫酸罐区应设置事故池或者防护堤，事故池或者防护堤的有效容量不应小于罐区中最大储罐的容量。

浓硫酸罐区内相邻两个储罐间距离为：卧式储罐≥0.8 m；半地下式立式储罐≥0.5D；1 000 m3以下地上式储罐间距≥0.75D；1 000 m3以上地上式储罐≥0.6D（D为相邻较大立式储罐直径）。浓硫酸罐与其泵房或其他附属建筑物应有适当距离，浓硫酸罐与其泵房的防火间距不应小于15 m，与其铁路或汽车装卸鹤管防火间距不应小于20 m。关于罐区地面，围堰要满足防腐要求。

3 硫酸罐的选型设计

3.1 采取自支撑的固定顶储罐

由表1可以看出，浓硫酸的蒸气压力比较小，因此无需采用浮顶储罐。为有效地防止风、砂、雨雪或灰尘的侵入，保证储液的质量，一般采取自支撑的固定顶储罐。从安全角度考虑，不宜在罐顶设置操作平台，宜设置独立平台。若必须在灌顶设置平台，在设计罐顶时，应充分考虑平台自重、管支架及相关设备载荷的影响。

3.2 储酸罐有立式、卧式

卧式酸罐维护相对方便，立式酸罐占地面积较小。卧式酸槽容量不大，一般容积在0.5～100.0 m3，表2、表3是HG5-1580-85 卧式储罐尺寸，立式储罐容积可达3 000 m3，表4是HG21502.1-92 钢制圆筒形固定顶储罐系列尺寸。

表1 硫酸的饱和蒸汽压力

表2 HG5-1580-85 卧式储罐尺寸（一）

表3 HG5-1580-85 卧式储罐尺寸表（二）

表4 HG21502.1-92 钢制圆筒形固定顶储罐系列

3.3 硫酸罐材质选择

硫酸罐有多种材质，可以是塑料、钢衬塑料、普通碳素钢和不锈钢等。硫酸产品浓度一般有：77.67%、93%、98%、99%、100%。表5列出了浓硫酸对碳钢、304和316不锈钢的腐蚀速率，图1表示不同温度下不同浓度的硫酸对碳钢的腐蚀速率[1]。由表5可以看出，浓硫酸对碳钢的腐蚀速率要大于对304和316不锈钢的腐蚀速率，但是碳钢价格远远低于不锈钢；由图1可以看出，浓度为80%～99.5%的硫酸，温度小于50℃时，对碳钢的腐蚀速率 ≤1.3 mm/a，在保持一定的腐蚀裕量储存的情况下，一般是可以接受的[2]。所以，通常常温下使用的浓硫酸储罐选择碳钢材料就可以满足要求[3]。

表5 碳钢、304/316不锈钢在浓硫酸中的腐蚀速率

图1 不同浓度硫酸在不同温度下对碳钢的腐蚀速率

4 卸酸

采用铁路槽车运输的浓硫酸一般选用真空槽卸酸或真空泵卸酸的方法卸酸。汽车槽车卸酸多采用自流方式，酸先自流进入一个小的卸酸槽，卸酸槽容积取运酸槽容积1/3左右，再用泵输送到硫酸储罐，卸酸泵流量与自流卸酸流量一致。

5 其他注意事项

不同浓度硫酸凝固点不同，从H2O-H2SO4二元相图（见图2）可以看出，有几个最低的凝固点：浓度38%，凝固点-72.2℃；浓度73.5%，凝固点-42.5℃；浓度93.77%，凝固点-34.86℃；浓度98%，凝固点0.7℃；浓度100%，凝固点10.37℃[4]。因此，最低气温低于凝固点的储存地区应考虑保温加热，采用热水或蒸汽加热时，应采用储罐外部加热，内部加热存在内漏隐患，一旦内漏后果惨重。也可考虑硫酸储罐设置在室内保温。

应注意硫酸泵选型，尤其是泵功率的选择，泵生产厂家样本上的数据多是以水为介质得出的，而浓硫酸的密度比水大很多，表6列出了不同浓度硫酸的密度。另外，还要注意硫酸黏度的变化，由表7可以看出，90%以上的浓硫酸黏度随温度波动较大。