液氨卸車工藝技術(shù)探討

李曉寧

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

我公司設(shè)計的氨堿法生產(chǎn)純堿項目需要使用一定量的氨，為運輸及儲存便利，本項目設(shè)計使用氨為液體氨，根據(jù)其狀態(tài)、危險等級及運輸量等因素，將液氨存儲在液氨站內(nèi)，液氨站擬設(shè)兩個408m3的球罐。

1 液氨卸車的主要工藝方法

1.1 壓縮機卸車法

該卸車系統(tǒng)由兩臺壓縮機、氣液分離器和兩個卸車鶴管貨位組成。在液氨球罐和槽車之間管道上安裝液氨壓縮機，用它將球罐中的氨氣抽出，加壓送到槽車中，使槽車中的氨蒸汽壓力提高，使液氨槽車的壓力高于球罐壓力，在槽車和儲罐之間形成約為0.3MPa的壓力差，這樣槽車中的液氨就被壓入球罐中。該法是液氨卸車中最常用的方法，卸車比較干凈，但應(yīng)注意槽車中的剩余壓力為0.15～0.2MPa，以避免壓力下降引起空氣的滲入，形成爆炸性空氣混合物。

壓縮機加壓卸車法優(yōu)點：該方法操作穩(wěn)定，卸車速度快，工藝流程簡單，可以同時對2個槽車進行卸車，并且生產(chǎn)能力較高，卸車比較干凈，且不需要氨吸收制氨水系統(tǒng)，卸車損失小。缺點：壓縮機電耗較大，且氣相管中積液會對壓縮機有不好的影響。

1.2 泵卸車法

該方法是在槽車和液氨罐之間安裝卸車泵，通過泵將液氨輸送到球罐的方法。該卸車系統(tǒng)主要由液氨泵、液氨卸車臂和液氨緩沖儲罐構(gòu)成。泵卸車由氣相和液相兩根管道組成。首先將液氨泵和液氨緩沖罐相連，接液相主管線，通過液氨裝卸臂連接槽車；槽車通過氣相裝卸臂，連接氣相主管線，再接氨緩沖罐；液相主管線設(shè)置安全閥，安全閥出口與氣相主管相接，以防超壓。該方法也是目前比較普遍使用的一種方法，缺點是采用該方法對泵的要求比較高，既要防止汽蝕還要不漏氨，選型比較困難，同時還需要建一套吸收裝置制造氨水，特別適合一些需要氨水的企業(yè)。

1.2.1 惰性氣體卸車法

該方法是通過高壓氮氣來提高槽車內(nèi)壓力，使槽車的壓力高于儲罐內(nèi)壓力約0.2～0.4MPa，將槽車中的液氨壓入儲罐中，在實際操作中要注意氮氣的壓力不能超出槽車的使用壓力。隨著液氨輸入儲罐，儲罐中液氨液面不斷上升，其壓力也隨之升高，因此需將液氨罐頂?shù)臍庀嘁龅接冒钡攸c加以利用。一般情況下采用該方法，需要在液氨站旁邊建一套吸收裝置，吸收液氨罐氣相，制造氨水，另外由于要使用高壓氮氣，條件比較苛刻，使用的企業(yè)較少。

1.2.2 靜壓差卸車法

靜壓差卸車法，即高度差卸車法，主要是通過設(shè)置槽車與液氨罐之間的位置高差 (即壓差△H)來實現(xiàn)卸車的，在裝卸時須將槽車和氨罐之間相應(yīng)的氣相和液相連接起來。這種方法雖然使用很簡單，但必須要有足夠的高度差才能夠使用，因此特別適合于槽車向半地下或地下罐卸車使用，并且隨著卸車高度差的減少，卸車速度會越來越慢，并且不易卸盡，因此目前很少使用。

1.3 各種卸車方案比較（見表1）

由表1所述：壓縮機卸車法和泵卸車法都是比較普遍采用的做法。在使用中我們發(fā)現(xiàn)，用泵比較快捷，但液氨卸車泵的汽蝕余量很小，一般只有2m左右，很難選到泵，同時該方式管路比較復(fù)雜，且需要一套生產(chǎn)裝置生產(chǎn)氨水，我們在該項目中使用比較理想的原料為液氨或者氨氣，我們采用的方法是氨壓縮機加壓方法卸氨。

表1 各種卸車方案比較

2 液氨危險性分析

2.1 易擴散性：液氨一般是采用低溫或高壓存儲的，當(dāng)發(fā)生泄漏時，部分液氨就會迅速氣化，沒有氣化的液氨以液滴的形式霧化在蒸汽中。在泄漏初期，由于液氨只是發(fā)生部分氣化，因此會使氨蒸汽的云團密度高于空氣密度，形成了重氣擴散，對人員產(chǎn)生較大的危害。液氨在空氣中極易揮發(fā)擴散，泄露速度為49.34kg/s，在事故應(yīng)急處理中，距離球罐區(qū)350m的范圍內(nèi)的人群均應(yīng)撤離，稍有泄露就會嚴重污染周圍環(huán)境，危害人體健康[1]。

2.2 易燃易爆性：氨在空氣中爆炸極限為15.7%～27.4%，該范圍遇火星燃燒爆炸，如有油或其他可燃性物質(zhì)，其危險性更高。

2.3 毒性：低濃度氨對粘膜會有迅速刺激性作用，輕度吸入氨中毒表現(xiàn)有鼻炎、咽炎、氣管炎、支氣管炎，人在5m范圍內(nèi)吸入5×10-1%即會中毒；高濃度氨會造成上呼吸道粘膜化學(xué)燒傷，引起肺充血，嚴重的甚至可引起死亡。液氨蒸發(fā)潛熱很大，接觸皮膚，可引起燒傷。

2.4 腐蝕性:液氨具有腐蝕性，對管道和球罐均要求比較高，既要抗腐蝕且能抗低溫低壓。

3 液氨罐區(qū)安全控制

液氨泄露的原因很多，如設(shè)備和管道選材安裝質(zhì)量差、操作不當(dāng)、設(shè)備密封裝置損壞、安全連鎖裝置和安全附件的裝設(shè)不當(dāng)或失靈、槽車和球罐因充裝過量引起的泄露、超溫超壓等，都可能引起液氨的裝卸、儲存過程中的泄露[2]，通過危險有害因素的辨識，我們采用以下的安全對策措施。

3.1 液氨儲罐設(shè)計:液氨儲罐設(shè)計為φ9200、V=408m3球罐，設(shè)計溫度、設(shè)計壓力采用低溫低壓，并對球罐進行保溫處理。按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，液氨球罐及安全附件都應(yīng)按照此規(guī)范進行檢驗、檢測和驗收。

3.2 安全附件:液氨球罐必須設(shè)置符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范和規(guī)定的溫度計、壓力計、液位計、安全閥和高低位液位報警裝置等。安全閥應(yīng)在球罐頂部或管道氣相界面位置上垂直安裝，保持良好的密封性。在設(shè)計安裝時應(yīng)注意使安全閥的出口阻力盡量小，同時裝設(shè)排泄總管，其內(nèi)徑應(yīng)不小于安全閥的出口通徑，為防止水氣結(jié)冰堵塞出口，應(yīng)對安全閥出口做防凍保護。在安全閥入口處安裝氨專用切斷閥，正常運行過程中，該閥的直徑不應(yīng)小于安全閥的入口直徑，且該閥必須保證全開并對其加鉛封保護[3]。按照規(guī)定超過100m3的液氨儲罐應(yīng)設(shè)置雙安全閥，我們在項目中選用的球罐為408m3，為防止氣相壓力超壓而造成危險，經(jīng)計算需在球罐頂部設(shè)置DN50的雙安全閥，同時輔助設(shè)置φ50的排放管，尾氣經(jīng)中和池吸收；球罐同時設(shè)置遠傳液位計和就地光纖液位計，防止出現(xiàn)液位失真甚至出現(xiàn)滿罐的危險；儲罐區(qū)做防雷接地處理，采用卸車鶴管卸車。

3.3 材料選用:我們選用的液氨球罐材質(zhì)為耐低溫鋼16MnR；管道材質(zhì)為耐低溫碳鋼Q345，其設(shè)計按照《流體輸送用無縫鋼管》GB8163設(shè)計；閥門選用液氨專用的不銹鋼閥；選用的專用的卸車鶴管[4]。

3.4 球罐工藝控制:根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（GB50160-2008）可知，液氨球罐的充裝系數(shù)不得高于90%，在卸車時，為了安全考慮，要注意液氨存儲罐上部要保留15%的蒸發(fā)空間，因此我們采用的液氨球罐安全容量系數(shù)為0.85，安全容量為340m3，液位最低點為2m，安全高度為6.8m，并據(jù)此選擇壓力表的高低位報警裝置。

3.5 液氨站布置:液氨站應(yīng)獨立分區(qū)布置，最好布置在長年地區(qū)性風(fēng)向的下風(fēng)處，液氨球罐設(shè)置0.6m以下防火堤，多個球罐設(shè)置隔堤，設(shè)備基礎(chǔ)、明溝、隔堤應(yīng)做防腐蝕處理，做到清污分流，清洗、排污水排放至中和池。

3.6 系統(tǒng)泄露處理與防范:管道上增設(shè)事故快速切斷閥，并設(shè)置遠距離遙控開關(guān)；設(shè)置消防噴淋和消防水炮、可燃氣體報警器，實施及時的泄露報警和處理。

4 結(jié)果與討論

近些年來，壓縮機卸車法因其操作穩(wěn)定，生產(chǎn)能力高得到了迅速的發(fā)展，根據(jù)該項目特點，我們選用了氨壓縮機卸車方法。液氨屬于乙類危險介質(zhì)，在液氨卸車和使用過程中，一定要注意防止液氨卸車管道和設(shè)備超壓，設(shè)置完備的生產(chǎn)安全保障體系，以保證生產(chǎn)使用的安全。