不同儲存液氨方式的選擇

不同儲存液氨方式的選擇

氨在經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氨用于生產(chǎn)化肥。在化學(xué)工業(yè)中，以氨、亞硝酸鹽和尿素為氮元素的資源來源于內(nèi)酰胺、棕櫚樹、丙烯腈和其他單體和氯仿樹脂。氨在常溫常壓下是無色氣體,具有特殊的刺激性臭味,能刺激人體感官粘膜。國家規(guī)定在工作場所空氣中平均允許接觸氨濃度為20mg/m1低溫壓力儲存目前,儲存液氨的方式有3種:①常溫壓力儲存;②低溫壓力儲存;③低溫常壓儲存。國內(nèi)8萬t/a合成氨、13萬t/a尿素裝置普遍采用常溫壓力儲存;18萬t/a合成氨、30萬t/a尿素裝置普遍采用低溫壓力儲存,配保冷冰機;30萬t/a合成氨、52萬t/a尿素裝置大部分采用低溫常壓儲存、配保冷冰機工藝,還有些廠采用低溫壓力儲存。世界上一些發(fā)達國家從上世紀(jì)五六十年代開始便廣泛采用了經(jīng)濟、安全的常壓低溫儲存工藝,發(fā)展至今,該儲存方式已十分成熟,成為國外大容量儲存液氨的主要方法。儲存量是選擇儲存方式時需首先考慮的因素。目前,國內(nèi)設(shè)計液氨儲罐時,一般根據(jù)容積(或儲存量)來劃分。對于單罐儲存量在1000t以下時,一般考慮常溫壓力儲存;當(dāng)單罐儲存量在1000～2000t時,可考慮低溫壓力儲存和常溫壓力儲存,一般選用球形罐;當(dāng)單罐儲存量大于2000t時,考慮使用低溫常壓儲存。低溫常壓儲存液氨具有儲罐少、壓力低、操作控制點少和投資低等諸多優(yōu)點。另外,對合成氨裝置而言,送往氨罐區(qū)的液氨為低溫工況液氨,直接儲存低溫液氨其能耗最低。筆者將在后續(xù)章節(jié)中以低溫常壓液氨貯罐(以下簡稱常壓氨罐)為例,介紹排放氣類型,比較不同保冷材料對排放氣量影響,比較分析排放氣的去向方案,并提出合理的減排處理建議。50萬t/a合成氨裝置10000m2可減少呼吸氣根據(jù)API2000《常壓和低壓貯罐的通氣》1998年4月(第5版)中的規(guī)定,常壓貯罐超壓(正/負壓)原因主要有:①物料進/出貯罐;②外界氣溫變化引起貯罐內(nèi)物料蒸汽壓升高或降低;③外部火災(zāi);④其他,如設(shè)備故障或操作失誤等。為保證常壓貯罐應(yīng)有足夠的呼吸量以確保貯罐在正常操作壓力下工作,使之不超過設(shè)計正壓或負壓,保證貯罐免受破壞,呼吸閥就成為常壓貯罐必不可少的安全附件。常壓貯罐的排放氣有2種:①正常呼吸氣;②緊急排放氣。本章節(jié)分敘。2.1進料量、泵采血量和熱效應(yīng)對呼吸需求的總體性有所增加如無特殊狀況,貯罐的呼吸量是其進料量及泵抽出量和熱效應(yīng)所產(chǎn)生的呼吸需求的總和。依據(jù)API2000,10000m2.2壓力和壓力分布當(dāng)盛有液體物料的容器暴露在外部火災(zāi)中,外部火焰?zhèn)魅霟崃?容器內(nèi)液面之下的潤濕面積通過這一熱量使得容器內(nèi)的物料氣化,進而使得容器的壓力升高,當(dāng)達到設(shè)定值時通過呼吸閥呼出端將這部分氣體排放出去,從而保證容器的安全。根據(jù)HG/T20570-95《工藝系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)規(guī)定》,外部火災(zāi)工況下排放量的計算要考慮容器潤濕面積(33.1外壁校正系數(shù)對于常壓氨罐,一般采用適當(dāng)保冷,容器外壁校正系數(shù)((1)種助燃劑的阻燃效果阻燃型聚氨酯泡沫塑料不耐火焰灼燒,一旦遭遇高溫灼燒,聚氨酯泡沫塑料會立刻熔化,失去保冷性能。由于普通聚氨酯材料本身容易燃燒,其在發(fā)生火災(zāi)時還會成為一種助燃劑,使得火勢更大?！吧虾?1·15特大火災(zāi)”使用的就是聚氨酯外保溫材料,電焊火花點燃了塑料網(wǎng)或紙屑等材料,然后點燃了聚氨酯泡沫,聚氨酯泡沫的燃燒使火勢越來越大,最終無法控制。因此為保證安全,在普通聚氨酯材料內(nèi)添加一定的阻燃劑,使其在普通火焰灼燒時只會熔化發(fā)煙,而不會燃燒和加重火災(zāi),這種聚氨酯泡沫塑料稱為阻燃型聚氨酯泡沫塑料。阻燃型聚氨脂泡沫塑料的主要作用是不加重火災(zāi),但不能在火災(zāi)情況下繼續(xù)保持保溫隔熱能力,也就是不具備防火能力。(2)燒嘴唇的防火作用泡沫玻璃屬于不燃類型的保冷材料,即在火焰直接燒灼的情況下,材料的各項特性基本不會發(fā)生變化,仍能保持隔熱特性,體積也不會發(fā)生變化,也就是說除了保冷功能以外,還具有防火的功能。(3)材料的保冷性保冷材料主要物理性能見表3。3.2納林河化工的水環(huán)境概況HG/T20570-95中明確提出“保冷材料一般不耐燒,因此,保冷容器的外壁校正系數(shù)(表4中保溫材料的厚度系以內(nèi)蒙古鄂爾多斯市烏審旗納林河化工項目為例,根據(jù)GB50264-201X《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范》(征求意見稿)計算得出的。計算的環(huán)境氣象條件:保溫計算用環(huán)境溫度為-15.3℃;年平均風(fēng)速為3.4m/s;保冷計算用溫度為28.5℃;夏季月平均濕度為57%;絕對最低溫度為-33℃。表4中的計算公式源于《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。3.3酶特點以10000m4直排大氣的處理常壓氨罐排放氣具有常壓、低溫(-36.5℃)、氣量大的特點,正常工況下呼出氣可由保冷冰機處理,只有緊急工況或冰機故障時呼出氣才有可能外排,許多中小化肥廠都采用了直排大氣的處理方式。隨著國家對大氣環(huán)境保護的要求越來越高,這股含氨的氣體直排大氣不再合適,雖然暫時還沒有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求對氨氣進行適當(dāng)處理,但許多工程公司和設(shè)計院都已經(jīng)開始考慮處理方案。方案1是將其排放至全廠大火炬,方案2是在氨罐區(qū)單獨設(shè)置小火炬。2種方案各有利弊,如果在項目初期,可綜合考慮全廠火炬和氨罐區(qū)的相對布置位置,將其排放至全廠大火炬較為合適;如果項目用地寬松,單獨小火炬則具有操作靈活的優(yōu)點。4.1排放氣火炬頭的設(shè)置方案1是將排放氣排放至全廠大火炬。合成氨裝置一般都設(shè)有氨火炬排放總管,主要用以處理合成氨裝置氨壓縮機的事故排放氣,氨罐排放氣可并入或單獨送至火炬界區(qū)(不考慮排放疊加),共用全廠氨火炬頭,不需增加新火炬頭,不需要新增用地,但需要考慮低溫管道材料、常壓管道管徑以及長距離管道的敷設(shè)。4.2圍堰防火堤外火炬方案2是在氨罐區(qū)單獨設(shè)置小火炬。合成氨裝置的氨罐區(qū)一般獨立布置,設(shè)有一定高度的圍堰(防火堤),圍堰外布置冰機機組(含輔機)及泵房,如果在圍堰外安全距離處設(shè)置小火炬,其優(yōu)勢是處理氣體的種類單一、排放距離較近,但需要額外投資和占地。55.1酶特點以10000m5.2酶特點以10000m6產(chǎn)污處理建議針對常壓氨罐緊急排放氣的處理方案,筆者認為:環(huán)保和安全一直是化工建設(shè)過程及化工生產(chǎn)過程中的重中之重,液氨在儲存過程中也曾多次發(fā)生火災(zāi)爆炸事故,應(yīng)特別重視液氨儲罐排放氣的安全排放問題,為此筆者提出以下減排處理