液氨槽车卸车的工艺技术探讨.pdf

2 0 1 5年 第 6 期 2 0 1 5 年 6月 化学工程与装各 C h e mi c a l E n g i n e e r i n g E q u i p m e n t 4 5 液氨槽车卸车的工艺技术探讨 周江沛 ( 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院，吉林省 吉林市 1 3 2 0 0 2 ) 摘要：介绍液氨卸车工艺设计中所选择的工艺路线，选择关键设备，液氨流速，安全保障系统。 关键词：液氨；压缩机；升压器；泵 l 概述 近年米随着中国石油化学工业和钢铁工业的迅速发展， 作为基础原料之一的液氨产量及消费量增长很快。 某些以液 氨为原料的企业为了降低产品的生产成本， 从国内某地购入 质优价廉的液氨， 造成国内液氨的合理流动，从而使液氨装 卸车的设计工作时有发生。根据 石油化工企业设计防火规 范( G B 5 O l 6 0 2 o 0 8 )规定液氨火灾危险性分类属于乙类， 常压下为气态，这就给液氨装卸车设计带来一些困难。我们 通过近几年来对石化行业和钢铁企业液氨汽车装卸车的设 计，积累了一些有关液氨卸车的设计经验介绍给读者，愿与 同行共同探讨和完善工艺设计。 2 液氨的物理性质 氨物化性质：分子量l 7 0 3 ，分子式N H ，熔点一 7 7 7 ， 沸点- 3 3 4 1 ，爆炸下限1 5 7 ( V ) ，爆炸上 L 2 7 4 ( V ) ，自 燃点 ：6 5 1 1 1 。个体接触控制最 高容许 浓度 ：中国 M A C ( m g m 。 ) ：3 0，不同温度下液氨的饱和蒸汽压、液氨密 度表见表 l 。 表 l 不同温度下液氨的饱和蒸汽压、液体密度表 温度 液体 饱和蒸汽压 汽化热 液体密度 饱和蒸汽压 汽化热 k g m k P a A k c a l k g 温 k g m K F a A -K c a l K g 一 6 0 7 1 3 8 2 1 8 7 3 4 3 9 0 O 6 3 8 6 4 2 9 4 3 0 1 7 2 5 0 7 0 2 0 4 0 8 8 3 3 8 5 7 l 0 6 2 4 7 6 1 4 9 2 9 2 9 6 4 O 6 9 0 0 7 1 7 7 3 3 1 9 8 2 0 6 1 0 3 8 5 7 1 2 8 3 6 3 3 0 6 7 7 6 l 1 9 6 3 2 5 0 3 3 0 5 9 5 2 l 1 6 6 5 2 7 3 6 8 - 2 0 6 6 5 0 1 9 0 2 3 1 7 7 2 4 0 5 7 9 5 1 5 5 4 3 2 6 3 0 0 1 O 6 5 2 0 2 9 0 8 3 0 9 9 6 5 O 5 6 2 9 2 0 3 9 0 2 51 4 2 3 工艺流程 液氨的装卸就是从运输容器中将液氨灌入储罐， 以及从 储罐再将液氨灌注入活动储罐。 常用的方法有压缩机加压装 卸法 、增压和泵联合卸车法。 3 1 压缩机加压 装卸 法 在需要灌注的储罐和需要排空的槽车之间的氨气管道 上， 安装氨气压缩机。 用它将需要灌注的储罐中的氨气抽出， 加压送到拟排空的槽车中，使槽车中的氨气蒸气压力升高， 储罐中的氨气蒸气压力降低， 在槽车和储罐之间形成的压力 羞为 0 1 5 O 3 M P a ，这样槽车中的液氨就借此压力差被压 送到需要灌注的储罐中去。这是液氨卸车中最常采用的方 法 ，如 图 1 。 该法具有较高的生产能力 ， 可 以 时对几个槽车进行加 压 ， 楷车 内的液氨卸完后 ，还可 以用难缩机将档车 中的气氨 蒸气抽回至储罐，这时关闭阀 1 、阀 2 ，扣 开阀 3和阀 4 。 槽车中剩余压力最低维持在大于 0 3 M P a G ，以免负压，空气 渗入，在内部形成爆炸性气体。用此方法进行液氨装7 j 三 时， 关闭阀 l 、阀 2 ，打开阀3 、阀4 ，即可实现液氨由液氨储罐 灌入液氨槽车。 4 6 蒯江沛：液氨槽车卸车的工艺技术探讨 图 1 压缩机加压装 卸法 示意流程 图 3 2 增 和泵联合卸车法 在槽车和储罐之间的液氨液态管道 J ： ， 安装液氨专用卸 车泵， 来进行液氨灌注和排空。但这种方法 町能除去罐车 中的任何蒸汽，用此方法必须解决好泵入 I= _J 端的净压头 问 题。由于液氨蒸汽比晕比空气轻，设计规范允许将露天布置 的泵 卧到地 面之下 ，以解决采的气蚀 问题 。如果采用液氨 专用卸车泵，需要在卸车时，给槽 略微增 0 0 2 0 0 3 M P a ，以满足泵入l =_= I 端的净压头问题。可以使用升压器 和液氨缓冲罐，在液氨卸车完成后，及时停采，避免产生泵 的气蚀现象。 一次投资会高一点。 但足对于卸车操作是很安 全的。 图 2 泵装车示意流程图 当液氨汽车槽车分别与栈台 卜 液氨卸车气液相鹤管对 位并连通好后 ， 观察记录液氨汽车楷乍和液氨缓冲罐、液氨 升压器用的储罐上的压力计， 然后打开液氨气相 衡线 f = 所 有阀门，查看液氨缓冲罐 、液氨 l丁 J 雕器用 的储罐 、升压器 卜 的压力，和楷车 f 的 力平衡后 ， 打开液氨液相线 所有阀 门， 让液氮靠重力自流进液氨缓冲罐、 液氨升 器用的储罐。 周江沛：液氨槽车卸车的工艺技术探讨 4 7 查看液氨缓冲罐现场液位计， 液位满刻度后， 关闭液氨升压 器用的储罐的液相口和缓冲罐的气相m口， 之后操作氨蒸发 升压器 ( 配合液氨储罐) 通过气相 衡线对液氨楷车轻微增 压 ，当压 力差达到 0 0 5 0 I O M P a后 ，开启液氨泵 ，通过观 察视镜和槽车液位汁，判断汽车槽车中液氨是 卸完，并控 制液态液氨流速征 l 2 5 m s范嘲内。 液氨卸车计量采用现 有工厂的地中衡 ，轻重车方法 。如 图 2 。 4 设备参数 4 1 压缩机加 装卸法设备主要参数 氨压缩机：型 号4 A 8 ，压力差小于等于 1 4 M P a G ，排气 量 8 l m 3 h ，电机功率 2 2 k W “ ； 液氨储罐：容积 ：l O O m ，I D 4 0 0 0 T L 8 O O O m m ，设 计压 力：2 1 6 2 M P a G ，设计温度： 3 0 5 0 C，盘管：0 4 5 M P a G低 压蒸汽，操作温度：1 5 5 ： 氨气稀释槽：容积：5 m ，I D 1 8 0 0 T L 2 O O O m m ，设计压 力：充满水 ，设计温度：6 0 C； 废水泵：白吸式离心泵，流量 5 m h ，扬程 3 0 m ，电机 功率 ： 2 2 k W 。 4 2 增压和泵联合卸车法设备参数 液氨泵流量： 流量 5 0 m 。 h ， 扬程5 8 m ， 操作温度： 一 2 8 9 5 0 ，功率 ： 1 7 k W ； 液氨缓冲罐：容积 7 I rI3 ，I D 1 6 0 0 XT L 2 8 0 0 n u n ，设计温度 一 2 8 9 5 O ，设计压力：2 1 6 M P a G ： 液氨缓储存罐 ：容积 2 5 m ，I D 1 4 0 0 XT L 1 4 0 0 m m ，设 计 温度一 2 8 9 5 0 C，设计压力 2 1 6 M P a G ： 液氨升 器规格：传热面积：2 8 m z，容积 0 6 ，管 程设计压力2 1 6 M P a G ，设汁温度：5 0 C；壳程：低压蒸汽 0 4 5 M P a G ，设计压力：1 9 3 M P a G ，设计温度 ：2 0 0 C。 氨气稀释槽：容积：5 m 。 ，I D 1 8 0 0 T L 2 O O O m m ，设计压 力：充满水，设汁温度：6 0 C： 废水泵： 自吸式 离心泵 ，流量 5 m h ，扬程 3 0 m ，电机 功率： 2 2 k W 。 5 工艺控制 5 1 流速 和温度 的控制 液氨在管道内一般处 于紊乱状态 。 液态流动 时， 允许流 速一般取 1 2 5米 秒，气态流动时，允许流速一般取 8 1 O米 秒左右 。为 了保证适宜 的流速 ，用流量计前后 阀门 进行调节 液氨储罐一般按 2 2 M P a来设计，因此，液氨用 增压和泵联合卸车法卸车时， 其蒸发后液氨气相温度应控制 在 4 O 以下 。 5 2 计量 液氨 装卸计量 ，目前有 3种方法 。 第一种液氨火车槽车 上装有标尺， 通过它就可以大概知道液氨装入量，标尺上的 红线为允许最人装入量； 液氨汽车楷7 F卜 装有标盘，标盘上 红线应为最大装入量 。 第二种通过轨中衡计量液氨火 槽车 的裟卸量 ， 地上衡 用于计量液氨汽车楷车的装卸量， 蘑车和轻车之差为液氨装 卸量 。一 般使用 8 O吨地上衡 。 第三种是 目前经常使用，红液氨气、 液相管线上安装液 氨质量流量计， 液氨净装卸量等于液相质量流量计的读数减 去气相质量流量计 的读 数。 6 安全保障系统 影响液氨 卸车安伞稳定操作，主要有 2个 素，即系 统超压和泄漏。 系统超捱主要是由于氨气鹾缩机的误操作_ j l 起的。 此， 我们在氨气压缩机m口气氨稳压罐后管线上设 置压力报警系统和压力联锁系统。当压力超过设计规定值 时，系统报警；当压力超过允许值时，压缩机 自动停车，使 压力不再增高。当 I ： 述系统出现故障时，设置安伞阀，当超 过安全阀的起跳压 力时，氨气放 去氨气稀释楷用水稀释 。 液氨装卸时，应使用充装臂，禁止使用软管充装。液氨 金属管道除需要采用法兰连接外 ，均应采用焊接 ， 管道安 或维修后焊缝应进行 1 0 0 无损榆测，气氨管线焊缝射线探 伤为 1 0 ，并进行泄漏试验。验收移交时，还应对安装焊缝 进行不少于 2 0 的无损检测 复查。 压力表和安全阀、 切断阀、 截止 阀等 氨接触 的部件 心 氮介质相适应 ， 宜选择氨专用 压力表和氨专用阀门。阀门所有零部件 允许使用铜材料。 新建及改扩建氨制冷系统麻采用氨用钢制阀门。 设置过流阀 的目的是当管道和附件破裂或其他原【大 J ， 造成液氨在管内流 量急增时， 超过额定流量的 1 5 0 2 0 0 时， 过流阀自动关闭， 以防止液氨的大量流出， 从而避免事故的发生。另外还要 置有毒气体检测仪，在线舱测 ，防止 泄漏 。 液氨楷车必须符合 道路运输危险货物车辆标志 G B 1 3 3 9 2 2 0 0 5的规定，安装静电接地装置和阻火设各，罐 内氨气余压大于等于 0 3 M P a 。新购置的液氨罐车或者检修 后的液氨罐车及氮气余 小于 0 3 M P a ，必须用氮气置换， 并经分析合格，氧含量小于 1 。 贮氨器上 方应 设置水喷淋系统 。 开式喷头的水源可 由消 防给水 系统供给 ，水量与消防给水系统分别计算 ，喷水时间 按 0 5 h计 ，操作均可为手动。作业现场 配备沈眼器和 淋浴喷淋装备。储存 0 以下液氨介质的压力容器，选用防 霜液位计：寒冷地区室外使用的液位计，选用夹套型或者保 温型结构的液位计。 采用压缩机加压法时，由于采用的是往复式压缩机， 戍 防止从气液分离器 压缩机 入 口和从压缩机 出口歪稳压罐 的管路震动 问题的发生 ， 尽 可能减少此管路长度，减少管路 上的弯头数量，必要时增力 I J 管路扩 人管，来防止管路震动。 周江沛：液氨槽车卸车的工艺技术探讨 7 结论 目前也有一些企业 甲纯使用液氨专用卸 采卸 ， 没l何 给槽车略微增 以满足泵入口端的净压头问题。 这样做存在 槽7 F 卸不净的现象，并且难以避免泵的气蚀现象产生， 长期 下去存在安全隐忠问题。 本文在液氨的裟卸车设计中， 卸车方法采用压缩机加 法， 增压和泵联合卸车法。 有效解决泵入口端的净压头问题， 保证楷 卸净，计量采用气、液相质量流量计或地中衡。在 液氨装卸 中控制流速， 设计出完整的防止装卸车管道和设 备超压，泄漏的安全保障体系，结合生产实际，确定合理的 装卸车时间， 选择氨系列专用阀门和管件， 液氨装卸车设计 ( 上接第 1 7页) 就可 以达到安令、稳定、长周期运转的 目的 。 参考文献 1 张应立液化石油气储运与管理 M 中国石化出版社 2 0 0 7 2 第一机械工业部第十设计院和农业机械LT业部第一设 计院液化石油气站设计 M 1 9 8 0 3 涉氨制冷企业液氨使用专项治理技术指 导书( 试行) 4 张海峰危险化学品安全技术火典 M 中国石化出版 社，2 0 1 0 于其他投料 比例形成的P d C o f P D D A G N P M 0 。 ) 以及P d C 具 有最好的I 乜 催化活性、 电化学稳定性以及优异的抗c 0 毒化性 能，归因于P D D A - G N 优良的电子传递性能以及P M o 。 的抗毒化 性能。 值得提出的是， 使用的共沉积法制各双金属的方法具 有简便、高效、绿色的优点。 参考文献 I H i c k n e r ，M A ，H G h a s s e m i 。e t a 1 A l t e r n a t i v e p o l y m e r s y s t e m s f o r p r o t o n e x c h a n g e m e m b r a n e s ( P E M s ) J C h e m i c a l R e v i e w s ，2 0 0 4 ，1 0 4 ( 1 0 ) ： 4 5 8 7 4 6 1 1 2 C R i c e ，S H a ，R I M a s e l ，P W a s z c z u k 。A i e c k o w s k i ， T B a r n a r d ， D i r e c t f o r m i c a c i d f u e l c e l l s J J P o w e r S o u r c e s ，2 0 0 2 ，I I i ：8 3 8 9 3 M o r a l e s A c o s t a ，D ，M D M o r a l e s A c o s t a 。e t a 1 P d C o s u p p o r t e d o n m u l t i w a l l e d c a r b 0 n n a n 0 t u b e s a s a n a n o d e c a t a l y s t i n a m i c r O f l u i d i c f o r m i C a c i d f u e l c e l l J J o u r n a l o f P o w e r S o u r c e s ，2 0 1 1 ， 1 9 6 ( 2 2 ) ：9 2 7 0 9 2 7 5 4 Y u X W ，P i c k u p G P D e a c t i v a t i o n r e s i s t a n t P d S b C c a t a l y s t s f o r d i r e c t f o r m i c a c i d f u e l c e l l s J E l e c t r 0 c h e m i s t r y C o m m u n i c a t i o n s ， 2 0 1 0 ， 1 2： 8 0 0 8 0 3 5 A K G e i m K S N o v o s e l o v T h e r i s e o f g r a p h e m e C J N a t M a t e l ，2 0 0 7 ( 6 ) ：1 8 3 1 9 1 6 W B K i m 。T V o i t 1 ，G J R o d r i g u e z R i v e r a ，J A D u m e s i c ， S e l f a s s e m bl e d p h 0 s p h o m O l y b d i c a c i d p o l y a n i 1 i n e。 。 g r a p h e n e c o m p o s i t e s u p p o r t e d e f f i c i e n t c a t a l y s t t o w a r d s m e t h a n o l o x i d a t i o n J S c i e n c e ， 2 0 0 4 ， 3 0 5： 1 2 8 0 1 2 8 3 7 H u a n g K 一 J ，N i u D 一 J ，L i u X ，e t a 1 D i r e c t e 1 e c t r o c h e mi s t r y o f c a t a l a s e a t a m i n e f u n c t i o n a l i z e d g r a p h e n e g 0 1 d n a n o p a r t i c l e s c o m p o s i t e f i i m f o r h y d r o g e n p e r o x i d e s e n s o r J E l e c t r o c h i m A c t a ，2 0 1 I ，5 6 ( 7 ) ：2 9 4 7 - 2 9 5 3 8 J S h i J J ，Y a n g G H ，Z h u J J S o n o e l e c t r o c