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        濃硫酸罐區(qū)設(shè)計探討

        2019-07-08 07:46:00陳露露
        中國資源綜合利用 2019年6期

        陳露露

        (北京礦冶科技集團有限公司,北京 10060)

        硫酸是一種重要的化工原料,在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域有著廣泛應用,設(shè)計中經(jīng)常會涉及,本文結(jié)合其性質(zhì)總結(jié)了一些設(shè)計中應該注意的問題

        1 硫酸儲存量設(shè)計

        濃硫酸的儲存量與硫酸運送形式、工廠工作制度等因素有關(guān),一般需儲存20~30 d的用量,如果外界條件不好,還需適當增加,對于自產(chǎn)硫酸工廠,儲存量可降至10 d的用量。

        2 罐區(qū)布置

        根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2014)中3.1.1生產(chǎn)的火災危險性分類的規(guī)定,濃硫酸罐區(qū)的火災危險性類別應是乙類,罐區(qū)布置設(shè)計要符合規(guī)范要求。濃硫酸罐區(qū)應設(shè)置事故池或者防護堤,事故池或者防護堤的有效容量不應小于罐區(qū)中最大儲罐的容量。

        濃硫酸罐區(qū)內(nèi)相鄰兩個儲罐間距離為:臥式儲罐≥0.8 m;半地下式立式儲罐≥0.5D;1 000 m3以下地上式儲罐間距≥0.75D;1 000 m3以上地上式儲罐≥0.6D(D為相鄰較大立式儲罐直徑)。濃硫酸罐與其泵房或其他附屬建筑物應有適當距離,濃硫酸罐與其泵房的防火間距不應小于15 m,與其鐵路或汽車裝卸鶴管防火間距不應小于20 m。關(guān)于罐區(qū)地面,圍堰要滿足防腐要求。

        3 硫酸罐的選型設(shè)計

        3.1 采取自支撐的固定頂儲罐

        由表1可以看出,濃硫酸的蒸氣壓力比較小,因此無需采用浮頂儲罐。為有效地防止風、砂、雨雪或灰塵的侵入,保證儲液的質(zhì)量,一般采取自支撐的固定頂儲罐。從安全角度考慮,不宜在罐頂設(shè)置操作平臺,宜設(shè)置獨立平臺。若必須在灌頂設(shè)置平臺,在設(shè)計罐頂時,應充分考慮平臺自重、管支架及相關(guān)設(shè)備載荷的影響。

        3.2 儲酸罐有立式、臥式

        臥式酸罐維護相對方便,立式酸罐占地面積較小。臥式酸槽容量不大,一般容積在0.5~100.0 m3, 表2、表3是HG5-1580-85 臥式儲罐尺寸,立式儲罐容積可達3 000 m3,表4是HG21502.1-92 鋼制圓筒形固定頂儲罐系列尺寸。

        表1 硫酸的飽和蒸汽壓力

        表2 HG5-1580-85 臥式儲罐尺寸(一)

        表3 HG5-1580-85 臥式儲罐尺寸表(二)

        表4 HG21502.1-92 鋼制圓筒形固定頂儲罐系列

        3.3 硫酸罐材質(zhì)選擇

        硫酸罐有多種材質(zhì),可以是塑料、鋼襯塑料、普通碳素鋼和不銹鋼等。硫酸產(chǎn)品濃度一般有:77.67%、93%、98%、99%、100%。表5列出了濃硫酸對碳鋼、304和316不銹鋼的腐蝕速率,圖1表示不同溫度下不同濃度的硫酸對碳鋼的腐蝕速率[1]。由表5可以看出,濃硫酸對碳鋼的腐蝕速率要大于對304和316不銹鋼的腐蝕速率,但是碳鋼價格遠遠低于不銹鋼;由圖1可以看出,濃度為80%~99.5%的硫酸,溫度小于50℃時,對碳鋼的腐蝕速率 ≤1.3 mm/a,在保持一定的腐蝕裕量儲存的情況下,一般是可以接受的[2]。所以,通常常溫下使用的濃硫酸儲罐選擇碳鋼材料就可以滿足要求[3]。

        表5 碳鋼、304/316不銹鋼在濃硫酸中的腐蝕速率

        圖1 不同濃度硫酸在不同溫度下對碳鋼的腐蝕速率

        4 卸酸

        采用鐵路槽車運輸?shù)臐饬蛩嵋话氵x用真空槽卸酸或真空泵卸酸的方法卸酸。汽車槽車卸酸多采用自流方式,酸先自流進入一個小的卸酸槽,卸酸槽容積取運酸槽容積1/3左右,再用泵輸送到硫酸儲罐,卸酸泵流量與自流卸酸流量一致。

        5 其他注意事項

        不同濃度硫酸凝固點不同,從H2O-H2SO4二元相圖(見圖2)可以看出,有幾個最低的凝固點:濃度38%,凝固點-72.2℃;濃度73.5%,凝固點-42.5℃;濃度93.77%,凝固點-34.86℃;濃度98%,凝固點0.7℃;濃度100%,凝固點10.37℃[4]。因此,最低氣溫低于凝固點的儲存地區(qū)應考慮保溫加熱,采用熱水或蒸汽加熱時,應采用儲罐外部加熱,內(nèi)部加熱存在內(nèi)漏隱患,一旦內(nèi)漏后果慘重。也可考慮硫酸儲罐設(shè)置在室內(nèi)保溫。

        應注意硫酸泵選型,尤其是泵功率的選擇,泵生產(chǎn)廠家樣本上的數(shù)據(jù)多是以水為介質(zhì)得出的,而濃硫酸的密度比水大很多,表6列出了不同濃度硫酸的密度。另外,還要注意硫酸黏度的變化,由表7可以看出,90%以上的濃硫酸黏度隨溫度波動較大。

        表6 不同溫度下不同濃度硫酸比重

        表7 硫酸黏度

        圖2 H2O和H2SO4二元相圖

        濃硫酸屬于強腐蝕性危險品,因此設(shè)計時要設(shè)有安全淋浴和洗眼設(shè)備。

        6 結(jié)論

        設(shè)計時,人們要參照相關(guān)規(guī)范,結(jié)合項目自身特性,做到合理、先進。

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