黃 麗

（遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110004）

液氨是一種重要的化工原料，不僅是尿素等化學(xué)肥料的重要原料，而且還可用做其他領(lǐng)域，如醫(yī)藥和農(nóng)藥等領(lǐng)域甚至是國(guó)防領(lǐng)域。由于液氨屬于有毒、易燃、易爆介質(zhì)，具有腐蝕性，且容易揮發(fā)，所以其化學(xué)事故發(fā)生率相當(dāng)高，近幾年發(fā)生了數(shù)起液氨泄漏、中毒事故，造成了人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。本文就液氨罐區(qū)的工藝及管道的安全設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行論述。

1 液氨儲(chǔ)存方式[1]

為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氣態(tài)的氨通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨，即將其液化。其儲(chǔ)存一般采用壓縮、低溫或用兩者結(jié)合的方法，其中低壓降溫、常壓低溫和中壓常溫是國(guó)內(nèi)常用的儲(chǔ)存方式。

1.1 低壓降溫儲(chǔ)存

這種方法是采用冷凍系統(tǒng)將液態(tài)氨適當(dāng)降低溫度以獲得相應(yīng)較低的儲(chǔ)存壓力。

1.2 常壓低溫儲(chǔ)存

該方法是將液態(tài)氨采用冷凍系統(tǒng)降溫到其沸點(diǎn)以下，將液態(tài)氨對(duì)應(yīng)的氣相壓力控制在和大氣壓相同或接近，這樣就可以使用常壓方式進(jìn)行儲(chǔ)存。

1.3 中壓常溫儲(chǔ)存

液氨的中壓常溫儲(chǔ)存也被視為全壓力儲(chǔ)存，這種方法是采用壓力式容器進(jìn)行儲(chǔ)存，設(shè)計(jì)壓力為2.07 MPa，設(shè)計(jì)溫度為50 ℃，操作溫度與環(huán)境溫度相同或接近，所以為常溫儲(chǔ)存。

2 液氨儲(chǔ)罐的設(shè)備布置[2]

2.1 防火距離的確定

通常依據(jù)GB50160—2008(2018年版)（《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》）的相關(guān)要求，液氨儲(chǔ)罐之間的防火距離應(yīng)與液化烴儲(chǔ)罐要求相同。這樣，罐組內(nèi)布置的全壓力式或半冷凍式儲(chǔ)罐，如有事故排放至火炬的措施，球罐間距為0.5 D(D 為相鄰較大儲(chǔ)罐的直徑)；臥（立）罐間距為1.0 D;如無事故排放至火炬的措施，上述兩種罐間距均為1.0 D。

2.2 防火堤及隔堤的設(shè)置

全壓力式、半冷凍式液氨儲(chǔ)罐組的防火堤高度不宜高于0.6 m，堤內(nèi)的有效容積不應(yīng)小于罐組內(nèi)最大儲(chǔ)罐容積的60%。儲(chǔ)罐外壁距離防火堤內(nèi)堤腳線不應(yīng)小于3 m，堤內(nèi)應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土地面，并應(yīng)坡向外側(cè)，防火堤內(nèi)的隔堤不宜高于0.3 m。

2.3 液氨儲(chǔ)罐的消防系統(tǒng)[3]

液氨儲(chǔ)罐須安裝必要的安全聯(lián)鎖設(shè)施，當(dāng)壓力和溫度高于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)開啟降溫噴淋系統(tǒng)；液位和壓力高于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止進(jìn)料；液氨泄露量檢測(cè)值高于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)開啟消防噴淋系統(tǒng)。

液氨儲(chǔ)罐均應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的用于降低罐體表面溫度的降溫噴淋系統(tǒng)，噴淋強(qiáng)度不得低于 4.5 L/m2·min。

3 輸氨管道的相關(guān)設(shè)計(jì)

3.1 液氨管道材質(zhì)的選擇[4]

氨輸送用管材設(shè)計(jì)應(yīng)符合《壓力管道規(guī)范-工業(yè)管道》（GB/T20801）的相關(guān)規(guī)定，可能與氨介質(zhì)接觸的所有管道包括管件、閥門等零部件全部要嚴(yán)格禁銅。輸氨介質(zhì)的管道應(yīng)采用無縫鋼管，其質(zhì)量最低應(yīng)符合《流體輸送用無縫鋼管》(GB8163)的要求，碳鋼（20#鋼）主要用在熱氨管道，其使用的極限溫度為-20 ℃；Q345E 用在冷氨管道，但管道溫度不能超過-40 ℃，否則鋼的應(yīng)力達(dá)到下限，也可以用A33Gr6 低溫?zé)o縫鋼管；不銹鋼管道可以用在-196 ℃的低溫下。為防止液氨應(yīng)力腐蝕，要求碳鋼管材作焊后熱處理。

輸送氨介質(zhì)的金屬管道，除需要采用法蘭型式連接外其他地方均需采用焊接型式，并按國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求對(duì)焊縫進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。

氨輸送管道應(yīng)設(shè)置接地系統(tǒng)。

3.2 法蘭、墊片、緊固件的選擇

輸氨管道宜采用帶頸對(duì)焊凹凸面法蘭，墊片使用不銹鋼金屬纏繞墊，填料為聚四氟乙烯或石墨，螺栓螺母使用35CrMo 或是不銹鋼。

3.3 閥門的選擇與設(shè)置

輸氨管道系統(tǒng)采用氨專用閥門，不得采用閘閥。閥門的布置除考慮滿足功能要求外，還能滿足操作及維護(hù)。輸氨管道進(jìn)入生產(chǎn)車間后要在合適的地方設(shè)置一臺(tái)總隔離閥，而且在用氨設(shè)備和補(bǔ)氨用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間都要設(shè)置雙閥控制。

3.4 儲(chǔ)罐安全設(shè)施的設(shè)置[5]

液氨儲(chǔ)罐超壓泄放火炬系統(tǒng)需安裝雙安全閥安全設(shè)施，安全閥前后均需設(shè)置切斷閥，切斷閥應(yīng)為全通式閥。為防止安全閥失靈而無法泄壓的情況發(fā)生，還需設(shè)置直接泄放火炬的雙閥副線，正常操作時(shí)副線的兩個(gè)閥門均保持關(guān)閉狀態(tài)。安全閥組管道布置在滿足工藝要求的同時(shí)，也要考慮維修、操作等其他方面。安全閥出口應(yīng)設(shè)導(dǎo)氣管。

3.5 管道的保冷設(shè)計(jì)

液氨管道的保冷材料選用是保證液氨管道能否安全運(yùn)行的重要因素之一，選用保冷材料時(shí)要考慮該材料的好氧指數(shù)、保冷結(jié)構(gòu)，還要考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度、濕度等因素。濕度為該地區(qū)最熱3 個(gè)月的平均濕度，如果表面溫度過低，空氣濕度過大，空氣中的水分就會(huì)在保冷層外表面產(chǎn)生綠苔，破壞保冷層。當(dāng)保冷厚度超過80 mm，必須分層施工，且不可使用鉚釘，以防止產(chǎn)生孔隙，空氣進(jìn)入遇低溫后結(jié)冰，降低保冷效果。

3.6 其他注意事項(xiàng)[2]

液氨儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置液位計(jì)、壓力表，低溫壓力儲(chǔ)罐尚應(yīng)設(shè)溫度指示儀。壓力和溫度遠(yuǎn)傳至DCS 主控室。這樣就可以隨時(shí)把握罐內(nèi)的溫度和液位，以便進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

液氨儲(chǔ)罐應(yīng)布置在明火或者散發(fā)火花地點(diǎn)的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，其裝卸站應(yīng)靠近道路（或鐵路）。

4 結(jié)束語

液氨儲(chǔ)存依據(jù)實(shí)際情況選取適宜的方式，儲(chǔ)罐按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行合理布置與設(shè)計(jì)，輸氨管道及相關(guān)管件、器材正確選取、設(shè)計(jì)與設(shè)置，直接影響到液氨裝置的安全和投資費(fèi)用，因此要在熟悉相應(yīng)規(guī)范的前提下，依據(jù)其使用條件綜合考慮，既要保證可靠、安全又要經(jīng)濟(jì)適用。