本文主要中心思想是：液氨儲罐水置換方案的優(yōu)勢與不足以及解決方案。液氨儲罐是脫銷系統(tǒng)的重要組成部分，但在運(yùn)存儲和檢修過程中極易發(fā)生破損和爆裂從而引起氨氣的泄露，對人體造成傷害。本文從氨氣易溶解于水的原理出發(fā)，設(shè)計(jì)了液氨儲罐水置換的方案，分析了該方案的優(yōu)勢與不足并提出解決方案。

1 置換原理

氨氣極易溶于水，在常溫、常壓下溶解度為1：700 （ 1體積水能溶解大約700體積的氨氣），溶解后水溶液呈弱堿性，因此水可作為氨氣良好的吸收劑，氨氣與水發(fā)生如下反應(yīng)：

由于氨溶液呈弱堿性，因此液氨儲罐置換時(shí)可持續(xù)注水至溢流管導(dǎo)出，監(jiān)測排水pH，當(dāng)pH≈7.5時(shí)，即吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氨水全部被持續(xù)注入的水置換出來，可作為置換工作結(jié)束的判斷依據(jù)。

此外還應(yīng)注意：氨氣溶于水中，由于體積變化，液氨儲罐內(nèi)會產(chǎn)生一定真空度，若近似認(rèn)為氨氣全部溶解，而此時(shí)水未充滿整個儲罐的情況下，真空度較大值即為-0.10MPa，檢修時(shí)應(yīng)選取一塊真空表替換儲罐其中壓力表，以便在注水操作時(shí)觀察罐內(nèi)負(fù)壓情況；氨氣溶于水中為放熱反應(yīng)，置換過程中應(yīng)監(jiān)測液氨儲罐溫度變化趨勢，嚴(yán)格控制罐內(nèi)溫度上漲速度。

2 置換方案

2.1置換前措施

為了確保置換過程的安全操作，應(yīng)提前對氨儲罐各進(jìn)出口進(jìn)行氮?dú)獯祾�、置換過程。首先將液氨儲罐內(nèi)部液氨用到較低液位，直至液氨無法排出為止。然后依次關(guān)閉氨儲罐液氨進(jìn)、出口手動門、氣動門，以及氣氨進(jìn)、出口手動門、氣動門并對管路進(jìn)行氮?dú)獯祾摺⒅脫Q。每步操作完畢后都應(yīng)當(dāng)在閥門前加裝堵板，進(jìn)行硬隔離，并設(shè)置明顯的隔離警示標(biāo)志。此外還應(yīng)進(jìn)行的檢查有：在氨儲罐兩個安全閥手動門后加裝堵板，進(jìn)行硬隔離；關(guān)閉壓力變送器手動門，關(guān)閉壓力表手動門；關(guān)閉液氨儲罐底部排污手動一次、二次門，并在二次門前加裝堵板，進(jìn)行硬隔離；關(guān)閉液氨儲罐高低液位計(jì)手動門，在手動門后加裝堵板，進(jìn)行硬隔離。

2.2液氨儲罐剩余液氨排放

將疏放管道出口淹沒氨區(qū)廢水池液位下面，出口離水面距離不能小于兩米。然后打開液氨儲罐底部疏放二次門（開門前觀察疏放出口是否有水泡，如有水泡證明一次門內(nèi)漏，做好記錄檢驗(yàn)完成進(jìn)行更換）再慢慢打開液氨儲罐一次手動門，開一次手動門前一人觀察廢水池液氨儲罐疏放出口，如有水泡冒出疏放管道同時(shí)發(fā)出聲音時(shí)停止開一次門，開始小量疏放。

疏放過程中在廢水池出口處放置一個便攜式漏氨檢測儀，當(dāng)檢測儀報(bào)警時(shí)關(guān)閉液氨儲罐底部疏放一次門，將廢水池水排放，重新注入清水按照步驟2繼續(xù)排放直至完全排空。排空液氨儲罐剩余液氨后，檢查液氨儲罐底部疏放管道溫度接近環(huán)境溫度，聲音消失,液氨儲罐底部疏放一次門、二次門全開狀態(tài)，靜置約4小時(shí)后。關(guān)閉液氨儲罐底部疏放一次、二次門，準(zhǔn)備注水置換。

2.3 注水置換

拆除液氨儲罐回流管一次門后連接法蘭，在另一端的法蘭上加裝堵板。將準(zhǔn)備好的短節(jié)加到一次手動門后法蘭上，接上水帶并打開除霧器臨時(shí)備用接口手動門（水源由除霧器沖洗水供給）使管道內(nèi)充滿水，再打開液氨儲罐回流一次手動門。觀察液氨儲罐就地溫度計(jì)，溫度保持在 40℃以下，如溫度超出40℃時(shí)停止注水，溫度持續(xù)上漲時(shí)手動開啟噴淋進(jìn)行降溫，待溫度降下而不再上漲時(shí)繼續(xù)注水至2.5米后關(guān)閉液氨儲罐回流管一次手動門（即：注水控制閥門），本次水置換過程沒有發(fā)生罐體溫度上漲情況。

注水結(jié)束后，靜置8-12小時(shí)，打開液氨儲罐底部疏放一次、二次手動門將罐內(nèi)水全部放出，觀察液位計(jì)，排水時(shí)在液氨儲罐底部排水管出口取樣化驗(yàn)水質(zhì)，水質(zhì)PH=10.由于PH不合格，再次注水2.5米靜置4小時(shí)后，進(jìn)行排水，取得液氨儲罐底部疏放排水出口水，化驗(yàn)水質(zhì)PH=8，視為水質(zhì)合格后將液氨儲罐內(nèi)水排空。

2.4強(qiáng)制通風(fēng)

打開液氨儲罐上部三個通氣孔法蘭堵板及人孔門。將軸流風(fēng)機(jī)加裝在人孔門上面進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)12小時(shí)后將便攜式漏氨檢測儀用繩索吊進(jìn)液氨儲罐內(nèi)部，5分鐘后取出，測得液氨儲罐內(nèi)部氧氣含量21%，氨濃度為0ppm。

2.5焊縫打磨

檢測液氨儲罐內(nèi)部空氣含量合格后，在人口門到液氨儲罐內(nèi)放置爬梯，人員佩戴好專用防護(hù)用品進(jìn)入液氨儲罐內(nèi)。將內(nèi)部積垢及雜物清理干凈后使用角磨機(jī)（帶砂紙拋光片）將“T”型焊接口兩側(cè)水平寬度10cm,長度1m進(jìn)行拋光打磨至全部金屬漏出后開始檢驗(yàn)。

2.6密閉性試驗(yàn)

檢驗(yàn)結(jié)束后，將內(nèi)部清理干凈，直接從人孔門注水至3.3m.封閉人孔門、通氣孔。拆除液氨儲罐壓力變送器接上氮?dú)馄抗艿溃�先用氮�(dú)獯驂褐?.6MPa后關(guān)閉液氨儲罐壓力變送器一次手動門，拆除氮?dú)鈿庠垂茉賹⒋驂罕霉艿肋B接，先啟動打壓泵觀察壓力表壓力1.6MPa時(shí)打開液氨儲罐壓力變送器一次手動門（即：打壓控制閥門）繼續(xù)給液氨儲罐內(nèi)用打壓泵進(jìn)行打壓，壓力上升到2.35MPa時(shí)關(guān)閉壓力變送器一次門，停止打壓后將之前所加裝的堵板進(jìn)行拆除，更換新密封墊保壓12h；前2h壓力允許下降0.03MPa，后10h壓力允許下降0.02 MPa為合格。

2.7液氨儲罐排水

氣密性試驗(yàn)結(jié)束后，開啟液氨儲罐排污門一次門，緩慢打開液氨儲罐排放閥二次門，依靠儲罐內(nèi)氮?dú)鈮毫κ箖�罐�?nèi)存水排至氨區(qū)廢水池。排放水至壓力為0MPa時(shí)，更換壓力表為真空表觀察真空表為-0.03MPa時(shí)，再繼續(xù)充氮?dú)馐关?fù)壓保持在0至-0.03MPa 之間至到無水排出后，關(guān)閉上述排放閥。靜置30min左右，再次打開液氨儲罐排污門一次門，緩慢開啟液氨儲罐排污門二次門，檢查是否有水排出。

重復(fù)上訴操作，至無水排出為止。當(dāng)儲罐內(nèi)存水排盡后，繼續(xù)通過底部排放管道將氮?dú)馀懦�。此時(shí)在液氨儲罐液位計(jì)底部排污門檢測氧含量應(yīng)至3%以下，然后關(guān)閉壓力表一次門更換真空表為壓力表后再打開壓力表一次門。

2.8液氨儲罐氮?dú)庵脫Q為氣氨

利用槽車加壓至液氨儲罐應(yīng)當(dāng)首先聯(lián)系液氨槽車就位，檢查槽車具備卸載條件。確認(rèn)無誤則可連接槽車和氨卸載連接管路并用氮?dú)鈾z查槽車與壓縮機(jī)系統(tǒng)的連接管路密封性。分別依次打開液氨儲罐氣氨進(jìn)、出口氣動門、手動門。然后緩慢打開槽車至液氨儲罐手動球閥，使氨氣慢慢從頂部進(jìn)入儲罐。打開液氨儲罐底部排污一次手動門、二次手動門以便排出氮?dú)�，使儲罐保持較低的壓力并通過較長的軟管將氮?dú)鈱?dǎo)入到氨區(qū)廢水池內(nèi)（排水軟管必須在廢水池水面下）。不斷向儲罐中充入氨氣（充氨過程中觀察液氨儲罐上邊溫度計(jì)溫度保持在40℃以下，如超出40℃時(shí)停止充氨氣并手動開啟噴淋進(jìn)行降溫）直到氨氣從液氨儲罐底部排污門進(jìn)入氨區(qū)廢水池內(nèi)。隨后會聞到氨的氣味，觀察液氨儲罐壓力表為0.6MPa。

壓力恢復(fù)正常后依次關(guān)閉液氨儲罐氣氨進(jìn)、出口氣動門、手動門；關(guān)閉槽車至液氨儲罐手動球閥；關(guān)閉液氨儲罐底部排污一次手動門、二次手動門，觀察液氨儲罐溫度降至23℃以下時(shí)即可開始正常卸氨。

3 水置換方案優(yōu)點(diǎn)

水置換是根據(jù)氨氣極易溶于水的特性，溶解度為1：700。氨氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.7081g/L，100g水可以溶解70L的氨氣，重量為49.567g，即氨氣在水中的溶解度是49.567g/100g水。只要氨罐內(nèi)存在的液氨排空即可保證整個置換過程是相對安全的。水置換結(jié)束后氨罐內(nèi)部無任何氨氣殘留，在進(jìn)行罐體內(nèi)部打磨校驗(yàn)時(shí)水置換安全性高于傳統(tǒng)的氮?dú)庵脫Q法，且置換過程操作方便。此外，水置換與氮?dú)庵脫Q相比費(fèi)用較低。

4 水置換方案存在的問題分析

水置換雖然費(fèi)用低廉但耗時(shí)較長。注水過程易導(dǎo)致液氨儲罐溫度過高，從而引起儲罐炸裂。置換過程應(yīng)密切關(guān)注溫度變化，如遇溫度升高過快應(yīng)及時(shí)采用噴淋降溫措施，防止事故發(fā)生。

置換過程不可避免地會產(chǎn)生對環(huán)境有害的廢水，由于置換的水內(nèi)含有氨，因此為了安全、環(huán)保必須要有可靠的廢水排放處，如排放至石灰石地坑內(nèi)。排污管道應(yīng)接至氨區(qū)廢水池底部，避免出口暴露。

此外，水置換排放殘留液氨時(shí)必須嚴(yán)格控制疏放管道質(zhì)量、疏放量，防止疏放管道爆裂導(dǎo)致氨泄漏。

5 結(jié)語

氨氣水置換以其易操作、成本小的優(yōu)點(diǎn)成為液氨儲罐置換的優(yōu)勢方案，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證切實(shí)可行。但無論是氮?dú)庵脫Q、蒸汽置換、水置換都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此置換前要考慮周全，做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控。置換過程中要謹(jǐn)慎操作、正確操作，要注重每一個環(huán)節(jié)，防止誤操作或觀察不到位而造成事故。

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