浅谈液氨罐区的布置

浅谈液氨罐区的布置

詹斌玲

北京中寰工程项目管理有限公司武汉分公司，武汉， 430070

摘要：本文介绍国内某项目中的液氨罐区，简单介绍了其工艺路线，并介绍了相关的设备布置和管道设计的情况。

关键词：氨压缩机 卸车 液氨储罐 防火堤 沉降

引言：液氨是一种重要的制冷剂和化工原料，广泛用于化工生产过程中。在GB 50160-2008（2018版）中虽把液氨的火灾危险类别定义为乙A类，但在具体设计要求中规范几乎把它等同于液化烃，可见其的危险性还是挺高的。液氨的爆炸上限为27.4%，下限为15.7%，为无色、有刺激性恶臭的气体。根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）进行辨识和《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定（2015年修订）》（国家安监总局令第40号）进行分级，本项目的液氨罐区构成三级危险化学品重大危险源。

1. 工艺简介

本项目的液氨罐区是为厂区的配套原料罐区。液氨是外购的，通过槽车运输到液氨装卸区域。槽车通过液氨装卸臂与液氨储罐相连。液氨储罐中的气氨经过氨压缩机压缩增压后送到槽车中，槽车中的液氨在压力作用下输送至液氨储罐。储罐中的液氨通过泵送至用户点（热电装置）。

装卸臂液氨出口设有流量计及紧急切断阀，液氨总管设有温度计、压力表，进出储罐设有紧急切断阀。导淋液体均密闭排放。液氨储罐设有压力表及压力报警信号、设备液位计、雷达液位计、温度报警、双道安全阀。同时相关管道上设置安全阀，所有工艺管线均采用双道氨用截止阀。

整个储存系统包括2台液氨储罐、1台卸车臂、2台压缩机、1台水封槽、1台氨水地下槽及1台氨水泵、2台液氨输送泵。

1.1 液氨储罐

本项目液氨用于热电装置的尾气处理，根据脱硫和脱硝对液氨的需求量，液氨的消耗量为1.0t/h(脱硫:0.85t/h+脱硝:0.15t/h）。《石油化工储运系统罐区设计规范》(SH/T3007-2014)规定以公路运输形式运输原料，其存储时间按10～15天计，本项目选用10天。液氨密度0.614g/cm³，填装系数0.85（GB50160规定要求不超过0.9），计算需要总约460m³，选用2台230 m³的液氨卧式储罐。

选用液氨储罐的尺寸为φ4m×17m，设计压力2.2MPa（G），材质Q345R。液氨储罐采用压力储罐，顶部设置了安全阀，满足火灾时的泄放需要，安全阀整定压力设为2.27MPa(G)。

1.2液氨卸车方案

液氨卸车一般有两种方式可供选择：一种是液氨泵卸车，另一种是氨压缩机卸车。本设计选用氨压缩机卸车，主要是考虑泵卸车存在气蚀风险可能和卸车不彻底的因素。选用两台氨压缩机，进出口压差0.8MPa，流量1.0m³/min。液氨卸车臂1套，流量50m³/h。

1.3 气氨的吸收

GB 50160-2008（2018版）中5.5.9 规定氨的安全阀排放气应经处理后放空。本设计中系统压力高导致安全阀起跳时，通过把阀气送至水封槽进行吸收处理。氨水则定期通过氨水泵送至热电装置脱硝单元氨水配置装置。

2. 设备布置

液氨罐区装置布置在厂区的中部偏东位置，占地面积约为1505㎡。罐区内设一个东西向的内管廊（EL +4.000m），与装置外的来往管线通过内管廊西侧连接。两台液氨储罐布置在0.6m高的防火堤内，位于装置东侧，占地面积为481㎡，并设遮阳棚。液氨泵与氨压缩机、水封槽、地下槽、氨水泵集中布置在装置的西侧，地下槽、氨水泵、水封槽在内管廊以北，液氨泵、氨压缩机在内管廊以南。其中，水封槽、氨压缩机、液氨泵设在0.2m高的围堰内；地下槽及氨水泵设在2m深地坑内，四周设围栏，并设遮雨棚。卸车鹤管位于液氨储罐防火堤的南侧。卸氨鹤管周围设1m高防撞柱，防止槽罐车碰撞。初期雨水收集池设在防火堤与围堰中间，内管廊以北，占地约10㎡。

2.1 GB 50160-2008（2018版）6.3.5.1条规定全压力式、半冷冻式液氨储罐组宜设高度为0.6m的防火堤，防火堤内堤角线距储罐不应小于3m，防火堤内的隔堤不宜高于0.3m。此类液氨储罐的防火堤设置同液化烃。为防止液氨在防火堤内泄露，防火堤内设置的可燃气体探测仪，实现实时浓度报警，便于及时发现和处理。

本项目液氨储罐属于全压力式液氨储罐，防火堤高度确定为0.6m。罐壁至防火堤脚的距离均大于3m。液氨储罐按单罐单堤的要求设置防火隔堤0.3m高。

2.2 GB 50160-2008（2018版）中规定全压式液化烃卧罐的间距是1.0D，液氨储罐的防火间距要求和液化烃储罐相同。本设计中液氨储罐直径4m,罐外壁之间的间距4.3m，符合规范防火间距要求。

2.3液氨输送泵和氨压缩机并排布置在防火堤外，与液氨储罐的防火间距15m；卸车臂设在防火堤以南，离液氨储罐净距15m，满足规范防火间距相关要求。

2.4在液氨罐区设置带淋浴功能洗眼器，洗眼器的防护半径不大于15m。

2.5 液氨罐区污水管线设置雨污分流系统。

3. 管道设计

3.1液氨储罐的沉降

由于液氨储罐进出管线均设置在罐底，储罐的沉降可能会导致管道撕裂，造成一定泄露。考虑GB50160-2008(2018修订版)中7.2.18条规定：液氨管道不得采用软管连接。本项目设计与液氨储罐底部管口直接相连的液氨管道上设置弹簧支架来消除沉降的影响。个人更倾向于在有条件的情况下，也可以将第一个支架做在储罐的条形基础上，同液氨储罐形成一个整体，一同沉降，可以避免沉降造成的设备接管的损伤。

3.2 液氨管道

液氨管道焊接之后应对焊缝进行焊后热处理处理，热处理之后，无论是材料本体或者焊缝及热影响区，硬度均应小于或等于HB185。焊后热处理的具体处理工艺应参照GB/T 20801.4或等同规范的的要求执行。

液氨管道一般都需要保冷，支架应设置隔冷块。由于液氨管道都需要焊后热处理，支架设计时要选用非焊接型支架。

4. 消防设计

根据《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008（2018版））8.10.2.2条，当单罐容积大于100m³，且小于1000m³时，应采用固定式水喷雾（水喷淋）系统和移动式消防冷却系统。本项目液氨储罐的消防设置一套固定水喷雾灭火系统。该系统由管道、雨淋阀组、过滤器和喷头等组件构成，用于为保护对象提供冷却防护。系统采用自动连锁，远程遥控和就地控制的三种方式。水喷雾系统冷却水供给强度不小于6L/min·m²，经计算固定消防水量为30L/s。根据规范取移动消防水量为30L/s，总消防水量为60L/s。水喷雾系统的水源来自全厂的稳高压消防水系统管网。

结语：

液氨作为一种在化工生产中重要的原料，目前在我国需求量很高，其储存系统设计的安全性不容小觑。液氨罐区的布置，不仅要重视与周边装置、道路之间的安全间距，罐区内的布置也要严格按照国家标准规范执行。不同类型的液氨储罐的防火要求也不相同，要完成好液氨罐区的管道设计，首先应严格按照防火规范确定出合理的设备布置方案，然后按照管道及仪表流程图完成配管设计。在配管设计中，除了满足一般管道布置的规范要求外，也需要考虑液氨管道的特殊要求。

参考文献：

[1]SH/T3007-2014.石油化工储运系统罐区设计规范[S]

[2]GB50160-2008（2018版）.石油化工企业设计防火标准 [S]