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，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)提前對氨儲罐各進出口進行氮氣吹掃、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、出口手動門、氣動門，以及氣氨進、出口手動門、氣動門并對管路進行氮氣吹掃、置換。每步操作完畢后都應(yīng)當(dāng)在閥門前加裝堵板，進行硬隔離，并設(shè)置明顯的隔離警示標(biāo)志。此外還應(yīng)進行的檢查有：在氨儲罐兩個安全閥手動門后加裝堵板，進行硬隔離；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，進行硬隔離；關(guān)閉液氨儲罐高低液位計手動門，在手動門后加裝堵板，進行硬隔離。

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，做好記錄檢驗完成進行更換）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發(fā)出聲音時停止開一次門，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)檢測儀報警時關(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，溫度保持在 40℃以下，如溫度超出40℃時停止注水，溫度持續(xù)上漲時手動開啟噴淋進行降溫，待溫度降下而不再上漲時繼續(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，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，排水時在液氨儲罐底部排水管出口取樣化驗水質(zhì)，水質(zhì)PH=10.由于PH不合格，再次注水2.5米靜置4小時后，進行排水，取得液氨儲罐底部疏放排水出口水，化驗水質(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)機加裝在人孔門上面進行強制通風(fēng)12小時后將便攜式漏氨檢測儀用繩索吊進液氨儲罐內(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用品進入液氨儲罐內(nèi)。將內(nèi)部積垢及雜物清理干凈后使用角磨機（帶砂紙拋光片）將“T”型焊接口兩側(cè)水平寬度10cm,長度1m進行拋光打磨至全部金屬漏出后開始檢驗。

2.6密閉性試驗

檢驗結(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氣瓶管道，先用氮氣打壓至1.6MPa后關(guān)閉液氨儲罐壓力變送器一次手動門，拆除氮氣氣源管再將打壓泵管道連接，先啟動打壓泵觀察壓力表壓力1.6MPa時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)用打壓泵進行打壓，壓力上升到2.35MPa時關(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)氮氣壓力使儲罐內(nèi)存水排至氨區(qū)廢水池。排放水至壓力為0MPa時，更換壓力表為真空表觀察真空表為-0.03MPa時，再繼續(xù)充氮氣使負(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氣排出。此時在液氨儲罐液位計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液氨儲罐氮氣置換為氣氨

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氣檢查槽車與壓縮機系統(tǒng)的連接管路密封性。分別依次打開液氨儲罐氣氨進、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氣，使儲罐保持較低的壓力并通過較長的軟管將氮氣導(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溫度保持在40℃以下，如超出40℃時停止充氨氣并手動開啟噴淋進行降溫）直到氨氣從液氨儲罐底部排污門進入氨區(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、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℃以下時即可開始正常卸氨。

3 水置換方案優(yōu)點

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，在進行罐體內(nèi)部打磨校驗時水置換安全性高于傳統(tǒng)的氮氣置換法，且置換過程操作方便。此外，水置換與氮氣置換相比費用較低。

4 水置換方案存在的問題分析

水置換雖然費用低廉但耗時較長。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)點成為液氨儲罐置換的優(yōu)勢方案，經(jīng)實踐驗證切實可行。但無論是氮氣置換、蒸汽置換、水置換都存在一定的風(fēng)險，因此置換前要考慮周全，做好風(fēng)險預(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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