液氨存储与输送安全管理技术探讨

刘晓慧

摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，其液氨在工业上应用广泛，但是在液氨存储与输送过程中由于其具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。采用新技术和新设备，消除原有液氨存储与输送过程中频繁出现的超压及泄露危险因素，降低事故危害性，避免发生重特大事故，提高液氨在化工生产中存储与输送的安全管理技术能力。

关键词：液氨存储与输送；安全管理技术

引言

近年来，危险化学品不断发生安全事故。为了加强危险化学品安全生产，防止和减少危险化学品事故的发生，以保障工厂、企业及人民群众生命、财产的安全，国家近几年相继出台了相关的法律、法规和规定，以及针对安全、环保、职业卫生、消防等的设计规范。本文根据新规范的要求，结合实际工作，介绍液氨存储区的安全设施设计。

1低温液氨存储区风险分析

根据《危险化学品目录》（2015年版）、《化学品分类和危险性公示通则》（GB13690—2009）、《非药品类易制毒化学品生产经营许可办法》（国家安监总局令第5号），低温液氨存储区涉及的危险化学品、重点监管危险化学品为：氨。其危险数据如下：（1）健康危害低浓度氨对黏膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死。急性中毒：轻度者出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咯痰等；眼结膜、鼻黏膜、咽部充血、水肿。液氨或高浓度氨可致眼灼伤，液氨可致皮肤灼伤。（2）燃爆特性气氨与空气混合能形成爆炸混合物，遇明火，高热能引起燃烧爆炸。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。（3）液氨泄露由于液氨储存量大而且极易蒸发，一旦发生泄露，就会形成蒸汽云迅速扩散，不但危害区域内作业人员的安全，而且控制不当就会危及周边居民的生命安全。因此我国作业场所所允许的氨卫生标准为30mg/m3，液氨少量泄露（<200L）的初始疏散范围为白天200m，夜晚200m；液氨大量泄露（>200L）的初始疏散范围为白天500m，夜晚1100m，并根据应急处理措施的有效性及氨的扩散速度进一步扩大疏散范围，以确保人员生命安全。

2液氨存储与输送安全管理技术

2.1针对泄露危险高发的卸车环节，采取一系列安全新技术

①卸车系统改变原有的橡胶软管快装接口液氨加热汽化加压卸车方式，采用万向节接口和压缩机卸车系统，抽出液氨球罐气氨对液氨槽车加压卸车，在卸车过程中不会造成液氨球罐的压力升高，有效降低卸车时液氨球罐压力升高造成超压的危险性；②设置紧急切断装置，并采取远程与现场双控制模式对称布局，在卸车过程中出现突发液氨泄露时能够迅速控制球罐液氨和槽车中液氨外泄，当现场无法有效控制时远程控制系统动作，远程切断紧急切断阀，避免事故进一步扩大。③根据氨气极易溶于水的特性，在原有液氨球罐降温喷淋基础上，增设液氨球罐环状多层消防喷淋吸收装置、卸车区域和泵群消防喷淋吸收装置，实现现场消费喷淋分区布置，并采取远程与现场双控制模式对称布局，以应对出现的突发液氨泄露。当突发液氨泄露时迅速启动分区消防水喷淋吸收装置，对泄露挥发的氨气进行喷水吸收。当现场无法进入启动消防水喷淋吸收时，远程控制系统动作及时启动，为进一步查找漏点，消除泄漏源争取时间。

2.2消防设计

消防给水采用临时高压给水系统。界区内设置独立消防给水系统，给水干管布置成环状。主管管径DN450，系统压力0.85MPa。消防泵控制柜按新规范《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974－2014的要求，设置了机械应急启泵功能。在罐上按规范布置固定式水喷雾冷却水系统。在罐区围堰外布置地上式室外消火栓8套供给移动式消防冷却水，设置地上式消防水炮8门作为辅助移动消防冷却水供水。在压缩机房内根据耐火等级、火灾危险性设置消防软管卷盘，消防软管卷盘间距保证1支到达室内任何部位。同时，在压缩机房和氨罐区配置手提式磷酸铵盐干粉灭火器和推车式磷酸铵盐干粉灭火器，灭火器用来扑救电器火灾、仪表火灾及初起火灾。消防排水:事故消防排水量为6912m3;事故消防排水利用氨罐区围堰收集，一部分储存于围堰内，约6000m3，一部分通过雨水排水沟(雨水排水沟上设阀门进行切换)排至老厂区现有事故水池，水池容积2760m3，然后回用现有生产装置，不外排。

2.3低温液氨存储区工艺系统安全

防压力高安全连锁当低温液氨储罐压力到15kPa时，启动保冷压缩冷凝；当压力到17kPa时，安全阀泄压至吸收塔；当低温液氨储罐压力到20kPa时，紧急泄放阀打开泄压。（2）防负压安全连锁当低温液氨储罐压力到3kPa时，保冷压缩机停止；当低温液氨储罐压力到0kPa时，补充常温液态液氨；当低温液氨储罐压力到-0.4kPa时，防真空呼吸阀起跳。（3）防液位过高、过低安全连锁低温液氨储罐设置有两个雷达液位计、一个伺服液位计，液位高于29.0m报警，液位高于29.40m联锁关低温罐进口切断阀和装船泵；液位低于2.5m报警，液位低于2.0m联锁关低温罐出口切断阀和低温液氨泵。（4）防温度过高或温度不均匀安全报警低温液氨储罐设置有温度计、温度传感器等，分布于内罐底、内罐壁不同高度，外罐壁不同高度，并且将相关数据显示在DCS。（5）压缩机安全保护系统高压安全阀，当排气压力过高时，保护机组不受损坏；油压差控制，当油压低于整定值时，机组自动停车，保护机组不受损坏；温度控制，应具有保护机组安全运行及自动停车的功能。（6）紧急停车低温液氨存储区紧急停车措施：关闭至码头低温液氨总管紧急切断阀、关闭低温液氨进低温罐管线紧急切断阀、关闭出低温罐低温液氨管线紧急切断阀。低温液氨存储区生产过程的集中监控由DCS（集散控制系统）完成；该装置的重要联锁由SIS（安全仪表系统），SIS系统通过通讯的方式将相关信号的报警和指示通讯到DCS上显示和报警；可燃气体报警器与声光报警器之间的联锁由GDS（可燃和有毒气体检测报警）系统来实现。从以上设计可以看出，低温液氨存储区在工艺系统上设置了可靠的温度、压力、液位、气体检测、紧急切断等措施，可确保低温罐区在正常工艺指标下平稳、可靠运行。

高压液氨储存区工艺系统安全

储罐储存使用压力球罐，设计压力为2.2MPa，储存温度为常温。球罐顶部设有安全阀，泄放后气体全部送往全厂的火炬系统。球罐设有气相平衡线，使储罐分别进行气相连通，以保证物料进出球罐的稳定操作。

球罐设液位计、温度计、压力表、高低液位报警器。液位计、压力表和温度计均有现场显示和远传功能。液位指示、温度指示、压力指示、报警信号均可远传至DCS并显示。球罐设置低低液位开关，并与储罐出口管道的阀门联锁。当罐内液位达到低低液位时将切断出料阀。同时低低液位开关与泵联锁，当罐内液位达到低低液位时将停止泵的运行。泵设现场操作按钮，泵的运行信号在中控室显示。为防止温差引起的管道压力升高，管道均设置安全阀进行保护。

2.4采用新型屏蔽泵输送技术

屏蔽泵是一种新型特殊离心泵，泵和驱动电机共同被密封在一个被输送介质充满的耐压容器内，此压力容器只有静密封。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，能做到完全无泄漏，但是不能够解决液氨极其容易气化问题，其优点正是解决液氨输送问题需要的。如果把此类输送设备技术用于液氨输送，并采用先进可靠的工艺技术措施，消除引起液氨输送过程中的波动的因素，彻底解决液氨输送时压力波动、超压及泄漏等问题，消除危险因素，满足生产需求。在改造过程中采取了以下技术措施：①采用立式反向回流型屏蔽泵输送液氨，取消柱塞泵的填料密封装置，彻底消除泄漏源。②实现流量定量自动控制，根据泵前端压力变化情况及时作出调整保证压力稳定以避免气蚀。③屏蔽泵电机外加套采用冷媒进行冷却防止液氨气化。

2.5针对泄露危险高发的卸车环节，采取一系列安全新技术

①卸车系统改变原有的橡胶软管快装接口液氨加热汽化加压卸车方式，采用万向节接口和压缩机卸车系统，抽出液氨球罐气氨对液氨槽车加压卸车，在卸车过程中不会造成液氨球罐的压力升高，有效降低卸车时液氨球罐压力升高造成超压的危险性；②设置紧急切断装置，并采取远程与现场双控制模式对称布局，在卸车过程中出现突发液氨泄露时能够迅速控制球罐液氨和槽车中液氨外泄，当现场无法有效控制时远程控制系统动作，远程切断紧急切断阀，避免事故进一步扩大。③根据氨气极易溶于水的特性，在原有液氨球罐降温喷淋基础上，增设液氨球罐环状多层消防喷淋吸收装置、卸车区域和泵群消防喷淋吸收装置，实现现场消费喷淋分区布置，并采取远程与现场双控制模式对称布局，以应对出现的突发液氨泄露。当突发液氨泄露时迅速启动分区消防水喷淋吸收装置，对泄露挥发的氨气进行喷水吸收。当现场无法进入启动消防水喷淋吸收时，远程控制系统动作及时启动，为进一步查找漏点，消除泄漏源争取时间。

结语

液氨存储与输送安全技术舍弃原有的传统卸车方式而采用简单全新的卸车方式，有效降低卸车时液氨球罐压力升高造成超压的危险性；舍弃原有复杂的多级离心式泵或轴塞泵形式而采用简单可靠的单级立式屏蔽泵技术，利用尾端反向回流防气蚀措施和定量控制技术，彻底消除了液氨输送时经常出现的压力不稳定、泄露、超压等危险因素，实现了输送过程中的本质安全性；同时采用事故仿真系统模拟事故状态，通过现场可靠检控检测设备、紧急控制系统和消防喷淋吸收设施，实现液氨储存及输送的安全稳定运行，有效降低事故发生可能性的安全风险。液氨存储与输送过程中通过从本质安全、硬件设施、检控检测、突发应对及应急响应等多环节采用新技术和新设备，并通过安全管理手段加以有机结合，环环相扣，编制了一道可靠的安全大网，为企业安全稳定运行提供有力保证。

参考文献

[1]屈建海，冯继伟，莫显跃，陈辉。液氨输送新技术的研究与应用，《河南化工》,2015(6):36-37.

[2]鲍官生.低温液氨储罐的安全运行对策[J].化工安全与环境，2008，（1）：12-13.