液氨過濾裝置卸氨后為什么要進行降壓或排空操作

1、過濾器安全綜述

1.1  過濾器工作特點及分類

1.1.1 過濾器工作特點

在卸氨完成后，過濾器是固定式小型盛裝容器，容積130L。其基本工作特點是：

a．工作場所固定、工作條件溫度經(jīng)常變化；

b．介質(zhì)單口進出，充裝和使用不同時進行；

c．多次反復充裝介質(zhì)。

1.1.2 過濾器**高工作溫度和許用壓力

過濾器**高工作溫度，指考慮日曬，過濾器內(nèi)介質(zhì)可能達到的**高溫度，我國標準規(guī)定為50℃。

過濾器許用壓力，指保證過濾器安全，允許過濾器承受的**高壓力，它應不小于過濾器內(nèi)介質(zhì)溫度為50℃時的介質(zhì)壓力。液氨在50℃時2.032MPa,過濾器設計壓力因電廠要求不同分為2.5 MPa和4.0 MPa兩種。

由于電廠氨區(qū)規(guī)定，液氨卸載完后卸載臂（鶴管）液相、氣相一次閥門及后續(xù)二次閥門關閉。過濾器一般都安裝在卸載臂液相一次閥和二次閥之間管路上，至下次卸氨周期打開卸氨，如果過濾器及卸載臂系統(tǒng)內(nèi)充滿液氨，期間過濾器及卸載臂系統(tǒng)，如同充滿液氨的氣瓶

1.1.3氣瓶分類

主要依據(jù)瓶內(nèi)介質(zhì)臨界溫度的不同而分類。臨界溫度是介質(zhì)氣、液相狀態(tài)界限消失，氣化潛熱為零的溫度。介質(zhì)溫度超過臨界溫度時僅靠壓縮無法使其液化。

a. 永久氣體氣瓶：臨界溫度tc<- 10℃的氣體稱作永久氣體，盛裝永久氣體的氣瓶叫永久氣體氣瓶。盛裝氧、氮、空氣、甲烷及氬、氖等氣體的氣瓶均屬此類。

永久氣體在環(huán)境溫度下始終呈氣態(tài)，以較高壓力將其壓縮才能在氣瓶較小容積中儲存較多質(zhì)量，因而這類氣瓶必須有較高的許用壓力，其常用標準壓力系列為15MPa、20MPa及30MPa。

b．高壓液化氣體氣瓶 臨界溫度tc≥- 10℃的氣體稱作液化氣體，液化氣體又分高壓液化氣體和低壓液化氣體兩種。

臨界溫度tc≥-10℃而≤70℃的液化氣體為高壓液化氣體，其氣瓶為高壓液化氣體氣瓶。二氧化碳、氧化亞氮、乙烯、氯化氫等均屬這類氣體。

高壓液化氣體在環(huán)境溫度下可能呈氣液兩相狀態(tài)，也可能完全呈氣態(tài)，因而也要求以較高壓力充裝。其氣瓶標準壓力系列為8MPa、12.5MPa、15MPa及20MPa。

c．低壓液化氣體氣瓶 tc>70℃的液化氣體為低壓液化氣體，其氣瓶為低壓液化氣體氣瓶。液氯、液氨、硫化氫、丙烷、丁烷及液化石油氣等均屬于低壓液化氣體。

在環(huán)境溫度下，低壓液化氣體始終處于氣液兩相共存狀態(tài)，其氣態(tài)的壓力是相應溫度下該氣體的飽和蒸氣壓。按**高工作溫度為50℃考慮，所有低壓液化氣體的飽和蒸氣壓均在5MPa以下，所以這類氣體可用低壓氣瓶充裝，其標準壓力系列為1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、5.0MPa。

1.1.4．溶解氣體氣瓶 專指盛裝乙炔的特殊氣瓶。

2、過濾器基本結構和主要附件

2.1過濾器基本結構

2.1.1．由于過濾器容積較小0.13m³,由底端封頭與中部圓筒體焊接，上封頭與筒體用法蘭連接而成，除下封頭與筒體、法蘭與筒體、上封頭與法蘭三條環(huán)焊縫外，圓筒體還有一縱焊縫。

2.1.2過濾器筒體底部設有DN25排污口1個，筒體側面設有DN50的進、出口各1個，筒體上部設有DN25的氮氣口1個。

2.2過濾器主要附件

2.2.1．過濾器閥門： 是裝置于過濾器進出口管路上，用以控制液氨進出過濾器筒體的閥門。

2.2.2．排污口：是設置于過濾器筒體底部并裝置于一個DN25閥門的出口。

2.2.3．氮氣置換口：是設置于過濾器筒體上部并裝置于一個DN25閥門的進口。

2.2.4．過濾器安全泄壓裝置：根據(jù)TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設要求

(1) 本規(guī)程適用范圍內(nèi)的壓力容器，應當根據(jù)設計要求裝設超壓泄放裝置 ， 壓力源來自壓力容器外部，并且得到可靠控制時，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上 ；

(3) 易爆介質(zhì)或者毒性危害程度為極度、高度或者中度危害介質(zhì)的壓力容器 、應當在安全閥或者爆破片的排出口裝設導管，將排放介質(zhì)引至安全地點，并且進行妥善處理，毒性介質(zhì)不得直接排入大氣。

（4）由于過濾器壓力源來自液氨槽車、儲罐及供氨系統(tǒng)，設計壓力2.5MPa，高于國家相關規(guī)定液氨**高工作溫度50℃時**高飽和蒸氣壓2.032MPa，根據(jù)TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設要求(1)，除電廠技術要求，過濾器未設置（超壓泄放裝置）安全閥，避免TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設要求(3)之規(guī)定。

3、過濾器工作狀況

3.1過濾器在工作狀態(tài)時，由卸氨壓縮機抽取液氨儲罐內(nèi)氨氣，壓縮至液氨槽車內(nèi)，使液氨槽車內(nèi)壓力高于液氨儲罐，使液氨經(jīng)由卸氨臂液相、過濾器進入到液氨儲罐，壓力為卸氨壓縮機**高工作壓力，溫度為即時環(huán)境溫度，整個過程如同對氣瓶充裝。下面以氣瓶充裝分析過濾器內(nèi)狀態(tài)。

氣瓶充裝時的介質(zhì)溫度一般低于其**高工作溫度50℃，必須通過控制充裝壓力或充裝量，使氣瓶有一定裕度，以確保介質(zhì)升溫至50℃時壓力不超過氣瓶許用壓力。

3.2.永久氣體氣瓶的充裝壓力

永久氣體氣瓶的充裝壓力可按下式估算：

p≈poT/To

式中，p——氣瓶充裝壓力（絕對），單位為MPa；

T——氣瓶充裝時的介質(zhì)溫度，單位為K；

po——氣瓶的許用壓力（絕對），單位為MPa；

To——氣瓶**高工作溫度，To=323K（50℃）；

由于充裝時的介質(zhì)溫度通常低于50℃，T<To，所以p<po，即充裝壓力低于氣瓶許用壓力。充裝溫度越低，充裝壓力低于氣瓶許用壓力越多。

高壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)

充裝系數(shù)指單位氣瓶容積內(nèi)允許充裝的**大介質(zhì)質(zhì)量，單位為kg/L，以符號Fd表示。

絕大多數(shù)高壓液化氣體的臨界溫度低于50℃。由于充裝時的溫度常低于臨界溫度而壓力較高，高壓液化氣體在充裝時往往呈液態(tài)，瓶內(nèi)壓力是液面之上該氣體的飽和蒸氣壓。而在充裝之后的運輸、使用或儲存過程中，受到環(huán)境溫度的影響，瓶內(nèi)氣體的溫度有可能高于其臨界溫度。

在這種情況下，瓶內(nèi)的液化氣體全部氣化，壓力大幅度升高，瓶內(nèi)狀態(tài)與永久氣體基本相同。

由于充裝時的飽和蒸氣壓僅與介質(zhì)種類及充裝溫度有關，而與充裝量及介質(zhì)全部氣化后的瓶內(nèi)壓力無關，所以只能通過控制單位氣瓶容積的充裝質(zhì)量——充裝系數(shù)，進而控制全瓶充裝質(zhì)量及瓶內(nèi)介質(zhì)壓力。

高壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)，不應大于所裝氣體在50℃及氣瓶許用壓力下的氣相密度。這樣可確保在50℃時瓶內(nèi)壓力不超過氣瓶許用壓力。

3.3 低壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)為保證氣瓶在**高工作溫度50℃時不致滿液（液相滿瓶）超壓，低壓液化氣體氣瓶的充裝系數(shù)按下式控制：

Fd≤0.98ρ

式中ρ為低壓液化氣體在60℃時的液相密度。

3.4 低壓液化氣體氣瓶滿液后的壓力升高實際充裝低壓液化氣體時，必須確保單位氣瓶容積中的充裝量不超過規(guī)定的充裝系數(shù)，否則即為超裝。超裝氣瓶在介質(zhì)溫度達到50℃之前即出現(xiàn)滿液。出現(xiàn)滿液的溫度由超裝程度決定，超裝的越多，出現(xiàn)滿液的溫度就越低。

由于低壓液化氣體的體積膨脹系數(shù)較大，滿液后如繼續(xù)升溫，介質(zhì)膨脹的體積已無氣瓶空余容積容納，將造成大幅度的瓶內(nèi)壓力升高。自滿液溫度算起，溫度每升高1℃，瓶內(nèi)壓力大約增加1MPa，從而會很快導致氣瓶破裂。比如一液氨氣瓶因過量充裝，在10℃時滿液，此時瓶內(nèi)介質(zhì)壓力為0.614MPa，繼續(xù)升溫至20℃時，瓶內(nèi)壓力增加至10.2MPa，遠遠超過了氣瓶的許用壓力2MPa，而已接近氣瓶的爆破壓力。

3.5 充裝系數(shù)相關規(guī)定

3.5.1在AQ/T3017—2008《合成氨生產(chǎn)企業(yè)安全標準化實施指南》中，5.5.4.3，液氨貯槽充裝量禁止超過貯槽容積的85％。

3.5.2在GB50160-2008《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》中，6.3.9 液化烴、液氨等儲罐的儲存系數(shù)不應大于0.9。
   3.5.3在《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中，第36條，盛裝液化氣體的壓力容器設計儲存量應符合下列規(guī)定：1、介質(zhì)為液化氣體含液化石油氣的固定式壓力容器設計儲存量裝量系數(shù)一般取0.9，對容器容積經(jīng)實際測定者可取大于0.9但不得大于0.95。

3.5.4 在TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》中，3.1.13裝量系數(shù)，儲存液化氣體的壓力容器應當規(guī)定設計儲存量，裝量系數(shù)不得大于0.95。

綜上所述：液氨卸載完畢，對過濾器及卸載臂卸進行泄壓至“0-0.2”MPa,是保證過濾器安全的重要方法。

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