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探索硝酸贮存系统安全技术

中国石化巴陵分公司己内酰胺产品部是一个年产7万t己内酰胺的大型石油化工企业，年需外购进浓硝酸约4.7万t。硝酸采用汽车和火车槽车外供，经卸车系统卸入硝酸贮罐。卸车系统设计为真空卸车，卸画能力为50m3h，经输送管道与工艺水混合，将浓硝酸稀释浓度至75%，常温常压贮存在2个400m3拱顶贮罐内（T10230A，B）。收料管道材质为：内衬四氟材料的碳钢管道；贮罐材质为：0Gr-19Ni9(A),00Gr19Ni11(304L)(B)。系统运行过程中，暴露出贮罐、管道连接处、泵的密封容易发生泄漏；收料过程中，贮罐的排空管、呼吸阀处大量排出NOx物，造成地面严重腐蚀，现场环境污染严重。因此，针对其存在的问题，进行系统危险性分析，提出相应的处理安全技术措施至关重要。
1危险性分析
　　硝酸贮存系统的危险性一是由其物质特殊的理化特性决定，二是取决于贮存设施系统安全性与可靠性，三是对系统的操作与管理，其危险性主要表现为：
　　1.1介质易挥发性
　　硝酸受光或热的作用或在放置中变黄。硝酸在空气中发烟（NOx），尤其是在贮罐下料过程及浓硝酸稀释放热过程中，严重影响着贮罐内物料的稳定性。在这些过程中贮罐呼吸阀口处、排放管口发烟最严重，易对周围环境产生污染，易腐蚀周围设施、设备。
　　1.2介质强腐蚀性
　　硝酸有强腐蚀性及强氧化性，尤其是温度超高时，腐蚀性极强。这就对管道、贮罐材质的抗腐蚀性提出了严格要求，对收付料泵结构形式亦相对要求密封。硝酸大量泄漏时极易对设备基础、贮罐区地面、不水道造成严重腐蚀。
　　1.3介质稀释放热性
　　能与水以任何比例相混溶，同时伴随大量的热量，需及时进行热交换处理，降低贮存与下料温度，尽量降低其温度对挥发性的作用
　　1.4强氧化性
　　遇H发孔剂、松节油立即燃烧。遇木屑强烈氧化以致起火燃烧。遇氰化物则主生剧毒气体。与氨、硫化氢、二氢化碳等混合时有爆炸的危险。烃类及硝基化合物溶解在硝酸中能形成一种液体炸药，某些有机物遇到浓硝酸能引起燃烧。
　　1.5毒性
　　吸入较大量硝酸雾及蒸气时刺激呼吸道。严重者经数小时至48小时产生肺水肿，可致死。浓硝酸可引起严重灼伤。
　　1.6现行设计规范缺陷
　　石油化工企业现行规范中，对无机酸的贮罐设计规范一般仍遵循石油化工贮罐设计规范有关要求，对于贮罐系统设计防环境污染、防腐蚀、人身安全无具体设计规范要求。
　　1.7施工安装缺陷
　　施工选材与设计要求不相符，或者施工焊接方法不正确，焊接工艺不规范，焊接存在气孔、夹渣等，易主生腐蚀而泄漏。
　　1.8操作与管理缺陷
　　人工操作进行卸车，且收付料泵开停未实施远程控制；操作人员缺乏对其危险性的认识，未采取适当的防护措施。
2安全技术措施
　　针对硝酸的特殊性，以及系统物质的贮存和收付过程可能出现的危害，必须采取一系列预防污染、腐蚀和人身伤害。
　　2.1贮存结构设计安全
　　对T10230设计为Ф7500×800、V400m3。介质：硝酸浓度75%。设计温度、设计压力――采用常温、常压、拱顶结构设计。必须考虑贮罐收付料及气相压力的存在，防止负压、正压发生面损坏贮罐，因此项部设置Ф100的吸气阀，辅助设置Ф100的气相排空管，且气相经吸收槽吸收NOx并利用。设置单法兰液位远传及光纤液位计，防止液位失真、满罐发生。贮罐作防雷接地处理。
　　2.2材质选用安全
　　T10230B贮罐材质为00Cr19Ni11(304L)；管道与阀门、法兰等使用不锈钢或带内衬四氟材料碳钢管，吸气阀选用不锈钢。
　　2.3系统选址及防污染处理
　　系统应与酸碱罐区分类布置。应布置在地区性长年下风侧偏僻处。系统应与氨、烃类物质贮存保持防火防爆距离。系统设置防事故跑料隔堤，且设备基础、明沟、隔堤应防酸腐蚀外理。清污分流，清洗、排污水直排放至中和池。
　　2.4系统泄漏处理与防范
　　系统管道、贮罐的发装施工焊接应有明确的焊接规范和验收要求，宜使用氩弧焊接。收付料泵选用耐蚀密封式屏蔽泵，并设有远距离开停操作开关。实施现场控制和DCS系统操作控制。
　　2.5系统操作安全
　　按稀释浓度、产生热量及热交换能力，确定混合比。系统贮罐设置安全高度以贮罐体积容量的90%确定。卸车采用真空卸车系统，在现场设置喷淋冲洗设施，并配置个人防酸用品防酸性7#滤罐和面具，防酸工作服、全面罩及空气呼吸器。
　　2.6贮存安全运行工艺及设备控制
　　a)贮存工艺指标
　　T10230：介质：硝酸，安全容量系数：0.9，贮存低液位：0.5，安全高度：7.2，安全容量：360m3,操作温度小于70℃，操作压力：常压。
　　b)动设备工艺指标
　　付料泵P10230-DGB-WG3.09.0：操作温度小于70℃，流量：1。39L，密度：1.32kgL,压力：1.3Mpa，电压：38V，功率：11Kw,进出口管径：40mm.
　　收料泵P10231-IHZ80-65-160：常温，密度：1.5kgL,流量：13.9L,压力：0.4Mpa，电压：380V，功率：15kW,进出口管径：100mm。
　　以上下班措施我们已经在己内酰胺硝酸贮存系统生产中运用，获得成功。这些措施的采用，确保了该系统的运行安全，实现了环境无污染。
3安全技术建议
　　3.1加强管理优化工艺操作降低操作过程泄漏
　　a)建立定期设备维修制度和制定硝酸工艺控制指标。
　　b)在卸料时，切实控制硝酸与工艺水的混合比，开启热交换器，控制下料温度。
　　c)定期对吸气阀、排空管及吸收系统进行检查，确保其完好。
　　3.2改进储罐结构和材料完善卸车工艺设计
　　a)储罐建议设置内浮顶式结构或配套设置排空吸收系统。
　　b)对储罐区配套设计加碱中和设施，选用新型储罐材料（如304L）、机泵等。
　　c)对卸车鹤管加以改进，实现自动化操作控制等。
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