探索硝酸貯存系統(tǒng)安全技術(shù)

中國石化巴陵分公司己內(nèi)酰胺產(chǎn)品部是一個年產(chǎn)7萬t己內(nèi)酰胺的大型石油化工企業(yè)，年需外購進(jìn)濃硝酸約4.7萬t。硝酸采用汽車和火車槽車外供，經(jīng)卸車系統(tǒng)卸入硝酸貯罐。卸車系統(tǒng)設(shè)計為真空卸車，卸畫能力為50m3/h，經(jīng)輸送管道與工藝水混合，將濃硝酸稀釋濃度至75%，常溫常壓貯存在2個400m3拱頂貯罐內(nèi)（T10230A，B）。收料管道材質(zhì)為：內(nèi)襯四氟材料的碳鋼管道；貯罐材質(zhì)為：0Gr-19Ni9(A),00Gr19Ni11(304L)(B)。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，暴露出貯罐、管道連接處、泵的密封容易發(fā)生泄漏；收料過程中，貯罐的排空管、呼吸閥處大量排出NOx物，造成地面嚴(yán)重腐蝕，現(xiàn)場環(huán)境污染嚴(yán)重。因此，針對其存在的問題，進(jìn)行系統(tǒng)危險性分析，提出相應(yīng)的處理安全技術(shù)措施至關(guān)重要。
1危險性分析
　　硝酸貯存系統(tǒng)的危險性一是由其物質(zhì)特殊的理化特性決定，二是取決于貯存設(shè)施系統(tǒng)安全性與可靠性，三是對系統(tǒng)的操作與管理，其危險性主要表現(xiàn)為：
　　1.1介質(zhì)易揮發(fā)性
　　硝酸受光或熱的作用或在放置中變黃。硝酸在空氣中發(fā)煙（NOx），尤其是在貯罐下料過程及濃硝酸稀釋放熱過程中，嚴(yán)重影響著貯罐內(nèi)物料的穩(wěn)定性。在這些過程中貯罐呼吸閥口處、排放管口發(fā)煙最嚴(yán)重，易對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染，易腐蝕周圍設(shè)施、設(shè)備。
　　1.2介質(zhì)強(qiáng)腐蝕性
　　硝酸有強(qiáng)腐蝕性及強(qiáng)氧化性，尤其是溫度超高時，腐蝕性極強(qiáng)。這就對管道、貯罐材質(zhì)的抗腐蝕性提出了嚴(yán)格要求，對收付料泵結(jié)構(gòu)形式亦相對要求密封。硝酸大量泄漏時極易對設(shè)備基礎(chǔ)、貯罐區(qū)地面、不水道造成嚴(yán)重腐蝕。
　　1.3介質(zhì)稀釋放熱性
　　能與水以任何比例相混溶，同時伴隨大量的熱量，需及時進(jìn)行熱交換處理，降低貯存與下料溫度，盡量降低其溫度對揮發(fā)性的作用
　　1.4強(qiáng)氧化性
　　遇H發(fā)孔劑、松節(jié)油立即燃燒。遇木屑強(qiáng)烈氧化以致起火燃燒。遇氰化物則主生劇毒氣體。與氨、硫化氫、二氫化碳等混合時有爆炸的危險。烴類及硝基化合物溶解在硝酸中能形成一種液體炸藥，某些有機(jī)物遇到濃硝酸能引起燃燒。
　　1.5毒性
　　吸入較大量硝酸霧及蒸氣時刺激呼吸道。嚴(yán)重者經(jīng)數(shù)小時至48小時產(chǎn)生肺水腫，可致死。濃硝酸可引起嚴(yán)重灼傷。
　　1.6現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范缺陷
　　石油化工企業(yè)現(xiàn)行規(guī)范中，對無機(jī)酸的貯罐設(shè)計規(guī)范一般仍遵循石油化工貯罐設(shè)計規(guī)范有關(guān)要求，對于貯罐系統(tǒng)設(shè)計防環(huán)境污染、防腐蝕、人身安全無具體設(shè)計規(guī)范要求。
　　1.7施工安裝缺陷
　　施工選材與設(shè)計要求不相符，或者施工焊接方法不正確，焊接工藝不規(guī)范，焊接存在氣孔、夾渣等，易主生腐蝕而泄漏。
　　1.8操作與管理缺陷
　　人工操作進(jìn)行卸車，且收付料泵開停未實(shí)施遠(yuǎn)程控制；操作人員缺乏對其危險性的認(rèn)識，未采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。
2安全技術(shù)措施
　　針對硝酸的特殊性，以及系統(tǒng)物質(zhì)的貯存和收付過程可能出現(xiàn)的危害，必須采取一系列預(yù)防污染、腐蝕和人身傷害。
　　2.1貯存結(jié)構(gòu)設(shè)計安全
　　對T10230設(shè)計為Ф7500×800、V400m3。介質(zhì)：硝酸濃度75%。設(shè)計溫度、設(shè)計壓力――采用常溫、常壓、拱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計。必須考慮貯罐收付料及氣相壓力的存在，防止負(fù)壓、正壓發(fā)生面損壞貯罐，因此項(xiàng)部設(shè)置Ф100的吸氣閥，輔助設(shè)置Ф100的氣相排空管，且氣相經(jīng)吸收槽吸收NOx并利用。設(shè)置單法蘭液位遠(yuǎn)傳及光纖液位計，防止液位失真、滿罐發(fā)生。貯罐作防雷接地處理。
　　2.2材質(zhì)選用安全
　　T10230B貯罐材質(zhì)為00Cr19Ni11(304L)；管道與閥門、法蘭等使用不銹鋼或帶內(nèi)襯四氟材料碳鋼管，吸氣閥選用不銹鋼。
　　2.3系統(tǒng)選址及防污染處理
　　系統(tǒng)應(yīng)與酸堿罐區(qū)分類布置。應(yīng)布置在地區(qū)性長年下風(fēng)側(cè)偏僻處。系統(tǒng)應(yīng)與氨、烴類物質(zhì)貯存保持防火防爆距離。系統(tǒng)設(shè)置防事故跑料隔堤，且設(shè)備基礎(chǔ)、明溝、隔堤應(yīng)防酸腐蝕外理。清污分流，清洗、排污水直排放至中和池。
　　2.4系統(tǒng)泄漏處理與防范
　　系統(tǒng)管道、貯罐的發(fā)裝施工焊接應(yīng)有明確的焊接規(guī)范和驗(yàn)收要求，宜使用氬弧焊接。收付料泵選用耐蝕密封式屏蔽泵，并設(shè)有遠(yuǎn)距離開停操作開關(guān)。實(shí)施現(xiàn)場控制和DCS系統(tǒng)操作控制。
　　2.5系統(tǒng)操作安全
　　按稀釋濃度、產(chǎn)生熱量及熱交換能力，確定混合比。系統(tǒng)貯罐設(shè)置安全高度以貯罐體積容量的90%確定。卸車采用真空卸車系統(tǒng)，在現(xiàn)場設(shè)置噴淋沖洗設(shè)施，并配置個人防酸用品防酸性7#濾罐和面具，防酸工作服、全面罩及空氣呼吸器。
　　2.6貯存安全運(yùn)行工藝及設(shè)備控制
　　a)貯存工藝指標(biāo)
　　T10230：介質(zhì)：硝酸，安全容量系數(shù)：0.9，貯存低液位：0.5，安全高度：7.2，安全容量：360m3,操作溫度小于70℃，操作壓力：常壓。
　　b)動設(shè)備工藝指標(biāo)
　　付料泵P10230-DGB-WG3.0/9.0：操作溫度小于70℃，流量：1。39L/s，密度：1.32kg/L,壓力：1.3Mpa，電壓：38V，功率：11Kw,進(jìn)出口管徑：40mm.
　　收料泵P10231-IHZ80-65-160：常溫，密度：1.5kg/L,流量：13.9L/s,壓力：0.4Mpa，電壓：380V，功率：15kW,進(jìn)出口管徑：100mm。
　　以上下班措施我們已經(jīng)在己內(nèi)酰胺硝酸貯存系統(tǒng)生產(chǎn)中運(yùn)用，獲得成功。這些措施的采用，確保了該系統(tǒng)的運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境無污染。
3安全技術(shù)建議
　　3.1加強(qiáng)管理優(yōu)化工藝操作降低操作過程泄漏
　　a)建立定期設(shè)備維修制度和制定硝酸工藝控制指標(biāo)。
　　b)在卸料時，切實(shí)控制硝酸與工藝水的混合比，開啟熱交換器，控制下料溫度。
　　c)定期對吸氣閥、排空管及吸收系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保其完好。
　　3.2改進(jìn)儲罐結(jié)構(gòu)和材料完善卸車工藝設(shè)計
　　a)儲罐建議設(shè)置內(nèi)浮頂式結(jié)構(gòu)或配套設(shè)置排空吸收系統(tǒng)。
　　b)對儲罐區(qū)配套設(shè)計加堿中和設(shè)施，選用新型儲罐材料（如304L）、機(jī)泵等。
　　c)對卸車鶴管加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自動化操作控制等。