合成氨的貯存與輸送

項(xiàng)目五合成氨的貯存與輸送任務(wù)一認(rèn)識(shí)合成氨的貯存2023/2/42任務(wù)要求說出氨的冷凍原理知道氨冷凍循環(huán)工藝流程理解冷凍系數(shù)、冷凍能力的意義說出液氨的幾種貯存方式知道小型和大中型合成氨廠液氨貯存設(shè)備和要求工藝條件2023/2/43冰機(jī)崗位基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/44冰機(jī)崗位基礎(chǔ)知識(shí)1.冰機(jī)崗位的設(shè)備氨分離器：把氣氨中夾帶的油污和液氨分離掉冰機(jī)：把低壓氣氨壓縮成高壓氣氨蒸發(fā)冷凝器：把壓縮過的氣氨冷凝成為液氨氨罐：儲(chǔ)存液氨油冷卻器：降低油溫集油器：將液氨煮成氣氨2023/2/452.冰機(jī)崗位的任務(wù)、工作原理、性能、工藝原理

任務(wù)：將合成、空分、甲醇洗來的氣氨加壓壓縮、在常溫下冷凝使之液化，液氨再供合成、空分、甲醇洗使用，以平衡制氨系統(tǒng)的冷凍能力。

工作原理：靠一對(duì)相互嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，周期性的改變每對(duì)轉(zhuǎn)子齒槽間的容積來完成吸氣、壓縮、排氣的三個(gè)過程。性能：當(dāng)蒸發(fā)溫度一定時(shí)，如果冷凝升高，則制冷量會(huì)減少，而軸功率增加；當(dāng)冷凝溫度一定時(shí)，如果蒸發(fā)溫度降低，制冷量也會(huì)減少。

工藝原理：氣氨在常壓下冷凝溫度為-33.4℃，因此不能用常溫水使之液化，氣氨的溫度隨壓力的升高而提高，當(dāng)壓力在1.6MPa時(shí)，氣氨的冷凝溫度為40℃，高于一般水溫，可以用25—30℃的水使之液化。2023/2/46節(jié)流制冷原理高壓流體在管道內(nèi)流動(dòng)，經(jīng)過縮孔或者閥門，流體受到阻礙，為克服阻力，閥后壓力下降，且體積膨脹、溫度降低，此為節(jié)流效應(yīng)。節(jié)流是等焓過程，流體經(jīng)過閥門時(shí)，快速通過與外界無能量交換，并且對(duì)外做功，所以內(nèi)能不變。流體內(nèi)能由分子能和分子間的勢(shì)能組成，當(dāng)流體經(jīng)過閥門后壓力降低，體積增大，分子間距增大，勢(shì)能增大。根據(jù)能量守恒原理，位能增大，則動(dòng)能減少，而流體動(dòng)能的減少反映了溫度降低。所以節(jié)流后，流體溫度降低。2023/2/47一、氨冷凍原理及工藝流程

冷凍是通過一定的方法，使某一物體或某一空間的溫度達(dá)到并保持所需低于常溫的操作，也稱為制冷。合成氨廠設(shè)置冷凍系統(tǒng)的目的是利用氨合成系統(tǒng)生成出來的液氨，在氨合成崗位氨冷器內(nèi)蒸發(fā)吸收熱量，將經(jīng)過水冷之后的合成循環(huán)氣進(jìn)一步冷卻到常溫以下，使氣氨冷凝成液氨；在以銅洗工藝精制原料氣過程中，也需要用氨冷器冷卻銅氨液，使銅氨液冷卻到所需操作溫度；在大型合成氨廠，有的還以氨冷器冷卻弛放氣和其它工藝氣體，以達(dá)到生產(chǎn)工藝要求溫度。蒸發(fā)后的氣氨經(jīng)壓縮、冷卻冷凝，又轉(zhuǎn)變?yōu)橐喊?，如此循環(huán)使用。2023/2/481.氨冷凍原理(1)液氨的蒸發(fā)及氣氨的液化

根據(jù)氣液平衡原理可知，液氨的蒸發(fā)溫度與其飽和蒸氣壓有關(guān)。溫度越低，氨的飽和壓力越低，液氨密度越大而氣氨密度越小，氨的焓值下降，相變過程的蒸發(fā)熱增加。因此，根據(jù)以上特點(diǎn)，在生產(chǎn)中，可根據(jù)生產(chǎn)工藝所要求的冷凍溫度，來確定液氨蒸發(fā)壓力。在合成氨生產(chǎn)中，氨合成崗位和銅洗崗位氨冷器的操作過程，就是通過控制液氨的蒸發(fā)壓力，來達(dá)到所生產(chǎn)要求的溫度。

液氨蒸發(fā)為氣氨后，為了能夠循環(huán)使用，必須使之重新液化。因?yàn)闅獍钡睦淠郎囟仁请S壓力的增加而升高的，因此當(dāng)通過一定的方法，使氣氨壓力提高到一定程度后，其冷凝溫度就高于冷卻水溫度，這時(shí)就可以用水冷器使之液化了。假定冷卻水溫30℃，傳熱溫差5℃，則冷凝溫度為35℃，則氣氨相應(yīng)的冷凝壓力是1.395MPa（絕壓）。由此可見，在合成氨生產(chǎn)工藝中，氣氨的液化過程主要是氣氨的加壓（通過氨壓縮機(jī)）及水冷卻冷凝。2023/2/49(2)冷凍循環(huán)合成氨生產(chǎn)中的冷凍系統(tǒng)是以液氨作冷凍劑，在氨合成或銅洗等崗位氨冷器中與被冷介質(zhì)換熱，被冷介質(zhì)溫度降至常溫以下蒸發(fā)為氣氨，液氨蒸發(fā)為氣氨，蒸發(fā)出來的氣氨用氨壓縮機(jī)（或稱為冰機(jī)）加壓到一定壓力（一般1.6MPa左右），然后通過水冷器冷卻至常溫（25～35℃），氣氨冷凝為液氨，液氨再經(jīng)減壓閥進(jìn)行節(jié)流膨脹，溫度和壓力同時(shí)下降。膨脹前后的壓差愈大，則膨脹后氨的溫度也低。節(jié)流膨脹后的低溫液氨，又回氨合成或銅洗等崗位氨冷器中與被冷介質(zhì)換熱。如此往復(fù)，就行成了冷凍循環(huán)。如圖所示。圖

冷凍循環(huán)示意圖1-按壓縮機(jī)2-水冷器3-減壓閥4-氨冷器2023/2/410

在上述冷凍循環(huán)系統(tǒng)中，氣氨只經(jīng)過一次壓縮，被冷介質(zhì)也只經(jīng)過一次氨冷（稱為一級(jí)氨冷)。在操作壓力為32MPa的中小型合成氨廠生產(chǎn)工藝中，出氨合成塔氣體經(jīng)過水冷冷卻至常溫后，再經(jīng)過一級(jí)氨冷，溫度可降至0～-10℃，即可達(dá)到氨合成崗位（一般要求進(jìn)口NH3≤2.5%)的工藝要求。但對(duì)于操作壓力較低的大型合成氨廠，為了使出氨合成塔氣體中氨分離達(dá)到入塔氣體（要求進(jìn)口NH3≤2.0%)的工藝要求，需要將氣體溫度降至-15～-25℃，因此液氨需要在更低的溫度下蒸發(fā)。由上述可知，液氨蒸發(fā)溫度愈低，氣氨壓力就愈低，因此冰機(jī)壓縮時(shí)的壓縮比愈大，冰機(jī)的功耗也就愈多。在合成氨生產(chǎn)中，為了節(jié)省能量，一般根據(jù)冷凍系統(tǒng)溫度的不同要求，采用不同的蒸發(fā)壓力，進(jìn)行多級(jí)氨冷，一般采用2～3級(jí)氨冷。2023/2/411(3)冷凍能力制冷劑從被冷介質(zhì)中吸收的熱量稱為冷凍量。單位時(shí)間內(nèi)從被冷介質(zhì)吸收的熱量稱為冰機(jī)的冷凍能力，單位為kJ/h。冰機(jī)的冷凍能力不僅與壓縮機(jī)的能力大小有關(guān)，還與整個(gè)冷凍循環(huán)的操作條件有關(guān)。如蒸發(fā)溫度愈高、冷凝溫度愈低，制冷量越大；反之，制冷量愈小。因此，要表示氨壓縮機(jī)的冷凍能力，必須指明冷凍循環(huán)的條件。為了便于比較氨壓縮機(jī)的冷凍能力，國際上規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)操作條件：氨壓縮機(jī)吸入為氨干飽和蒸氣、蒸發(fā)溫度-15℃，冷凝溫度30℃，過冷溫度25℃。氨壓縮機(jī)銘牌上標(biāo)出的冷凍能力就是指的標(biāo)準(zhǔn)冷凍能力2023/2/412

2.冷凍系統(tǒng)工藝流程(1)中小型合成氨廠冷凍系統(tǒng)一般采用一級(jí)氨冷，其冷凍系統(tǒng)流程如圖所示。2023/2/413由氨冷器蒸發(fā)出來的氣氨，經(jīng)分離器除去所夾帶的液氨霧滴后，依自身蒸發(fā)壓力為動(dòng)力進(jìn)入冰機(jī)1被壓縮，出冰機(jī)的氣氨壓力為1.0～1.6MPa(冬季）或1.4～1.6MPa(夏季)、溫度<145℃，經(jīng)油分離器2除去氣氨在汽缸中夾帶的油霧，然后進(jìn)入水冷器3，用冷卻水將氣氨冷卻，并冷凝為液氨。出水冷器的液氨壓力約為1.4MPa、溫度約為40℃，進(jìn)入液氨貯槽4內(nèi)，經(jīng)分配器、減壓閥減壓后分別送往合成、凈化（如銅洗）等工段的氨冷器。在氨冷器中，液氨吸收熱量蒸發(fā)為氣氨后又回到冰機(jī)1，如此往復(fù)循環(huán)。2023/2/414

在生產(chǎn)中，若氨冷器液位過高或分離器分離效果不好，進(jìn)入冰機(jī)的氣氨中將帶有液氨，出現(xiàn)液擊現(xiàn)象，如處理不及時(shí)將會(huì)使冰機(jī)損壞。發(fā)生帶液現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)降低氨冷器的液位，并關(guān)小氨壓縮機(jī)進(jìn)口閥，提高進(jìn)口溫度，將液氨氣化，使進(jìn)口氨蒸氣為干飽和蒸氣或稍過熱的狀態(tài)。當(dāng)氨冷器液位過低，或冰機(jī)的吸入管道保溫不好時(shí)，則氨蒸氣在過熱狀態(tài)下進(jìn)入冰機(jī)。因其體積增大，吸入量減少，冷凍能力降低。此時(shí)，可增加氨冷器液位，或者在冰機(jī)進(jìn)口前的管道內(nèi)加入少量液氨，使其蒸發(fā)吸熱，降低入口溫度，提高冰機(jī)的冷凍能力。2023/2/415(2)凱洛格冷凍系統(tǒng)流程大型合成氨廠根據(jù)工藝需要，一般采用三級(jí)氨冷，即凱洛格冷凍系統(tǒng)工藝流程。氨合成工序中循環(huán)氣的溫度約為38℃，依次通過一、二、三級(jí)氨冷器;在三級(jí)氨冷器中，循環(huán)氣分別被冷卻到22℃、1℃、-23℃；液氨蒸發(fā)壓力分別為（絕壓）為689kPa、301kPa、104kPa，蒸發(fā)溫度分別為13.3℃、-7.2℃、-33℃。其流程如圖10-3所示。2023/2/416由氨合成系統(tǒng)氨分離器來的液氨靠自身壓力送入中間貯槽15，一部分送至二級(jí)閃蒸槽10和三級(jí)閃蒸槽13，另一部分送至冰機(jī)貯槽閃蒸氣氨冷器6，一級(jí)閃蒸槽7(689kPa、13.3℃）的液氨來自冰機(jī)液氨貯槽5和冰機(jī)貯槽閃蒸氣氨冷器6。一級(jí)閃蒸槽7出來的液氨，一部分送一級(jí)氨冷器8，另一部分送往合成氣壓縮機(jī)段間氨冷器9，剩余液氨經(jīng)減壓后進(jìn)入二級(jí)閃蒸槽10。一級(jí)氨冷器8蒸發(fā)出來的氣氨進(jìn)入一級(jí)閃蒸槽7，與一級(jí)閃蒸槽蒸發(fā)出來的氣氨匯合后一同進(jìn)入冰機(jī)三段進(jìn)口，合成氣壓縮機(jī)段間氨冷器9蒸發(fā)出來的氣氨進(jìn)入二級(jí)閃蒸槽10。二級(jí)閃蒸槽10(301kPa、-7.2℃)出來的液氨，一部分送往二級(jí)氨冷器11，另一部分送往弛放氣氨冷器12，剩余液氨經(jīng)減壓后進(jìn)入三級(jí)閃蒸槽13。二級(jí)氨冷器11蒸發(fā)出來的氣氨進(jìn)入二級(jí)閃蒸槽11，與二級(jí)閃蒸槽蒸發(fā)出來的氣氨匯合后一同進(jìn)入冰機(jī)二段進(jìn)口，馳放氣氨冷器12蒸發(fā)出來的氣氨送往三級(jí)閃蒸槽13。2023/2/417三級(jí)閃蒸槽13(104kPa、-33℃）的液氨除送三級(jí)氨冷器14外，富裕部分可通過液氨泵17加壓后作為液氨產(chǎn)品送往氨庫或與冰機(jī)貯槽6來的液氨混合后送往氨加工崗位生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品。蒸發(fā)出來的氣氨與氨庫來的氣氨匯合后進(jìn)入冰機(jī)一段進(jìn)口。冰機(jī)為離心式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)為三段壓縮。由三級(jí)閃蒸槽13出來的氣氨進(jìn)入冰機(jī)1的一段壓縮，一段出口與二級(jí)閃蒸槽10出來的氣氨匯合進(jìn)入二段壓縮，二段出口氣氨先經(jīng)水冷器2冷卻后再與一級(jí)閃蒸槽7來的氣氨匯合進(jìn)入三段壓縮。三段出口的氣氨壓力約為1.8MPa(絕壓)，經(jīng)兩臺(tái)并聯(lián)的水冷器3、4冷卻冷凝，得到42℃左右的液氨，送往冰機(jī)液氨貯槽5。冰機(jī)液氨貯槽5的閃蒸氣去閃蒸氣氨冷器6，將氣態(tài)氨冷凝成為液氨，分離出的液氨送往一級(jí)閃蒸槽7，閃蒸氣作燃料用。冰機(jī)液氨貯槽5的液氨一部分送往一級(jí)閃蒸槽7，另一部分與從三級(jí)閃蒸槽13來的液氨配成40℃的產(chǎn)品去氨加工，系統(tǒng)多余的液氨送往氨庫。2023/2/4183.冷凍系統(tǒng)的節(jié)能操作(1)提高水冷器的冷卻效果。清除水冷器合成氣高壓管上的水垢，提高水冷器的傳熱系數(shù)；改造水冷器冷卻水分布器，使冷卻水充分沿管壁流下；加強(qiáng)水冷器循環(huán)水的管理，減少水冷器高壓管的結(jié)垢，降低冷卻水溫度等；(2)提高氨冷器內(nèi)液氨純度。及時(shí)進(jìn)行氨冷器的油水排放工作，否則將影響傳熱系數(shù)，減少制冷量；(3)根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，具備條件的可將銅液氨冷器、合成氨冷器的氣氨以聯(lián)通閥隔開，氣氨壓力高的送回冰機(jī)，以減少壓縮功耗，氣氨壓力低的送碳化系統(tǒng)高位吸氨器，制做氨產(chǎn)品。2023/2/41920冷凍系統(tǒng)反應(yīng)機(jī)理冷凍系統(tǒng)利用組合式氨冷器，冷卻分離合成塔生成的氨，同時(shí)在較低壓力下對(duì)液氨進(jìn)行閃蒸，使溶解在液氨中的氫氮?dú)獾玫匠浞轴尫?，從而得到純凈的液氨。另外，由空分、甲醇洗單元送來的氣氨?jīng)冰機(jī)壓縮，冷凝成液氨。在閃蒸、壓縮、冷凝過程中所產(chǎn)生的不凝氣排往燃料氣系統(tǒng)作為燃料。2023/2/421冷凍工序是向低溫甲醇洗裝置及合成氨裝置提供冷量。冷凍工序是將制冷劑通過制冷壓縮機(jī)及輔機(jī)由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)（提供冷量）四個(gè)過程組成制冷循環(huán)，為用戶提供冷量。工業(yè)上常用的制冷劑有氨、丙烯等介質(zhì)，氨制冷技術(shù)適用于提供-5℃到-45℃冷量。常用的制冷壓縮機(jī)種類有往復(fù)式、螺桿式、離心式壓縮機(jī)等。往復(fù)式壓縮機(jī)單臺(tái)制冷量小，能耗高，維修量大，占地大，價(jià)格也較高：螺桿壓縮機(jī)具有轉(zhuǎn)式運(yùn)轉(zhuǎn)和容積式壓縮的二者優(yōu)點(diǎn)，制冷量可無級(jí)調(diào)節(jié)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作方便，年連續(xù)運(yùn)行可達(dá)8000小時(shí)；離心式壓縮機(jī)單臺(tái)制冷量大，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，維護(hù)簡(jiǎn)單，占地面積小，節(jié)能經(jīng)濟(jì)方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點(diǎn)，適合于大制冷量，低溫工況。2023/2/4本項(xiàng)目工況多，蒸發(fā)溫度低，制冷量需求大，宜采用離心式制冷壓縮技術(shù)。同時(shí)離心式制冷壓縮機(jī)可采用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，可合理利用工藝裝置副產(chǎn)蒸汽，節(jié)能效果明顯。盡管相同制冷能力的氨壓縮機(jī)一次性投資比丙烯壓縮機(jī)略高，但軸功率比丙烯壓縮機(jī)小，且制冷劑為自產(chǎn)，不需外購，因此本項(xiàng)目采用離心式壓縮機(jī)，為提高制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源和制取低蒸發(fā)溫度下的冷量，采用節(jié)能型雙級(jí)離心式壓縮制冷循環(huán)，工藝流程中帶有“中間省功器”，采用了省功器后，部分中間壓力的低溫氣體補(bǔ)入壓縮機(jī)的二級(jí)入口，起到了一次補(bǔ)氣冷卻的作用，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

另外，實(shí)行中間節(jié)流后，單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量增大，節(jié)省了氨蒸汽進(jìn)入下一級(jí)壓縮的壓縮功，達(dá)到了省功的目的。合成氣壓縮及氨合成、冷凍工序按KBR公司技術(shù)設(shè)計(jì)。2023/2/422本廠冷凍工序工藝流程

來自酸性氣脫除工序-40℃，0.069MPa（A）的氣氨，返回至冷凍閃蒸槽（120CF1/120CF2/152D）的第一段（152-D）內(nèi)，氣氨送至氨壓縮機(jī)（105-J）一級(jí)進(jìn)口；來自組合式氨冷器（120-C）-3.2℃，0.38MPa（A）氣氨也返回至冷凍閃蒸槽的第二段，與經(jīng)氨壓縮機(jī)一段出口段間冷卻器（128-C）冷卻后的氣氨混合后送至氨壓縮機(jī)的二級(jí)進(jìn)口；來自組合式氨冷器（120-C）14.7℃的氣氨返回至冷凍閃蒸槽的第三段(120-CF2)，與經(jīng)氨壓縮機(jī)二段出口段間冷卻器（129-C）冷卻后的氣氨混合，經(jīng)第三級(jí)壓縮后至1.6MPaA后，經(jīng)氨冷凝器（127-C）冷凝后，靠重力自流至液氨收集槽（149-D）熱側(cè)，溶解于液氨中的惰性氣體在液氨收集槽（149-D）分離，經(jīng)弛放氣急冷器（160-C）冷卻后排放至火炬。232023/2/4

由液氨收集槽冷側(cè)送出的氨送氨合成工序進(jìn)行閃蒸，為氨合成工序提供冷量；酸性氣脫除工序所需冷量由液氨收集槽熱側(cè)的液氨或冷凍閃蒸槽（120-CF1）送出界區(qū)提供，制冷過程如此循環(huán)。正常熱氨工況下，由液氨收集槽熱側(cè)送出的熱氨經(jīng)熱氨產(chǎn)品泵（113-J/JA）加壓后送尿素裝置。氨壓縮機(jī)為多級(jí)單軸式離心壓縮機(jī)，兩缸三段，其中低壓缸為一段，高壓缸為兩段。

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氨壓縮機(jī)組裝有流量調(diào)節(jié)器、壓力表、溫度指示器和液位報(bào)警器，用來控制和觀察生產(chǎn)情況。

壓縮機(jī)的防喘振回路是由FV-5101、FV-5102和FV-5104三個(gè)防喘振調(diào)節(jié)閥構(gòu)成，必要時(shí)可以將氨壓縮機(jī)出口氣體經(jīng)管線返回到冷凍閃蒸槽（120CF1/120CF2/152D）各段，使各段進(jìn)氣量維持在最低值以上。

252023/2/4二、氨庫崗位--液氨的貯存

在合成氨生產(chǎn)企業(yè)，由于氨合成和氨加工的不均衡性，過剩的產(chǎn)品液氨需要貯存，因此合成氨廠需要設(shè)置液氨貯槽。即將合成送過來的液氨儲(chǔ)存在球罐內(nèi)，同時(shí)保存一定的液位和壓力供尿素使用，弛放氣送至等壓回收塔進(jìn)行回收。液氨貯槽的操作壓力主要是由液氨溫度所決定的。液氨貯存在密閉的液氨貯槽中，由于溫度的變化，部分會(huì)轉(zhuǎn)化為氣氨，造成液氨貯槽內(nèi)壓力升高。溫度愈高，蒸發(fā)的氣氨量愈多，則壓力也就愈高。由于液氨的溫度愈低，其飽和蒸氣壓也愈低，因此在較低的壓力下（如常壓）貯存液氨，必須降低液氨的溫度，而在較高的溫度下（如常溫）貯存液氨，必須提高貯槽的壓力。液氨的貯存可以按照溫度和壓力條件來劃分，通常有下面三種方式:1、加壓常溫貯存；2、加壓冷凍貯存；3、常壓冷凍貯存。2023/2/426272023/2/4原則上液氨貯存的溫度為-33～43℃。目前中小型合成氨廠，一般采用在高壓常溫貯存液氨。當(dāng)液氨溫度為40℃時(shí)，液氨貯槽的操作壓力一般為1.606MPa(絕壓)。我國各地夏季氣溫一般不超過40℃，因此液氨貯槽的壓力大多數(shù)為1.6MPa左右，液氨貯槽常作成臥式，最大容量為200t。近年來隨著小尿素的投產(chǎn)，對(duì)液氨貯槽的操作壓力提高到2.5MPa左右。大型合成氨廠需要容積較大的液氨貯槽，一般采用耐壓能力較低的氨球或常壓立式貯槽。因此，必須降低液氨的溫度。氨球的操作壓力(絕壓)一般為0.49MPa左右，溫度3～4℃，最大容氨量為3000t；常壓立式槽的操作壓力(絕壓)為100kPa左右，溫度約-33℃，容氨量一般為5000～10000t。這兩種貯槽外面均設(shè)有保溫層。貯槽內(nèi)蒸發(fā)出來的氣氨送回冰機(jī)，此外在貯槽旁邊還單獨(dú)設(shè)有小冰機(jī)，在大冰機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用。2023/2/428

不論采用何種液氨貯槽，在液氨貯槽內(nèi)不能充滿液氨，必須在上部留有一定的空間，作為氣氨的容積。否則，當(dāng)溫度升高，液氨膨脹后，由于液體的不可壓縮性，會(huì)使貯槽壓力升高而引起爆炸事故。因此，規(guī)定液氨貯槽內(nèi)貯存液氨量，一般不允許超過容積的80％。為降溫和在液氨泄漏的事故情況下進(jìn)行緊急處理，在液氨貯槽上方設(shè)置水噴淋裝置。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，可隨時(shí)開啟噴淋水裝置，以溶解吸收跑出的氨氣，降低空氣中氨的濃度。液氨貯槽倉庫還應(yīng)設(shè)有專用的事故槽，事故槽的標(biāo)高應(yīng)低于貯槽的底部，當(dāng)運(yùn)行中的貯槽一旦發(fā)生事故，以便將液氨盡快全部排入事故槽。2023/2/429液氨貯槽充裝到規(guī)定容積時(shí)，應(yīng)及時(shí)打開另一貯槽的液氨入口閥門，并關(guān)閉原貯槽的液氨進(jìn)口閥進(jìn)行倒槽。倒槽操作時(shí)，，嚴(yán)格按照操作過程操作，同時(shí)要加強(qiáng)聯(lián)系和檢查，防止液氨總管壓力憋高。正常生產(chǎn)時(shí)，貯槽上的弛放氣排出閥應(yīng)常開。在氨合成冷凝分離過程中，一定量的H2、N2、CH4、Ar等氣體，在高壓下溶解于液氨中，當(dāng)液氨在貯槽內(nèi)進(jìn)行減壓后，溶解于液氨中的氣體大部分從液相中解吸出來，同時(shí)由于減壓作用部分液氨氣化，這種混合氣工業(yè)上稱為“弛放氣”或“貯槽氣”。弛放氣的成分主要為H2、CH4、NH3和Ar。此氣體在貯槽內(nèi)會(huì)越積越多，使貯槽壓力升高，為保持貯槽壓力在指標(biāo)范圍內(nèi)，這些氣體需要不斷排放出去。一般用氨吸收塔回收弛放氣中的氨，回收后的氣體進(jìn)入氫回收、吹風(fēng)氣回收或直接作為燃料使用。2023/2/430正常操作要點(diǎn)①觀察各球罐的溫度、壓力、液位，并及時(shí)調(diào)整。②確保往尿素送氨的壓力的穩(wěn)定。③及時(shí)與合成、尿素、冷凍崗位聯(lián)系，保證合成放氨、尿素用氨、弛放氣壓力的穩(wěn)定。④定時(shí)排油，以防液氨帶油。⑤巡回檢查。⑥倒罐操作。2023/2/431

本廠氨罐區(qū)工藝流程說明

本工序接收冷凍工序送來的低溫液氨-38℃直接送入常壓液氨儲(chǔ)罐(T40101A/B)，常壓液氨儲(chǔ)罐(T40101A/B)貯存溫度為-36.5℃，絕熱保冷。在儲(chǔ)存過程中，由于外界熱量的傳入，液氨儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨不斷蒸發(fā)，為保持罐內(nèi)壓力穩(wěn)定在0.005MPa(G)左右，從常壓液氨貯罐(T40101A/B)蒸發(fā)出來的氣氨送常壓氨罐冰機(jī)(K40101A/B)，氣氨經(jīng)壓縮、冷凝后進(jìn)入中間氨貯罐，然后節(jié)流減壓送回常壓液氨儲(chǔ)罐(T40101A/B)儲(chǔ)存。尿素裝置需要時(shí)，常壓液氨貯罐(T40101A/B)的低溫液氨用低溫液氨泵(P40101A/B)經(jīng)液氨加熱器(E40101)加熱至20℃后送至尿素裝置。

當(dāng)需要進(jìn)行倒罐操作時(shí)，打開或關(guān)閉有關(guān)閥門，用低溫液氨泵(P40101A/B)實(shí)現(xiàn)倒罐。

正常生產(chǎn)時(shí)液氨由合成氨裝置冷凍工序送至常壓氨罐T40101A/B。操作人員在控制室里操作，當(dāng)T40101A液位高時(shí)，開啟進(jìn)入T40101B的開關(guān)閥XV-40106，關(guān)閉進(jìn)口閥門XV-40102。322023/2/42023/2/4332023/2/4342023/2/4352023/2/4362023/2/4372023/2/4382023/2/439任務(wù)小結(jié)2023/2/440思考與練習(xí)1．什么是冷凍？2．氨的冷凍原理是什么？3．寫出合成氨廠冷凍循環(huán)過程？4．液氨的貯存方式有哪幾種，貯存條件是什么？5．中小型和大型合成氨廠液氨貯存設(shè)備和貯存條件有何不同？2023/2/441任務(wù)二認(rèn)識(shí)合成氨輸送2023/2/442任務(wù)要求了解氨輸送的目的掌握液氨輸送的主要方式知道管道輸送優(yōu)缺點(diǎn)能說出運(yùn)輸工具輸送的優(yōu)缺點(diǎn)了解液氨使用和輸送的安全要求2023/2/443

氨合成生產(chǎn)裝置生產(chǎn)出來的液氨，需要通過管道或泵輸送到中間貯槽，然后通過分配閥送往合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)其他需要使用的相關(guān)生產(chǎn)崗位，作為制冷劑、生產(chǎn)原料等使用，部分富裕出來的液氨送往商品氨貯槽，作為產(chǎn)品外售。液氨在制冷的過程中蒸發(fā)為氣氨，氣氨一部分送往相關(guān)生產(chǎn)崗位作為生產(chǎn)原料，大部分通過氨壓縮機(jī)加壓冷卻后重新轉(zhuǎn)變?yōu)橐喊焙笾匦率褂?。由于氨在常溫常壓下為氣態(tài)，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氟、氯等接觸會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。氨對(duì)人體有較大的危害性，液氨或高濃度氨可致眼灼傷，液氨可致皮膚灼傷。低濃度氨對(duì)粘膜有刺激作用，高濃度氨可造成組織溶解壞死。因此，氨的安全、經(jīng)濟(jì)合理輸送具有重要的意義。2023/2/444一、液氨輸送

液氨的輸送方式主要有管道輸送和運(yùn)輸工具輸送。其中管道輸送主要適用于合成氨本系統(tǒng)內(nèi)各崗位間的輸送和輸送距離不太遠(yuǎn)的對(duì)外使用單位間的輸送，如氨合成崗位生產(chǎn)出來的液氨輸送到中間貯槽，中間貯槽輸送到本系統(tǒng)內(nèi)各用氨崗位或氨庫，廠內(nèi)冷凍系統(tǒng)液氨的循環(huán)等。根據(jù)輸送動(dòng)力的不同分為系統(tǒng)壓力管道輸送、壓力輸送罐管道輸送、氨壓縮機(jī)管道輸送、氨泵管道輸送等輸送方式。運(yùn)輸工具輸送液氨主要適用于商品液氨供給本系統(tǒng)以外的距離較遠(yuǎn)的使用單位使用。運(yùn)輸工具輸送根據(jù)輸送工具的不同一般有水路罐船、鐵路槽車、公路槽車、瓶裝運(yùn)輸?shù)容斔头绞健?023/2/4451、管道輸送由于液氨在常溫時(shí)它的沸點(diǎn)隨壓力的降低而降低，因此在常溫下液氨必須儲(chǔ)存在有一定壓力的容器或管道內(nèi)。液氨管道輸送時(shí)，必須保證管道中任何一定的壓力都高于液氨在輸送溫度下的飽和蒸汽壓力，否則液氨會(huì)在管道中氣化而形成“氣塞”，大大降低管道的流通能力，因此，管道輸送必須保證在一定的壓力下才能正常進(jìn)行。（1）系統(tǒng)壓力管道輸送此種輸送方式主要是指氨合成崗位生產(chǎn)出來的液氨，通過降溫分離后貯存在氨分離器和冷交換器內(nèi)，二者內(nèi)的液氨依靠氨合成系統(tǒng)內(nèi)的高壓（氨合成系統(tǒng)壓力）通過放氨閥減壓后放入液氨貯槽內(nèi)，然后再通過分配閥分配到相應(yīng)的使用單位（工藝流程可參考液氨的貯存章節(jié)）。2023/2/446（2）壓力輸送罐管道輸送國內(nèi)短距離的液氨輸送通常采用此種方法。此種輸送方式的原理是利用蒸汽的顯熱和潛熱，使部分液氨氣化，氣化后的液氨因體積膨脹，壓力升高，造成輸送罐與使用單位儲(chǔ)罐之間的壓力差。其輸送動(dòng)力來自蒸汽的熱能。其工藝流程為：將原有液氨球罐的液氨放一部分至壓力輸送罐內(nèi)，通蒸汽間接加熱后，氣化了的液氨返回原有球罐頂部，將液氨壓出，然后通過管道輸送到相應(yīng)的使用單位。（3）氨壓縮機(jī)管道輸送合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，氨合成、精煉等崗位氨冷器需要使用液氨作為制冷劑，氣化后的液氨變?yōu)闅獍?。為保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，氣氨通過氨壓縮機(jī)加壓冷卻為液氨后送往液氨中間貯槽循環(huán)使用。此種輸送方式的動(dòng)力來自氨壓縮機(jī)（工藝流程可參考液氨的貯存章節(jié)）。2023/2/447（4）氨泵管道輸送氨泵管道輸送適用范圍較廣，在合成氨廠生產(chǎn)過程中，氨泵主要有往復(fù)式和離心式。此種輸送方式的動(dòng)力來自氨泵。尿素合成塔氨泵輸送是合成氨廠最典型的例子。其輸送流程為：液氨貯槽來的壓力為2.0MPa左右的液氨經(jīng)液氨過濾器凈化后，進(jìn)入液氨高壓泵，因尿素合成塔需要的液氨壓力較高，一般達(dá)到20MPa以上，因此，液氨高壓泵小型合成氨廠一般選用往復(fù)式泵，大中型合成氨廠一般選用多級(jí)離心式泵，通過柱塞壓縮或多級(jí)葉輪加壓至尿素合成塔需要壓力供尿素生產(chǎn)。此外，在液氨裝卸車、短距離和距離不太遠(yuǎn)的長(zhǎng)距離液氨輸送中，也可采用離心泵輸送。液氨長(zhǎng)距離管道輸送在國外使用較為普遍，在一定條件下與其他輸送方式相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。2023/2/4482、運(yùn)輸工具輸送(1)水路罐船（槽船）

水路罐船運(yùn)輸是供貨單位將液氨通過管道輸送到碼頭，再通過液氨裝車泵輸送的方法，將液氨充裝到水路罐船的液氨儲(chǔ)罐內(nèi)，然后通過水路運(yùn)輸?shù)绞褂脝挝?，再由使用單位用液氨卸車泵通過管道輸送到相應(yīng)的液氨儲(chǔ)存設(shè)備。水路罐船運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)輸能力大（相對(duì)于汽車運(yùn)輸），運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較低。但缺點(diǎn)是只適用于具有水路運(yùn)輸條件的情況下使用，且槽船建造技術(shù)難度較大，建造費(fèi)用較昂貴，同時(shí)供需雙方都有要配合興建必要的輸送管道及碼頭等設(shè)施，一次性投資較大。2023/2/449(2)鐵路罐車（槽車）鐵路罐車運(yùn)輸是在供貨單位在特定的火車裝車點(diǎn)，通過管道和液氨裝車泵將液氨充裝到火車罐車內(nèi)，然后通過鐵路運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的使用單位，再由使用單位在特定的卸車點(diǎn)，用液氨卸車泵通過管道輸送到相應(yīng)的液氨儲(chǔ)存設(shè)備。鐵路罐車運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)運(yùn)能力大（相對(duì)于汽車運(yùn)輸），運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較低低，運(yùn)輸距離遠(yuǎn)。缺點(diǎn)是必須有相應(yīng)的鐵路設(shè)施，且調(diào)度和管理比較復(fù)雜，一般適用于運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)、運(yùn)輸量較大的情況。2023/2/450(3)汽車罐車（槽車）汽車罐車運(yùn)輸是在供貨單位通過相應(yīng)的裝車方法，把液氨充裝到特定的汽車罐車內(nèi)，通過公路運(yùn)輸?shù)姆绞桨岩喊边\(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)的使用單位。汽車罐車運(yùn)輸液氨的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性大，靈活性強(qiáng)，設(shè)備制造費(fèi)用較低，且制造周期短。缺點(diǎn)是運(yùn)輸能力小，運(yùn)輸費(fèi)用較高。一般適用于運(yùn)輸距離短，運(yùn)輸數(shù)量較少的情況。2023/2/451(4)瓶裝運(yùn)輸瓶裝運(yùn)輸是在供貨單位通過相應(yīng)的設(shè)施，把液氨充裝到特定的鋼瓶中，將鋼瓶裝在載重汽車的車廂內(nèi)，通過公路運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)輸?shù)绞褂脝挝?。瓶裝運(yùn)輸適用于城市中液氨分裝站與各銷售點(diǎn)或用戶之間的運(yùn)輸。優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)輸方式靈活，缺點(diǎn)是運(yùn)輸費(fèi)用較高，而且氣瓶在長(zhǎng)途運(yùn)輸過程中容易相互碰撞、跌落而發(fā)生不安全事故，不能用于大量和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。2023/2/4523、兩種輸送方式的比較（1）管道輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)：①管道輸送穩(wěn)定可靠，輸送及時(shí)且具有可連續(xù)性，不受外界因素影響；②管道輸送安全性好，管理簡(jiǎn)單。管道埋于地下，安全可靠，環(huán)保；③管道輸送不受天氣（特別大的自然災(zāi)害除外）、交通、裝卸場(chǎng)地、裝卸時(shí)間安排等外界因素的影響，且省去了裝卸車等環(huán)節(jié)，操作方便靈活；④管道輸送有很好的經(jīng)濟(jì)性。管道輸送輸送量大，除少量的維護(hù)成本外，運(yùn)行費(fèi)用較低；⑤管道輸送輸送方式不夠靈活。有些輸送方式只適用于特定的條件下才能使用。輸送對(duì)象基本是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，用戶相對(duì)單一；⑥一次性投資較大。管道輸送一次性投資較大，因此只適用于輸送量較大，供需關(guān)系比較穩(wěn)定的情況下使用。2023/2/453（2）運(yùn)輸工具輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)①運(yùn)輸方式靈活，可工具用戶需求輸送到不同的地方（特別是汽車槽車和瓶裝運(yùn)輸）；②運(yùn)輸量相對(duì)較?。ㄅc管道輸送相比較而言）；③運(yùn)輸成本高。運(yùn)輸成本基本與運(yùn)輸距離成正比，因此，不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸；④受天氣、交通情況的影響較大，雨雪天氣等惡劣的氣候條件及道路交通堵塞的情況都有可能影響到液氨的運(yùn)輸；⑤裝卸車場(chǎng)地和時(shí)間安排都較困難。不管是水路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和道路運(yùn)輸，都需要一定的裝卸場(chǎng)地和裝卸車環(huán)節(jié)，而且夜間也不適合裝卸車。盡管如此，但由于受技術(shù)條件（國內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)和驗(yàn)收規(guī)范缺乏）、輸送對(duì)象單一、一次性投資大等條件的限制，目前，國內(nèi)長(zhǎng)距離管道輸送使用范圍仍然有限。據(jù)資料報(bào)道，目前國內(nèi)輸送距離一般不超過100Km。2023/2/4544、液氨輸送（使用）的安全要求（1）液氨貯罐(槽)、管道、閥門應(yīng)符合壓力容器、壓力管道的材質(zhì)要求，并應(yīng)設(shè)置靈敏可靠的溫度計(jì)、壓力計(jì)、液位計(jì)、安全閥，及高低液位報(bào)警。并應(yīng)將信號(hào)引至控制室(操作間)；（2）常壓低溫式液氨貯罐(槽)應(yīng)有良好的絕熱保冷措施，布置在室外的常溫壓力式貯罐(槽)應(yīng)隔熱或設(shè)噴淋水冷卻措施。兩種貯罐(槽)附近均應(yīng)設(shè)有消防噴淋水霧和排水等防止液氨大量外泄的防范設(shè)施；（3）液氨常溫儲(chǔ)存應(yīng)選用球罐或臥罐；（4）操作人員必須認(rèn)真進(jìn)行充裝操作，控制充裝量不得超過貯罐(槽)總?cè)莘e的70%；（5）由于氨對(duì)銅有腐蝕作用，凡有氨存在的設(shè)備、管道系統(tǒng)不得有銅材質(zhì)的配件；2023/2/455（6）在液氨使用場(chǎng)所，包括液氨儲(chǔ)罐區(qū)、壓縮機(jī)房、氨蒸發(fā)器、氨冷卻器、液氨鋼瓶?jī)?chǔ)存區(qū)、鋼瓶使用區(qū)和使用液氨的廠房均應(yīng)按照《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范(SH3063-19