磁浮子液位计在酸性水汽提装置液氨泄漏预防中的实践

 

            作为重要的基础化工原料和制冷剂，液氨(氨水)被广泛应用于化肥、塑料、制药、合成材料、冷库及石油化工等行业中。某石化公司有 3套酸性水汽提装置，采用单塔加压侧线抽出汽提工艺，分别将酸性水中的 H 2 S、NH 3 汽提出来，其中侧线抽出的粗氨，送入氨精制单元，进行精制，生产出液氨。在长期的生产实践中，装置发生过各种险情和安全事件，针对这些问题，车间采取了一系列措施，确保液氨的正常生产，装置生产环境大为改善。

 

1 液氨泄漏的危害

            液氨因泄漏而导致的人员中毒及环境污染事件时有发生，根据我国重(特)大典型化工泄漏统计数据，氨气泄漏事故在发生频率和危害程度上，仅次于氯气泄漏，位列第二。

 

1. 1 液氨泄漏危险性分析

            氨气是一种无色透明而具有刺激性气味的气体，极易溶于水成为氨水(又称氢氧化铵)，呈弱碱性，1%水溶液 pH 值 11. 7。氨易液化，经压缩后成为液氨。根据卫法监发(2003)142 号 《高毒物品目录》，氨气属于 2. 3 类高毒气体，8 类腐蚀品，火灾爆炸危险性类别为乙 A 类。氨与空气混合到一定比例时，遇明火能引起爆炸，其爆炸极限(体积分数)为 15. 5% ～25%。低浓度氨对粘膜有刺激作用。高浓度氨可引起组织溶解性坏死、皮肤及上呼吸道粘膜化学性炎症及烧伤、肺充血、肺水肿及出血等。常易发生轻度、重度中毒。外露皮肤可出现 II 度化学灼伤。氨对人体的危害见表 1。

            蒸发 1 kg 液氨可得到 1 316 L 气氨，气氨会对水源、土壤和大气造成严重危害。低浓度的氨气可被植物叶子吸收和同化，所以利用植物防止大气氨污染是可能和有效的。但当工业生产或运输过程中发生事故，造成大量高浓度的氨气漏逸时，却会伤害植物。

 

1. 2 液氨生产过程中容易泄漏的部位

            根据装置长期运转纪录，泄漏部位的统计情况列于表 2。液氨泄漏部件占比见图 1。

            从图 1 和表 2 可以直观看出: 装置容易泄漏的部位有三个，分别为阀门、氨压机和鹤管。所以，应重点对这几个部位采取防泄漏措施。

 

1. 3 液氨泄漏扩散过程

            液氨泄漏发生时，周围温度急剧下降，泄漏出的氨蒸气及其形成的混合物在一段时间内，在空气中按其特有的理化性质而扩散，即使氨蒸气及其液滴混合物的密度大于空气，它也不会迅速下落到地面，这就是重气扩散特点。

 

 一般液氨泄漏包括三个阶段:

            1)泄漏初始阶段: 该阶段为液氨泄漏至气云形成之间的阶段，主要是液氨的气液二相流阶段的泄漏过程。具有重气扩散的特点。

            2)气云形成阶段: 经过一段时间后，气液二相流形成的液氨混合物，在空气中稀释后，此时表现为非重气云扩散。

            3)氨气云的扩散阶段: 在氨气云形成后，湍流作用将会对气云扩散起主要作用。该阶段是分析液氨危害性的重要阶段。

 

            根据液氨泄漏扩散的特点，当处理平台上的液氨泄漏时，可能在地面感觉不到泄漏，但在下风向一定的距离，感觉就会非常明显。

 

2 液氨泄漏的防控措施

2. 1 液氨系统的管件、阀门要符合液氨的使用特性

            根据氨阀的选用要求，密封面可采用巴氏合金、聚四氟乙烯等材料。氨用截止阀为防止管道压力过高影响上密封损坏填料，氨气截止阀内部阀杆加工 1 道∧型阀圈，阀体下部压制∧型PTFE 密封圈，阀杆上制作2 道∧型结构紧扣，可成功有效防止阀杆永久不外漏。改进氨用截止阀阀座: 氮化处理软化阀杆，以有效防止阀杆和阀座因硬对硬卡死，而出现打不开关不紧现象。再适当加宽阀瓣、阀座，在中部车 1 道 C 型凹槽，机压四氟 O 型圈，形成了 O 型圈密封和阀瓣外围硬密封2 道密封，以增加氨罐截止阀的使用寿命。对比原产品，使用期大大延长了。

 

            氨阀通常与凸面法兰连接，按相应压力，通常高一个等级。在对密封要求严格的部位，一般选用截止阀，特别在高低压有可能互窜的部位，一定要选用截止阀。对于泄漏阀门，平时做好登记，大检修时集中进行更换。在更换前，必须对阀门逐台进行水压试验，确保水压试验合格; 对于容器底部的排凝阀，一般在检修结束之后，在阀后加盲板，将排凝线盲死。车间新建酸性水汽提装置液氨储罐设计参数见表 3。

            从表 3 可以看出: 液氨储罐设计压力为 2. 1MPa，但像液面计、安全阀下截止阀等，均选用4. 0 MPa。如液面计型号为 UHC-MTDJ PN4. 0。液面计上下游阀门也采用 PN4. 0 级别。对于液面计，采用磁浮子式液面计代替玻璃板液面计，极大地减少泄漏的机会。磁浮子液位计是根据浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。由于其跟液位同步上升的磁浮子通过指示器上的磁翻柱耦合翻转来显示液位，显示器不直接与容器连通，所以可以制成防泄漏、耐高压、耐腐蚀的液位计，特别适合测量强挥发性的介质。

 

            在液氨装车过程中，若发现装卸臂接口阀门、转动臂密封圈出现泄漏，应立即检查泄漏点; 若是因操作人员没有连接好装车臂和槽车接口，应停止装液氨，重新连接。若泄漏较大，应关闭装氨阀门、气氨返回线阀门和运氨槽车阀门，打开消防喷淋线，用水对泄漏的液氨进行吸收，待氨排尽后，再检修更换。对于液氨装车鹤管，要加强检查，一旦发现泄漏，立即组织更换万向节的 O 型圈密封垫。

 

2. 2 装设氨报警仪

            装置液氨装车点距离主操室较远，不能做到随时处于操作人员的监控之下，一旦泄漏，不能及时被发现。一些老装置，未设计固定式氨报警仪或者有设计了报警仪，但安装距离不符合规范，安装高度也不相同。根据相关规范的要求: 处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内，有毒气体检(探)测器距释放源不宜大于1 m;在露天下风向布置，有毒气体检(探)测器距释放源不宜大于2 m; 汽车装卸站的装车鹤管与检(探)测器的水平距离，不应大于 15 m。根据这一要求，对老氨精制系统、液氨装车点均安装了符合规范的氨声光报警仪，且将信号传入主操室。对于安装高度，规范要求: 检测比重小于空气的有毒气体检(探)测器，其安装高度应高出释放源0. 5 ～2 m。考虑到检维修、标定的需要，本次安装高度统一为 1. 2 m。针对以前装置报警仪探头出现下雨进水的情况，这次在报警仪上方增设防雨板。

 

2. 3 改进工艺

            1)将液氨装车气氨返回线由进酸性水中间罐改为进氨气分液罐 V4412。以前，气氨返回线至酸性水中间罐，由于液氨装车时有大量气氨返回原料水中间罐，气氨不能及时吸收、溶解，造成原料水中间罐(V4410 或 V5407)压力上升，水封被破坏，罐内气体外逸，形成安全环保隐患。为减少原料水罐气氨返回量，在大检修期间，增加了气氨至 V4412 入口管线流程(氨压机入口)。具体流程见图 2。

            新接流程应用效果良好。后在新建酸性水汽提装置时，也把这一做法复制到新装置上。

 

            2)将液氨装车由泵装改为压送，把液氨装车泵砍掉，采用压送装车，减少液氨泄漏点。一般压送采用液下方式，装置利用液氨储罐底部管线，将液氨压送到罐车。从表 3 可以看出: 液氨储罐的操作压力可达 1. 93 MPa，从原理上来说是可行的。采用泵装液氨时，由于机泵机封频繁泄漏，造成机泵周围氨超标，装置探索采用压送的办法装车，效果比较理想。之后利用检修的机会，将 2 台机泵砍掉，减少 28 个密封点，相应也减少了泄漏的几率。在新建 120 t/h 酸性水汽提装置时，也采用压送的办法。

 

2. 4 加快隐患治理步伐

            1)氨精制单元平台东侧增设钢斜梯。根据规定 : 可燃气体、液化烃和可燃液体的塔区平台或其它设备的构架平台应设置不少于 2 个通往地面的梯子，作为安全疏散通道; 但长度不大于 8m 的甲类气体和甲、乙 A 类液体设备的平台或长度不大于15 m的乙 B、丙类液体设备的平台，可只设1 个梯子。液氨作为乙 A 类液体，其设备的平台长度为 12 m，超过了 8 m 的规定，应设 2 个安全通道，而实际只设了 1 个通道。为此，在东侧

增设了斜钢梯。

 

            2)液氨储罐增设喷淋系统。液氨易溶解于水，装置增设雾状水喷淋系统后，一旦液氨泄漏，从现场打开水喷淋系统，就可极大减少氨的挥发。另外氨具有较高的体积膨胀系数。如: 满量充装液氨的钢瓶，在 0 ～60 ℃范围内，液氨温度每升高 1 ℃，其压力升高约 1. 32 ～ 1. 80 MPa，致使液氨气瓶超装极易发生爆炸。为此液氨装车点、液氨储罐设置了降温喷淋装置。同时，要求用罐车拉运液氨时，其充装系数不得大于 0. 9。在新建 120 t/h 的酸性水汽提装置中，不但在液氨储罐上增设喷淋系统，而且在粗氨分液罐、氨结晶器、氨液循环罐等 6 组设备均增设了喷淋系统。具体见图 3。

            3)氨精制单元增设围堰。氨在 20 ℃ 水中的溶解度为 34% 。基于氨的这一特性，在处理泄漏时，决定大量使用水来吸收泄漏的氨气。而这种处理方法，会产生大量含氨的酸性水。根据清污分流的要求，这些污水不得排入工业污水中，而一般酸性水装置都不设计含硫污水系统，因此设置围堰，可防止这些污水进入工业污水或雨排中，避免对工业污水或雨排系统形成较大的冲击。日常工作中，有时需要加、拆盲板、临时更换氨阀，为创造较好的工作环境，采用接临时水线，对这些部位进行冲洗，效果也比较理想。

 

            4)液氨装车点移位改造。液氨装车点不规范。根据相关要求，液氨装车时，周围不能有机动车通行，但液氨装车点位于 14 号马路西侧5 m处，对车辆及施工人员并无法完全封闭，装车存在很大的安全风险。以前，液氨装车由汽提岗位外操负责，由于外操工作繁忙，造成液氨装车过程的监督时断时续，为解决这一隐患，车间指派专人负责监管液氨装车的全过程。监管人员不但要检查接头有无泄漏，还要核实驾驶员和押运员的资质。车间根据液氨装车的实际情况，编制 《液氨装车泄漏应急操作卡》、《液氨装车操作规程》，以便进一步规范液氨装车操作程序。应分开设置液氨装卸站的进出口，当进出口合用时，站内应设回车场。由于液氨装车点东侧 5m处就是炼油区雨排系统，为了解决液氨装车过程泄漏喷淋水污染公司炼油区雨排系统，在装车点东西侧各增设围堰。从图 4 可以看出: 液氨装车点改造后，现场更为规范，管理更为严格。

3 结 语

            通过采用符合液氨特性的管件和阀门，安装符合规范要求的氨报警仪，改进工艺并积极进行各种隐患的治理，液氨泄漏现象大大减少，保障了生产安全。