氨鹽水存儲替代重大危險源液氨罐區在純堿裝置中的應用

武曉衛

(青海五彩堿業有限公司,青海 大柴旦 816200)

國內純堿裝置中液氨的儲存大多為液氨球罐,根據《特別管控危險化學品目錄》,氨的危險特性為有毒化學品?！段ｋU化學品重大危險源辨識》(GB18218-2018)中臨界量(threshold quantity)的定義為:對于某種或某類危險化學品規定的數量,若單元中的危險化學品數量等于或超過該數量則該單元定為重大危險源。其中規定液氨(CAS號7664-41-7)臨界量為10 t,故大部分純堿企業的液氨儲存單元屬于重大危險源,控制重大危險源液氨罐區的裝卸、儲存、使用安全是企業安全管理的重點,如果能夠通過技術改造消除重大危險源,不但提高本質安全,還可以大幅降低企業的安全風險和安全設施的投資。

1 生產現狀

我公司液氨消耗主要為制堿生產過程中含氨母液的跑冒滴漏、曝空損失,蒸氨廢液損失,以及自備電廠三臺循環流化床鍋爐SNCR脫硝系統的使用,正常生產期間液氨消耗量約10～12 t/d。

公司現有全容積409 m3液氨儲罐3座,日常液氨儲存量約200～300 t,冬季增至300～400 t存量,按照《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2018),經評估重大危險源分級指標R值為360.4,屬于一級重大危險源。在儲存、裝卸、使用以及日常維修中具有較大風險,每三年進行一次的拉空置換檢驗,更存在較高風險。國內外液氨儲存事故多有發生,且可能存在群體風險。為防止危險化學品事故的發生,響應國家日趨嚴格的各項安全法律法規,公司每年都需要進行大量資金投入及人力物力參與安全附件完善,通過增加SIS安全儀表系統、建設事故應急池、規范安全監管、增加裝置區全封閉管理、設立濃度檢測風險預警、建立監控系統、組織應急救援演練、增強職工專業技術能力等仍無法達到重大危險源的本質安全。

2 設計思路

采用低濃度氨鹽水及氨水存儲替代純液氨存儲的方式實施后,結合應急管理部門核銷液氨存儲裝置一級重大危險源。

公司地處柴達木循環經濟試驗區大柴旦工業園,海拔3 120 m左右,四周環山,周邊無液氨生產企業,采購距離較遠,本地域存在降雪量大以及極寒天氣等不可控因素,如遇極端天氣會導致液氨采購運輸困難,影響生產安全及生產負荷。

公司現有V=900 m3氨鹽水澄清桶2座,V=320 m3熱母液桶3座,V=700 m3冷母液桶及冷母液儲桶各1座,V=207 m3碳化塔15座以及V=172 m3中和水桶1座,碳化蒸吸淡氨鹽水儲桶等,經計算公司現有在制品日常儲存能力約為494 t左右,受低液位輸送限制及高液位生產波動跑冒風險,生產中在制品存量維系時間短。

計劃通過增加φ12000×8000的V=900 m3氨鹽水桶2座、φ5000×6000的V=118 m3氨水緩沖罐1座,取消現有409 m3的3座液氨儲罐,增設一臺卸車用的15 m3液氨緩沖罐,緩沖罐采用進出口聯鎖控制,實現卸車和系統送氨自動切換,修訂生產液位控制要求,冬季或特殊時段在制品儲桶液位提前控制較高液位,保證在制品存量滿足液氨運輸困難期間的生產需求。

3 改造難點

一是現有生產系統的匹配:公司現有3臺內冷式菌帽吸收塔,規格φ2800×45850,由洗滌段、冷卻吸收段、貯桶段(計量槽)組成,設計吸收氨的能力為60 t/h,最高能力為75 t/h,1座高真空吸收塔φ2800×43510,能夠滿足現有生產方式液氨吸收的處理能力,改造后為減少液氨槽車停留時間,系統送氨流量增加,超出當前系統吸收裝置的能力。為避免影響吸收效果和確保系統運行的穩定性,公司開展“母液濃縮-輕灰爐汽冷凝”以及“新增高真空系統”等節水減排項目,通過間壁換熱提高母液濃度,爐汽冷凝的淡液送至新增高真空吸收系統進行處理,降低原有吸收塔負荷以滿足項目需要,采取措施后,蒸吸工序氨吸收能力提高至83 t/h,能夠滿足生產需要。

二是緩沖罐建設位置的選擇:為充分利用現有管道以及卸車鶴管裝置,原設計拆除現有3#儲罐后新增氨水緩沖罐建設在原有儲罐位置,但施工過程涉及到罐區內置換、隔離、拆除等作業及土建、動火等施工帶來的巨大風險以及施工作業期間儲罐區內施工人數超出允許值的問題。設計將新增緩沖罐移位至罐區東側防火堤外,現有3座液氨儲罐正常使用不做調整,利用原有卸氨設備的同時降低施工風險,提高施工效率,降低建設周期。

4 危險源辨識

項目投用后,原3座409 m3液氨儲罐清洗置換合格停用后擇機拆除,新增臥室液氨緩沖罐 1 臺,單臺容積約為 15 m3,設計盛裝系數85%,按照相對密度0.68計,最大儲存量<9 t;蒸吸工序東北側增加熱氨鹽水澄清桶2座,單座容積約900 m3;氨水制備裝置廠房東側新建20%氨水罐一臺,全容積117.5 m3,氨鹽水澄清桶與氨水罐均為低濃度存儲裝置。

按照《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2018)辨識標準,生產單元、儲存單元內存在危險化學品為單一品種時,該危險化學品的數量即為單元內危險化學品的總量,若等于或超過相應的臨界量,則定為重大危險源。單元中危險化學品重大危險源辨識情況:

S=q1/Q1+q2/Q2…+qn/Qn≥1

式中:q1,q2,…,qn——每種危險化學品實際存在量,t。

Q1,Q2,…,Qn——與各危險化學品相對應的生產場所或貯存區的臨界量,t。

按照以上辨識標準,項目中涉及防火堤內的新增液氨緩沖罐罐區為儲存單元,液氨設計存量最高為9 t,臨界量為10 t,S=9/10=0.9<1,依據《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2018)規定,本項目改造后不涉及重大危險源。根據國家安全監管總局《關于公布首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》(安監總管三[2009]166號)和國家安全監管總局《關于公布第二批重點監管危險化學品目錄和調整首批重點監管危險化工工藝中部分典型工藝的通知》(安監總管三[2013]3號)的規定,本項目采用的生產工藝不屬于重點監管危險化工工藝。

5 安全措施

該項目總平面布置執行《建筑設計防火規范(2018版)》(GB50016-2014)《石油化工企業設計防火標準(2018版)》(GB50160-2008)及其他安全衛生規范的規定,采用了多種預防、控制、減少事故影響的安全設施。

工藝控制系統中設有溫度、壓力、液位、調節閥等自控系統,全部采用DCS自動化控制,超溫、超壓或滿液位等情況發生立即自動報警。卸車時液氨緩沖罐采用進出口連鎖控制,實現卸車進料自動切換,液氨緩沖罐進出管道上設置互鎖自控閥,以避免誤操作情況出現。正常情況下DCS系統實現自動化控制,采用了SIS安全儀表系統用以非正常工況的安全保障,SIS采用冗余電源,由獨立的雙路配電回路供電,能夠滿足安全生產的要求。

6 小 結

此次改造對氨堿法原料氨的儲存形式進行了較大調整,取消現有3臺液氨儲罐,僅設置一臺卸車用的液氨緩沖罐,液氨卸車后經送氨管道直接送至現有蒸吸工序,經吸收塔與淡氨鹽水反應制成合格的氨鹽水自流入熱氨鹽水儲桶進行存儲,將原儲存液氨的裝置改為低濃度氨鹽水儲存的方式,采取的工藝成熟、各項安全設施安全可靠,在國內同行業中屬于先進水平,避免了重大危險源的安全風險。