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[摘 要]氨的合成是合成氨生產的最后一道工序，一般情况下氨以液态形式存储于球罐内。氨属于国家重点监管的危险化学品，液氨存储设施的安全设施在工程设计时应作为重点进行设计。安全 设施设计应从工艺系统、平面布置、设备及管道、电气、自控及火灾报警等多方面进行考量。多方面、全方位的配置安全设施才能更好的提高液氨储罐区的安全性。
[关键词]液氨 罐区 安全设施 工程设计
中图分类号：R61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0121-01
大型企业的氨储罐区的储量一般都大于重大危险源的临界量。液氨储罐区的危险程度较高，在工程设计之初，做好液氨罐区的安全设施设计是保障后期安全生产的重要环节。
液氨用途广泛，既可作为农药、医药的原料，也可用于制造尿素、硝酸等化工产品。合成氨尿素等化肥工业为保障我国农业的快速发展提供了有力支撑，液氨作为合成氨的产品以及尿素的原料，液氨储罐储量大，事故发生率高，是典型的高危化学品，液氨储罐及其管道布置的合理优化尤为重要。科学合理的设备、管道布置是运行平稳、操作安全的重要保障。本文结合液氨储罐装置防火以及低温管线布置要求，简要探讨液氨罐区设备及管道布置的特点。
1.工艺系统
工艺设计时应充分考虑液氨泄露的可能，在设计上采取必要的防泄漏措施。
1.1正常工况下
1）严格按照国家标准进行液氨储罐的设计、储罐的的机械强度、刚度、密封可靠性、耐腐蚀性均满足形象标准规范的要求。2）严格按照相关标准选择管道材料，并进行柔性设计，防止管道的破裂和连接处的泄露。3）液氨储罐应设置安全泄放阀门，且严格按照工艺条件进行计算、选取。4）液氨储罐应设置必要的安全联锁设施，储罐上设置压力、温度及液位仪表。并实现远程监控，报警。
1.2非正常工况下
非正常工况主要指液氨储罐或管道发生小量泄露情况下。当液氨储罐发生销量泄露时，应及时寻找泄露储罐的位置，通过中控室利用液氨输送泵输送到相邻的有剩余储存空间的储罐内，并及时组织相关专业人员配备人身防护设施后进行封堵。当液氨管道发生泄露时，应远程切断液氨储罐进出口阀门。将泄露管道的气体放空至液氨火炬。
2.平面布置
根据《石油化工企业设计防火规范》液氨属于乙A类火灾危险物料。液氨储罐区设计时应注意以下几点：1）液氨储罐的防火间距按照液化烃的储罐的要求进行设计。2）一般液氨储罐的储存采用全压力形式，储罐属于全压力式储罐，其防火堤和隔堤的设置应按照液化烃储罐的的要求进行设计。3）若采用全冷冻式存储液氨，其防火堤内的有效容积应为最大储罐的60%。4）液氨储罐区的布置不能超过两排，数量不能大于12个，不能布置存储其他介质的储罐。5）总图布置上，液氨储罐区宜布置于最小频率风的上风侧。由于液氨具有腐蚀性且容易挥发，需要进行泄露控制。控制方式可以选择防火堤加隔堤或者采用全防罐。可燃介质储罐区的消防道路考虑，原则上是储罐区的布置应首先立足于不泄露，泄露能得到很好控制，不四处漫流，一旦发生火灾不会对四周储罐造成威胁且利于灭火，灭火无射击死角。对于非可燃介质，储罐间距按安装、操作检修要求。对于可燃介质储罐，其布置间距主要基于介质类别及特性、储罐结构形式、容积、结构尺寸来考虑。
3.设备及管道
大型合成氨企业的液氨罐区的储罐均属于第三类压力容器，管道属于GC2级压力管道。压力容器、压力管道的设计应接受安全监察部门监督。其设计应严格执行《压力容器安全技术监察规程》和《压力管道安全管理与监察规定》的相关条款及相关的标准、规范进行设计。
3.1管道布置原则
（1）防火堤内管线基本上有：储罐进料管线、储罐出料去泵管线、密闭导淋收集管线、公用工程管线、消防管线。对于有消防要求的储罐区建议就低布置管线，所有管线均布置在地面管墩上。优点：空中清爽些，方便消防，缺点：地面管线太多，需要设多个跨桥。
（2）液氨罐区的管道大部分为低温管线，管道布置在满足管道柔性前提下应尽量减少弯头使用数量，缩短管道布置长度，并减少出现“液袋”。为了满足储罐基础和管口接管之间不同沉降量的要求，必要时需要采用金属软管连接，使用金属软管时需要注意，若沉降量差较大，需要软管的安装长度小于实际长度，避免出现沉降时拉伸损坏软管。
（3）液氨设计温度一般为-40℃，保冷厚度较厚，管道间距应根据保冷后的阀门、法兰、各种元器件的外径以及应力计算确定的径向位移确定，避免出现保冷层安装后没有操作空间甚至互相碰撞的情况出现，尤其需要注意导淋放空阀布置时要依据保冷层厚度适当增加阀前直管段长度。
（4）为了拆卸螺栓时不破坏管道或主管道上的保冷层，一般不建议弯头或三通直接焊接法兰。
（5）液氨储罐装置有较多的泄放管线，一般不允许出现就地放空，密闭排放应注意满足泄放口高于火炬主管，如果由于空间及标高原因无法实现，应设置分液部件进行防护，避免积液。
3.2支架设置
（1）低温介质的管道应充分利用其走向进行应力自然补偿，由于冷缩位移变化，尽量减少或避免使用弹簧支吊架，若无法避免，弹簧吊架优先于弹簧支架选择使用。在设置吊杆型支架时注意刚性拉杆吊架可活动的拉杆长度不应小于吊点处水平位移的20倍，吊杆与垂直线夹角不应大于3°，防止夹角过大吊杆无法承受荷载而失效。
（2）低温管道的支架无论是水平敷设还是垂直敷设，应在管道底部或者支架底部增加木块或硬质隔热材料块，以避免管道中的冷量损失。需注意与管道直接焊接或接触的支吊架需要采用与管道相同的材质，避免出现低温脆性变化带来支架失效的隐患。
（3）低温轴向限位管架由于保冷层的存在如果不做特殊处理，在较大的轴向力作用下，管道与隔冷层容易形成相对滑动，导致轴向限位失效。为了解决这个问题，在管托上增加限位挡块的同时增设内外挡环阻止相对滑动的出现，需要注意的是外挡环直接焊接在管道上需要同管道材质或者相当材质。
4.自控仪表及火灾报警
保证液氨罐区后期安全运行的关键因素来自于自控连锁设施。提高液氨存储系统自控水平是能够提高液氨罐区的安全性。液氨具有腐蚀特性，设计时要求控制系统能够对重要工艺参数完成连续、自动检测、记录、报警及控制，保障装置的高效、安全、稳定的运行。1）检测的工艺参数：储罐温度、压力、液位；2）调节的工艺参数：储罐压力、液位；3）事故状态处理措施：罐底出口紧急切断同时液氨罐区应设置氨气检测报警装置，当氨气的浓度达到爆炸下限浓度的25%时实现远程和现场的声光报警。
5.结论
液氨属于易燃有腐蚀性的高危介质，液氨储罐的设备布置需要严格满足标准规范要求，在防火堤和隔堤设计时需要重点关注国内外项目要求的差异性；低温管线的设计在满足基本配管要求的基础上，重点关注保冷层占用空间带来的影响；低温管线支吊架在应力分析的基础上，选用合适有效的支架类型才能够保障管道系统的安全运行。本文对液氨罐区设备及管道布置特点进行了初步研究总结，为类似设计提供一定的参考借鉴作用。
参考文献
[1]李文.合成氨企业液氨泄漏机理与防控技术研究[D].武汉工程大学，2016.
[2]苏敬峰.某合成氨厂区火灾发展规律模拟研究与控制[D].安徽理工大学，2017.
[关键词]液氨 罐区 安全设施 工程设计
中图分类号：R61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0121-01
大型企业的氨储罐区的储量一般都大于重大危险源的临界量。液氨储罐区的危险程度较高，在工程设计之初，做好液氨罐区的安全设施设计是保障后期安全生产的重要环节。
液氨用途广泛，既可作为农药、医药的原料，也可用于制造尿素、硝酸等化工产品。合成氨尿素等化肥工业为保障我国农业的快速发展提供了有力支撑，液氨作为合成氨的产品以及尿素的原料，液氨储罐储量大，事故发生率高，是典型的高危化学品，液氨储罐及其管道布置的合理优化尤为重要。科学合理的设备、管道布置是运行平稳、操作安全的重要保障。本文结合液氨储罐装置防火以及低温管线布置要求，简要探讨液氨罐区设备及管道布置的特点。
1.工艺系统
工艺设计时应充分考虑液氨泄露的可能，在设计上采取必要的防泄漏措施。
1.1正常工况下
1）严格按照国家标准进行液氨储罐的设计、储罐的的机械强度、刚度、密封可靠性、耐腐蚀性均满足形象标准规范的要求。2）严格按照相关标准选择管道材料，并进行柔性设计，防止管道的破裂和连接处的泄露。3）液氨储罐应设置安全泄放阀门，且严格按照工艺条件进行计算、选取。4）液氨储罐应设置必要的安全联锁设施，储罐上设置压力、温度及液位仪表。并实现远程监控，报警。
1.2非正常工况下
非正常工况主要指液氨储罐或管道发生小量泄露情况下。当液氨储罐发生销量泄露时，应及时寻找泄露储罐的位置，通过中控室利用液氨输送泵输送到相邻的有剩余储存空间的储罐内，并及时组织相关专业人员配备人身防护设施后进行封堵。当液氨管道发生泄露时，应远程切断液氨储罐进出口阀门。将泄露管道的气体放空至液氨火炬。
2.平面布置
根据《石油化工企业设计防火规范》液氨属于乙A类火灾危险物料。液氨储罐区设计时应注意以下几点：1）液氨储罐的防火间距按照液化烃的储罐的要求进行设计。2）一般液氨储罐的储存采用全压力形式，储罐属于全压力式储罐，其防火堤和隔堤的设置应按照液化烃储罐的的要求进行设计。3）若采用全冷冻式存储液氨，其防火堤内的有效容积应为最大储罐的60%。4）液氨储罐区的布置不能超过两排，数量不能大于12个，不能布置存储其他介质的储罐。5）总图布置上，液氨储罐区宜布置于最小频率风的上风侧。由于液氨具有腐蚀性且容易挥发，需要进行泄露控制。控制方式可以选择防火堤加隔堤或者采用全防罐。可燃介质储罐区的消防道路考虑，原则上是储罐区的布置应首先立足于不泄露，泄露能得到很好控制，不四处漫流，一旦发生火灾不会对四周储罐造成威胁且利于灭火，灭火无射击死角。对于非可燃介质，储罐间距按安装、操作检修要求。对于可燃介质储罐，其布置间距主要基于介质类别及特性、储罐结构形式、容积、结构尺寸来考虑。
3.设备及管道
大型合成氨企业的液氨罐区的储罐均属于第三类压力容器，管道属于GC2级压力管道。压力容器、压力管道的设计应接受安全监察部门监督。其设计应严格执行《压力容器安全技术监察规程》和《压力管道安全管理与监察规定》的相关条款及相关的标准、规范进行设计。
3.1管道布置原则
（1）防火堤内管线基本上有：储罐进料管线、储罐出料去泵管线、密闭导淋收集管线、公用工程管线、消防管线。对于有消防要求的储罐区建议就低布置管线，所有管线均布置在地面管墩上。优点：空中清爽些，方便消防，缺点：地面管线太多，需要设多个跨桥。
（2）液氨罐区的管道大部分为低温管线，管道布置在满足管道柔性前提下应尽量减少弯头使用数量，缩短管道布置长度，并减少出现“液袋”。为了满足储罐基础和管口接管之间不同沉降量的要求，必要时需要采用金属软管连接，使用金属软管时需要注意，若沉降量差较大，需要软管的安装长度小于实际长度，避免出现沉降时拉伸损坏软管。
（3）液氨设计温度一般为-40℃，保冷厚度较厚，管道间距应根据保冷后的阀门、法兰、各种元器件的外径以及应力计算确定的径向位移确定，避免出现保冷层安装后没有操作空间甚至互相碰撞的情况出现，尤其需要注意导淋放空阀布置时要依据保冷层厚度适当增加阀前直管段长度。
（4）为了拆卸螺栓时不破坏管道或主管道上的保冷层，一般不建议弯头或三通直接焊接法兰。
（5）液氨储罐装置有较多的泄放管线，一般不允许出现就地放空，密闭排放应注意满足泄放口高于火炬主管，如果由于空间及标高原因无法实现，应设置分液部件进行防护，避免积液。
3.2支架设置
（1）低温介质的管道应充分利用其走向进行应力自然补偿，由于冷缩位移变化，尽量减少或避免使用弹簧支吊架，若无法避免，弹簧吊架优先于弹簧支架选择使用。在设置吊杆型支架时注意刚性拉杆吊架可活动的拉杆长度不应小于吊点处水平位移的20倍，吊杆与垂直线夹角不应大于3°，防止夹角过大吊杆无法承受荷载而失效。
（2）低温管道的支架无论是水平敷设还是垂直敷设，应在管道底部或者支架底部增加木块或硬质隔热材料块，以避免管道中的冷量损失。需注意与管道直接焊接或接触的支吊架需要采用与管道相同的材质，避免出现低温脆性变化带来支架失效的隐患。
（3）低温轴向限位管架由于保冷层的存在如果不做特殊处理，在较大的轴向力作用下，管道与隔冷层容易形成相对滑动，导致轴向限位失效。为了解决这个问题，在管托上增加限位挡块的同时增设内外挡环阻止相对滑动的出现，需要注意的是外挡环直接焊接在管道上需要同管道材质或者相当材质。
4.自控仪表及火灾报警
保证液氨罐区后期安全运行的关键因素来自于自控连锁设施。提高液氨存储系统自控水平是能够提高液氨罐区的安全性。液氨具有腐蚀特性，设计时要求控制系统能够对重要工艺参数完成连续、自动检测、记录、报警及控制，保障装置的高效、安全、稳定的运行。1）检测的工艺参数：储罐温度、压力、液位；2）调节的工艺参数：储罐压力、液位；3）事故状态处理措施：罐底出口紧急切断同时液氨罐区应设置氨气检测报警装置，当氨气的浓度达到爆炸下限浓度的25%时实现远程和现场的声光报警。
5.结论
液氨属于易燃有腐蚀性的高危介质，液氨储罐的设备布置需要严格满足标准规范要求，在防火堤和隔堤设计时需要重点关注国内外项目要求的差异性；低温管线的设计在满足基本配管要求的基础上，重点关注保冷层占用空间带来的影响；低温管线支吊架在应力分析的基础上，选用合适有效的支架类型才能够保障管道系统的安全运行。本文对液氨罐区设备及管道布置特点进行了初步研究总结，为类似设计提供一定的参考借鉴作用。
参考文献
[1]李文.合成氨企业液氨泄漏机理与防控技术研究[D].武汉工程大学，2016.
[2]苏敬峰.某合成氨厂区火灾发展规律模拟研究与控制[D].安徽理工大学，2017.