液氨過濾裝置卸氨后為什么要進行降壓或排空操作

1、過濾器安全綜述

1.1  過濾器工作特點及分類

1.1.1 過濾器工作特點

在卸氨完成后，過濾器是固定式小型盛裝容器，容積130L。其基本工作特點是：

a．工作場所固定、工作條件溫度經常變化；

b．介質單口進出，充裝和使用不同時進行；

c．多次反復充裝介質。

1.1.2 過濾器**高工作溫度和許用壓力

過濾器**高工作溫度，指考慮日曬，過濾器內介質可能達到的**高溫度，我國標準規定為50℃。

過濾器許用壓力，指保證過濾器安全，允許過濾器承受的**高壓力，它應不小于過濾器內介質溫度為50℃時的介質壓力。液氨在50℃時2.032MPa,過濾器設計壓力因電廠要求不同分為2.5 MPa和4.0 MPa兩種。

由于電廠氨區規定，液氨卸載完后卸載臂（鶴管）液相、氣相一次閥門及后續二次閥門關閉。過濾器一般都安裝在卸載臂液相一次閥和二次閥之間管路上，至下次卸氨周期打開卸氨，如果過濾器及卸載臂系統內充滿液氨，期間過濾器及卸載臂系統，如同充滿液氨的氣瓶

1.1.3氣瓶分類

主要依據瓶內介質臨界溫度的不同而分類。臨界溫度是介質氣、液相狀態界限消失，氣化潛熱為零的溫度。介質溫度超過臨界溫度時僅靠壓縮無法使其液化。

a. 永久氣體氣瓶：臨界溫度tc<- 10℃的氣體稱作永久氣體，盛裝永久氣體的氣瓶叫永久氣體氣瓶。盛裝氧、氮、空氣、甲烷及氬、氖等氣體的氣瓶均屬此類。

永久氣體在環境溫度下始終呈氣態，以較高壓力將其壓縮才能在氣瓶較小容積中儲存較多質量，因而這類氣瓶必須有較高的許用壓力，其常用標準壓力系列為15MPa、20MPa及30MPa。

b．高壓液化氣體氣瓶 臨界溫度tc≥- 10℃的氣體稱作液化氣體，液化氣體又分高壓液化氣體和低壓液化氣體兩種。

臨界溫度tc≥-10℃而≤70℃的液化氣體為高壓液化氣體，其氣瓶為高壓液化氣體氣瓶。二氧化碳、氧化亞氮、乙烯、氯化氫等均屬這類氣體。

高壓液化氣體在環境溫度下可能呈氣液兩相狀態，也可能完全呈氣態，因而也要求以較高壓力充裝。其氣瓶標準壓力系列為8MPa、12.5MPa、15MPa及20MPa。

c．低壓液化氣體氣瓶 tc>70℃的液化氣體為低壓液化氣體，其氣瓶為低壓液化氣體氣瓶。液氯、液氨、硫化氫、丙烷、丁烷及液化石油氣等均屬于低壓液化氣體。

在環境溫度下，低壓液化氣體始終處于氣液兩相共存狀態，其氣態的壓力是相應溫度下該氣體的飽和蒸氣壓。按**高工作溫度為50℃考慮，所有低壓液化氣體的飽和蒸氣壓均在5MPa以下，所以這類氣體可用低壓氣瓶充裝，其標準壓力系列為1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、5.0MPa。

1.1.4．溶解氣體氣瓶 專指盛裝乙炔的特殊氣瓶。

2、過濾器基本結構和主要附件

2.1過濾器基本結構

2.1.1．由于過濾器容積較小0.13m³,由底端封頭與中部圓筒體焊接，上封頭與筒體用法蘭連接而成，除下封頭與筒體、法蘭與筒體、上封頭與法蘭三條環焊縫外，圓筒體還有一縱焊縫。

2.1.2過濾器筒體底部設有DN25排污口1個，筒體側面設有DN50的進、出口各1個，筒體上部設有DN25的氮氣口1個。

2.2過濾器主要附件

2.2.1．過濾器閥門： 是裝置于過濾器進出口管路上，用以控制液氨進出過濾器筒體的閥門。

2.2.2．排污口：是設置于過濾器筒體底部并裝置于一個DN25閥門的出口。

2.2.3．氮氣置換口：是設置于過濾器筒體上部并裝置于一個DN25閥門的進口。

2.2.4．過濾器安全泄壓裝置：根據TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設要求

(1) 本規程適用范圍內的壓力容器，應當根據設計要求裝設超壓泄放裝置 ， 壓力源來自壓力容器外部，并且得到可靠控制時，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上 ；

(3) 易爆介質或者毒性危害程度為極度、高度或者中度危害介質的壓力容器 、應當在安全閥或者爆破片的排出口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并且進行妥善處理，毒性介質不得直接排入大氣。

（4）由于過濾器壓力源來自液氨槽車、儲罐及供氨系統，設計壓力2.5MPa，高于國家相關規定液氨**高工作溫度50℃時**高飽和蒸氣壓2.032MPa，根據TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設要求(1)，除電廠技術要求，過濾器未設置（超壓泄放裝置）安全閥，避免TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》第9.1.2 超壓泄放裝置的裝設要求(3)之規定。

3、過濾器工作狀況

3.1過濾器在工作狀態時，由卸氨壓縮機抽取液氨儲罐內氨氣，壓縮至液氨槽車內，使液氨槽車內壓力高于液氨儲罐，使液氨經由卸氨臂液相、過濾器進入到液氨儲罐，壓力為卸氨壓縮機**高工作壓力，溫度為即時環境溫度，整個過程如同對氣瓶充裝。下面以氣瓶充裝分析過濾器內狀態。

氣瓶充裝時的介質溫度一般低于其**高工作溫度50℃，必須通過控制充裝壓力或充裝量，使氣瓶有一定裕度，以確保介質升溫至50℃時壓力不超過氣瓶許用壓力。

3.2.永久氣體氣瓶的充裝壓力

永久氣體氣瓶的充裝壓力可按下式估算：

p≈poT/To

式中，p——氣瓶充裝壓力（絕對），單位為MPa；

T——氣瓶充裝時的介質溫度，單位為K；

po——氣瓶的許用壓力（絕對），單位為MPa；

To——氣瓶**高工作溫度，To=323K（50℃）；

由于充裝時的介質溫度通常低于50℃，T<To，所以p<po，即充裝壓力低于氣瓶許用壓力。充裝溫度越低，充裝壓力低于氣瓶許用壓力越多。

高壓液化氣體氣瓶的充裝系數

充裝系數指單位氣瓶容積內允許充裝的**大介質質量，單位為kg/L，以符號Fd表示。

絕大多數高壓液化氣體的臨界溫度低于50℃。由于充裝時的溫度常低于臨界溫度而壓力較高，高壓液化氣體在充裝時往往呈液態，瓶內壓力是液面之上該氣體的飽和蒸氣壓。而在充裝之后的運輸、使用或儲存過程中，受到環境溫度的影響，瓶內氣體的溫度有可能高于其臨界溫度。

在這種情況下，瓶內的液化氣體全部氣化，壓力大幅度升高，瓶內狀態與永久氣體基本相同。

由于充裝時的飽和蒸氣壓僅與介質種類及充裝溫度有關，而與充裝量及介質全部氣化后的瓶內壓力無關，所以只能通過控制單位氣瓶容積的充裝質量——充裝系數，進而控制全瓶充裝質量及瓶內介質壓力。

高壓液化氣體氣瓶的充裝系數，不應大于所裝氣體在50℃及氣瓶許用壓力下的氣相密度。這樣可確保在50℃時瓶內壓力不超過氣瓶許用壓力。

3.3 低壓液化氣體氣瓶的充裝系數為保證氣瓶在**高工作溫度50℃時不致滿液（液相滿瓶）超壓，低壓液化氣體氣瓶的充裝系數按下式控制：

Fd≤0.98ρ

式中ρ為低壓液化氣體在60℃時的液相密度。

3.4 低壓液化氣體氣瓶滿液后的壓力升高實際充裝低壓液化氣體時，必須確保單位氣瓶容積中的充裝量不超過規定的充裝系數，否則即為超裝。超裝氣瓶在介質溫度達到50℃之前即出現滿液。出現滿液的溫度由超裝程度決定，超裝的越多，出現滿液的溫度就越低。

由于低壓液化氣體的體積膨脹系數較大，滿液后如繼續升溫，介質膨脹的體積已無氣瓶空余容積容納，將造成大幅度的瓶內壓力升高。自滿液溫度算起，溫度每升高1℃，瓶內壓力大約增加1MPa，從而會很快導致氣瓶破裂。比如一液氨氣瓶因過量充裝，在10℃時滿液，此時瓶內介質壓力為0.614MPa，繼續升溫至20℃時，瓶內壓力增加至10.2MPa，遠遠超過了氣瓶的許用壓力2MPa，而已接近氣瓶的爆破壓力。

3.5 充裝系數相關規定

3.5.1在AQ/T3017—2008《合成氨生產企業安全標準化實施指南》中，5.5.4.3，液氨貯槽充裝量禁止超過貯槽容積的85％。

3.5.2在GB50160-2008《石油化工企業設計防火規范》中，6.3.9 液化烴、液氨等儲罐的儲存系數不應大于0.9。
   3.5.3在《壓力容器安全技術監察規程》中，第36條，盛裝液化氣體的壓力容器設計儲存量應符合下列規定：1、介質為液化氣體含液化石油氣的固定式壓力容器設計儲存量裝量系數一般取0.9，對容器容積經實際測定者可取大于0.9但不得大于0.95。

3.5.4 在TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》中，3.1.13裝量系數，儲存液化氣體的壓力容器應當規定設計儲存量，裝量系數不得大于0.95。

綜上所述：液氨卸載完畢，對過濾器及卸載臂卸進行泄壓至“0-0.2”MPa,是保證過濾器安全的重要方法。

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