液氨儲罐設計與溫控系統(tǒng)設計文獻綜述

1、文檔來源為:從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持南華大學畢業(yè)設計(論文)綜述報告 題 目 50m 3液氨儲罐設計及溫控系統(tǒng)設計 學院名稱機械工程學院指導教師馮小康職 稱教 授班級過控1102班學號226學生姓名劉 洪2015年4月23日1. 本設計研究的目的和意義液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料。在國防工業(yè)中，用于制造火箭、導彈的推進劑。可用作有機化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。NH3分子中的孤電子對傾向于和別的分子或離子形成配位鍵，生成各種形式的氨合物。如Ag(NH3)2+、Cu(NH3)42+ 、BF3 NH3等都是以 NH3為配位的配合

2、物。液氨是一個很好的溶劑，由于分子的極性和存在氫鍵，液氨在許多物理性質(zhì)方面同水非 常相似。一些活潑的金屬可以從水中置換氫和生成氫氧化物，在液氨中就不那么容易置換氫。但液氨能夠溶解金屬生成一種藍色溶液。這種金屬液氨溶液能夠?qū)щ姡?并緩慢分解放出氫氣,有強還原性。例如鈉的液氨溶液：金屬液氨溶液顯藍色，能導電并有強還原性的原因是因為在溶液中生成“氨合電子”的緣故。例如金屬鈉溶解在液氨中時失去它的價電子生成正電子：液氨加熱至800850 C,在饃基催化劑作用下， 將氨進行分解，可以得到含75%H2、25%N2 的氫氮混合氣體。用此法制得的氣體是一種良好的保護氣體，可以廣泛地應用于半導體工業(yè)、冶金工業(yè)，

3、以及需要保護氣氛的其他工業(yè)和科學研究中。2. 本設計國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國外研究現(xiàn)狀液氨儲存是液氨工業(yè)中非常重要的一個環(huán)節(jié), 但對液氨接收站或調(diào)峰型液化工廠來說占有很高的投資比例,因此世界上許多國家都非常重視大型常壓液氨儲罐設計和制造。阿爾及利亞、文萊和印度尼西亞等液氨輸出國和英國、法國、 日本等輸入國都建有大量大型常壓液氨儲罐。目前液氨在亞洲應用量最大, 占全球 78%, 其中日本應用量占全球62% 。儲罐形式取決于容量大小、投資費用、安全因素及當?shù)氐慕ㄔ鞐l件等。目前世界上不少國家都有能力和技術建造大中型常壓儲罐。2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀近幾年，我國液氨市場發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴張，國家產(chǎn)業(yè)

4、政策鼓勵液氨產(chǎn)業(yè)向高技術含量產(chǎn)品發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項目逐漸增多，投資者對液氨市場的關注越來越密切， 這使得液氨市場推廣策略與營銷渠道開發(fā)的研究需求增大，系統(tǒng)的市場調(diào)研成為企業(yè)了解液氨市場的必要手段。3. 目前存在的主要問題在儲罐檢驗中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的危險性缺陷包括:焊接造成的熱裂紋、冷裂紋還有延遲裂紋;熱處理措施不當造成的再熱裂紋;制造過程中形成的原始埋藏面型缺陷（包括埋藏裂紋、未焊透以及未熔合）;介質(zhì)作用形成的應力腐蝕裂紋（包括含濕硫化氫介質(zhì)的、氨介質(zhì)的和氯離子作用下的應力腐蝕裂紋）;氫鼓包等。4. 本設計擬解決的關鍵問題和研究方法本設計首先從研究液氨的特有性質(zhì)入手，對液氨進行結(jié)構(gòu)設計、強度校

5、核以及溫度控制系統(tǒng)設計。臥式儲罐主要由殼體、管法蘭接頭、人孔接管、安全閥等組成。在結(jié)構(gòu)設計，強度校核過程中，關鍵是合理選取儲罐的設計壓力、充裝量的確定、考慮H2S應力腐蝕、管法蘭的設計、安全閥截面積計算。在溫度控制系統(tǒng)設計過程中，由于整個液氨臥式儲罐盛裝的是易燃、易爆介質(zhì),對于安全放火要求很高,因此,使盛裝液氨的容器溫度壓力不致升得過高,是防止事故產(chǎn)生的最關鍵的因素.此設計正是通過由這些部件失效可能引起的突發(fā)事件等多角度考慮，預防系統(tǒng)發(fā)生故障、失效，提高儲罐的安全性、可靠性來進行設計的。5. 文獻綜述氨氣是我國?；肥鹿拾l(fā)生率較多的?；分?，氨又稱液氨，它是有毒可燃氣體，氨的用途較為廣泛，可

6、制作銨鹽、硝酸銨和尿素，還可用做冷藏庫的制冷劑等等，無色、有刺激性惡臭氣味，液態(tài)呈強堿性，與空氣形成爆炸性混合氣體，遇明火、高溫可引起燃燒爆炸。氨氣具強腐蝕性，對接觸的皮膚組織都有腐蝕和刺激作用，氨氣中毒后喉嚨、口腔感覺明顯刺激，氨氣吸入人體，容易通過肺泡進入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運氧功能。短期內(nèi)吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸困難等，嚴重者可發(fā)生肺水腫?？諝庵邪睔鉂舛冗_500700mg/m3時，可能出現(xiàn)“閃電式”死亡，吸入氨氣過多，導致血液中氨濃度過高，將引起心臟停搏和呼吸停止，危及生命。氨氣發(fā)生泄漏時，由液相變?yōu)闅庀啵喊睍杆贇饣?，體積迅速擴大，沒

7、有及時氣化的液氨以液滴的形式霧化在蒸氣中；在泄漏初期，由于液氨的部分蒸發(fā)，使得氨蒸氣的云團密度高于空氣密度，氨氣隨風飄移，易形成大面積染毒區(qū)和燃燒爆炸區(qū)。氨有毒、有刺激性和惡臭味的氣體，容易揮發(fā)，氨泄漏至大氣中，擴散到一定的范圍，易造成急性中毒和灼傷，每立方米空氣中最高允許濃度為30mg/m3，當空氣中氨的含量達到0.5-0.6%，30分鐘內(nèi)即可造成人員中毒；氨氣侵入人體的主要途徑是皮膚、感覺氣管、呼吸道和消化道等部位。輕度中毒癥狀為：眼口有干辣感、流淚、流鼻涕、咳嗽、聲音嘶啞、吞煙食物困難、頭昏疼痛，檢查時可見眼膜充血水腫，肺部可聽到少數(shù)干羅音；重度中毒癥狀為：在高濃度氨氣作用下，頭、面部等

8、外露部位皮膚或造成重二度化學灼傷，還可出現(xiàn)昏迷、精神錯亂、痙攣，也可造成心肌炎或心力衰竭，少數(shù)因反射性聲門痙攣或呼吸停止呈觸電式死亡。氨既是有毒氣體，又是一種可燃氣體，氨的自燃點為651，燃燒值為2.37-2.51J/m3，臨界溫度為132.5，臨界壓力為11.4Mpa，氨在空氣中的含量達11-14%時，遇明火即可燃燒，其火焰呈黃綠色，有油類存在時，更增加燃燒危險；當空氣中氨的含量達15.7%-27.4%時，遇火源就會引起爆炸，最易引燃濃度17%，產(chǎn)生最大爆炸壓力0.58Mpa；液氨容器受熱會膨脹，壓力會升高，能使鋼瓶或儲罐爆炸。氨都是通過加壓或冷卻，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)儲存在容器內(nèi)的，由于液氨儲存

9、的方式不同、容器內(nèi)的壓力不同、發(fā)生泄漏的部位、裂口大小等各不相同，采取堵漏、輸轉(zhuǎn)等措施時，技術要求高，處置難度大。整個液氨臥式儲罐盛裝的是易燃、易爆介質(zhì),對于安全放火要求很高,因此,使盛裝液化石油氣的容器溫度壓力不致升得過高,是防止事故產(chǎn)生的最關鍵的因素。夏季地表因太陽直射溫度很高,需要給儲罐設置降溫裝置,然而人工操作進行噴淋勞動強度大,需要進行頻繁的巡視,造成諸多不便,基于此,設計一種自動控制系統(tǒng),當儲罐內(nèi)介質(zhì)溫度達到設定值時進行噴淋操作以降溫。本設計中,設計壓力為2.16MPa,設計溫度為-20-50,儲液為易燃易爆液氨,故設計儲罐為3類壓力容器.對于整個控制過程中被控變量的選擇是本控制系

10、統(tǒng)的關鍵所在,溫度、壓力、液位三者都可以作為被控變量.考慮儲罐的充裝系文檔來源為：從網(wǎng)絡收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持數(shù)為0.85（隨溫度不同而改變），故隨著溫度上升，液體膨脹有足夠的空間，所以不考慮液體膨脹所產(chǎn)生的壓力.考慮到儲罐內(nèi)的工作壓力因介質(zhì)的溫度的變化而變化，所以可對溫度進行直接控制，而對壓力進行間接控制.同溫度下，液氨的飽和蒸汽壓如表2所示表2液氨1050C時飽和蒸汽（絕）溫度C1020304050飽和蒸汽壓kPa614.89857.061166.501154.202032.50可見隨著溫度上升，儲罐內(nèi)壓力隨之上升.故可對儲罐溫度進行直接控制，而間接控制其壓力.本次設計

11、中設計溫度為50C,故只要控制儲罐溫度最高不超過50C,儲罐就可安全使用考慮到一些現(xiàn)實的不確定因素，如設備的老化或失靈，本套控制系統(tǒng)采用自動噴淋和自動報警兩套方案以確保安全.以儲罐作為被控對象，本次設計采用兩套獨立的控制系統(tǒng)，將自動噴淋和自動報警分開.當溫度達到48c時，系統(tǒng)自動噴淋；當溫度達到50C時，報警裝置發(fā)出報警.此時若自動噴淋裝置失效，則報警同時也將接通水泵，進行口淋，從而保證對溫度的有效控制.控制原理是：由溫度測量儀器檢測儲罐內(nèi)溫度，如高于48C則調(diào)節(jié)器發(fā)出動作，啟動水泵進行噴淋降溫.控制系統(tǒng)見圖控制系統(tǒng)方框圖16.參考文獻1國家技術監(jiān)督局發(fā)布,GB150-2011鋼制壓力容器，中

12、國標準出版社;2全國化工設備設計技術中心站，標準零部件，中國標準出版社；3 馬都編,燃氣壓力容器,中國建筑工業(yè)出版社,1986年3月；4 煤氣設計手冊編寫組編,煤氣設計手冊（上冊）,中國建筑工業(yè)出版社，1983年8月；5 鄭津洋、陳志平編著,特殊壓力容器化學工業(yè)出版社,1996年12月；6 鄭津洋、董其伍、桑芝富主編,過程設備設計,化學工業(yè)出版社2003年6月；7全國化工設備設計技術中心站化工管路手冊M北京化學工業(yè)出版社，1986年；8 董大勤袁鳳隱編,壓力容器與化工設備使用手冊上冊,化學工業(yè)出版社；9 化工設備標準手冊（第三卷）化工設備標準系列；10 劉湘秋編常用壓力容器手冊11 馬連湘劉光啟王文中編化工設備算圖手冊10