液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持南華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)綜述報(bào)告 題 目 50m 3液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)及溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱機(jī)械工程學(xué)院指導(dǎo)教師馮小康職 稱教 授班級(jí)過(guò)控1102班學(xué)號(hào)226學(xué)生姓名劉 洪2015年4月23日1. 本設(shè)計(jì)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(xué)肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料。在國(guó)防工業(yè)中，用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑。可用作有機(jī)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(duì)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(gè)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(lán)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(qiáng)還原性。例如鈉的液氨溶液：金屬液氨溶液顯藍(lán)色，能導(dǎo)電并有強(qiáng)還原性的原因是因?yàn)樵谌芤褐猩伞鞍焙想娮印钡木壒?。例如金屬鈉溶解在液氨中時(shí)失去它的價(jià)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(jìn)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(hù)氣體，可以廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工業(yè)，

3、以及需要保護(hù)氣氛的其他工業(yè)和科學(xué)研究中。2. 本設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀液氨儲(chǔ)存是液氨工業(yè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié), 但對(duì)液氨接收站或調(diào)峰型液化工廠來(lái)說(shuō)占有很高的投資比例,因此世界上許多國(guó)家都非常重視大型常壓液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)和制造。阿爾及利亞、文萊和印度尼西亞等液氨輸出國(guó)和英國(guó)、法國(guó)、 日本等輸入國(guó)都建有大量大型常壓液氨儲(chǔ)罐。目前液氨在亞洲應(yīng)用量最大, 占全球 78%, 其中日本應(yīng)用量占全球62% 。儲(chǔ)罐形式取決于容量大小、投資費(fèi)用、安全因素及當(dāng)?shù)氐慕ㄔ鞐l件等。目前世界上不少國(guó)家都有能力和技術(shù)建造大中型常壓儲(chǔ)罐。2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀近幾年，我國(guó)液氨市場(chǎng)發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)

4、政策鼓勵(lì)液氨產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)含量產(chǎn)品發(fā)展，國(guó)內(nèi)企業(yè)新增投資項(xiàng)目逐漸增多，投資者對(duì)液氨市場(chǎng)的關(guān)注越來(lái)越密切， 這使得液氨市場(chǎng)推廣策略與營(yíng)銷渠道開發(fā)的研究需求增大，系統(tǒng)的市場(chǎng)調(diào)研成為企業(yè)了解液氨市場(chǎng)的必要手段。3. 目前存在的主要問(wèn)題在儲(chǔ)罐檢驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)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(dāng)造成的再熱裂紋;制造過(guò)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(yīng)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(yīng)力腐蝕裂紋）;氫鼓包等。4. 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題和研究方法本設(shè)計(jì)首先從研究液氨的特有性質(zhì)入手，對(duì)液氨進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校

5、核以及溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。臥式儲(chǔ)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(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核過(guò)程中，關(guān)鍵是合理選取儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力、充裝量的確定、考慮H2S應(yīng)力腐蝕、管法蘭的設(shè)計(jì)、安全閥截面積計(jì)算。在溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于整個(gè)液氨臥式儲(chǔ)罐盛裝的是易燃、易爆介質(zhì),對(duì)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(guò)高,是防止事故產(chǎn)生的最關(guān)鍵的因素.此設(shè)計(jì)正是通過(guò)由這些部件失效可能引起的突發(fā)事件等多角度考慮，預(yù)防系統(tǒng)發(fā)生故障、失效，提高儲(chǔ)罐的安全性、可靠性來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。5. 文獻(xiàn)綜述氨氣是我國(guó)?；肥鹿拾l(fā)生率較多的危化品之一，氨又稱液氨，它是有毒可燃?xì)怏w，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(kù)的制冷劑等等，無(wú)色、有刺激性惡臭氣味，液態(tài)呈強(qiáng)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(qiáng)腐蝕性，對(duì)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(jué)明顯刺激，氨氣吸入人體，容易通過(guò)肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)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(yán)重者可發(fā)生肺水腫?？諝庵邪睔鉂舛冗_(dá)500700mg/m3時(shí)，可能出現(xiàn)“閃電式”死亡，吸入氨氣過(guò)多，導(dǎo)致血液中氨濃度過(guò)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(shí)，由液相變?yōu)闅庀?，液氨?huì)迅速氣化，體積迅速擴(kuò)大，沒(méi)

7、有及時(shí)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(tuán)密度高于空氣密度，氨氣隨風(fēng)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(kuò)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(dāng)空氣中氨的含量達(dá)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(jué)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(shí)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(xué)灼傷，還可出現(xiàn)昏迷、精神錯(cuò)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?xì)怏w，氨的自燃點(diǎn)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(dá)11-14%時(shí)，遇明火即可燃燒，其火焰呈黃綠色，有油類存在時(shí)，更增加燃燒危險(xiǎn)；當(dāng)空氣中氨的含量達(dá)15.7%-27.4%時(shí)，遇火源就會(huì)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(huì)膨脹，壓力會(huì)升高，能使鋼瓶或儲(chǔ)罐爆炸。氨都是通過(guò)加壓或冷卻，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)儲(chǔ)存在容器內(nèi)的，由于液氨儲(chǔ)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(shí)，技術(shù)要求高，處置難度大。整個(gè)液氨臥式儲(chǔ)罐盛裝的是易燃、易爆介質(zhì),對(duì)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(guò)高,是防止事故產(chǎn)生的最關(guān)鍵的因素。夏季地表因太陽(yáng)直射溫度很高,需要給儲(chǔ)罐設(shè)置降溫裝置,然而人工操作進(jìn)行噴淋勞動(dòng)強(qiáng)度大,需要進(jìn)行頻繁的巡視,造成諸多不便,基于此,設(shè)計(jì)一種自動(dòng)控制系統(tǒng),當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)進(jìn)行噴淋操作以降溫。本設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)壓力為2.16MPa,設(shè)計(jì)溫度為-20-50,儲(chǔ)液為易燃易爆液氨,故設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐為3類壓力容器.對(duì)于整個(gè)控制過(guò)程中被控變量的選擇是本控制系

10、統(tǒng)的關(guān)鍵所在,溫度、壓力、液位三者都可以作為被控變量.考慮儲(chǔ)罐的充裝系文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持?jǐn)?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(chǔ)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(duì)溫度進(jìn)行直接控制，而對(duì)壓力進(jìn)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(shí)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(chǔ)罐內(nèi)壓力隨之上升.故可對(duì)儲(chǔ)罐溫度進(jìn)行直接控制，而間接控制其壓力.本次設(shè)計(jì)

11、中設(shè)計(jì)溫度為50C,故只要控制儲(chǔ)罐溫度最高不超過(guò)50C,儲(chǔ)罐就可安全使用考慮到一些現(xiàn)實(shí)的不確定因素，如設(shè)備的老化或失靈，本套控制系統(tǒng)采用自動(dòng)噴淋和自動(dòng)報(bào)警兩套方案以確保安全.以儲(chǔ)罐作為被控對(duì)象，本次設(shè)計(jì)采用兩套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，將自動(dòng)噴淋和自動(dòng)報(bào)警分開.當(dāng)溫度達(dá)到48c時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)噴淋；當(dāng)溫度達(dá)到50C時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警.此時(shí)若自動(dòng)噴淋裝置失效，則報(bào)警同時(shí)也將接通水泵，進(jìn)行口淋，從而保證對(duì)溫度的有效控制.控制原理是：由溫度測(cè)量?jī)x器檢測(cè)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度，如高于48C則調(diào)節(jié)器發(fā)出動(dòng)作，啟動(dòng)水泵進(jìn)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(xiàn)1國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布,GB150-2011鋼制壓力容器，中

12、國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社;2全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，標(biāo)準(zhǔn)零部件，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社；3 馬都編,燃?xì)鈮毫θ萜?中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986年3月；4 煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編,煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）,中國(guó)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(xué)工業(yè)出版社,1996年12月；6 鄭津洋、董其伍、桑芝富主編,過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì),化學(xué)工業(yè)出版社2003年6月；7全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站化工管路手冊(cè)M北京化學(xué)工業(yè)出版社，1986年；8 董大勤袁鳳隱編,壓力容器與化工設(shè)備使用手冊(cè)上冊(cè),化學(xué)工業(yè)出版社；9 化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（第三卷）化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)系列；10 劉湘秋編常用壓力容器手冊(cè)11 馬連湘劉光啟王文中編化工設(shè)備算圖手冊(cè)10