冰醋酸罐区的设计

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1、冰醋酸罐区的设计冰醋酸罐区的设计冰醋酸罐区的设计介绍冰醋酸罐区的工艺设计、设备布置、材料的选用及设计中采取的措施醋酸，学名乙酸，分子式为 H402，是无 色透明液体，有刺激性酸臭气味，与水、乙醇、 甘油和乙醚互溶，不溶于二硫化碳。比重为 1049，熔点为 167 ，沸点为 118112，粘度 为 122cP(20)，闪点为 43 (闭口杯)，燃 点为 465。无水醋酸在温度低于 167时就会 凝固成冰状，俗称冰醋酸，凝固时体积膨胀，能 使容器破裂。 醋酸易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合 物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸；与铬酸、过 氧化钠、硝酸或其它氧化剂接触，有引起爆炸的 危险；其爆炸下限为

2、 47，爆炸上限为 170。醋酸是一种强有机酸，具有腐蚀性。 醋酸是最重要的有机化工原料之一，主要用 于生产醋酸乙烯、醋酐、醋酸盐、醋酸纤维素、 二甲基乙酰胺、医药、颜料、酯类、塑料、香料 等产品，同时它还是优良的有机溶剂，所以在化 工、轻工、纺织、医药、印染、橡胶、塑料等行 业应用广泛。 1 基本要求 11 工艺设计 111 储罐 储罐适用于气体和液体的原料、中间产品和 成品的储存。按储存介质可分为气体储罐、液化 气储罐和液体储罐。可以根据所储介质的性质， 确定采用储罐型式。 根据主装置冰醋酸的消耗情况并结合企业在 采购、运输和储存方面的要求，该项目冰醋酸储 罐区的设计储存量为 2000 m

3、3。在对设计条件进 行分析比较后，确定采用两台储罐比较合理，每 台储罐公称容积为 1000 m0。储罐直径为 11m， 罐壁高度为 12m。考虑到冰醋酸是易燃易爆液 体，设计选用钢制立式圆筒形固定顶储罐。 112 管道 液体储罐特别是对于立式圆筒形储罐的物料 管在设计上有一定的要求。 (1)进料管通常设在罐壁下部；若由上部进人，则应伸人到距罐底约 200mm 处，并有防止 虹吸的措施。 (2)出料管应设在罐的下部。 (3)进出料管道上均应设双阀，还应采用相 当长度的金属软管或其它柔性连接措施。 (4)进出料管的设置方位应避免物料短路。 (5)同种物料分罐储存时，应在进出口管道 上设置倒罐副线。

4、 113 仪表控制 考虑到生产的需要，对冰醋酸储罐采取了较 高的仪表控制设计要求。 (1)液位控制方面设置就地、远传液位指 示，高低液位报警，高低液位联锁。 (2)温度控制方面设置就地、远传温度指 示，与加热系统配套设置温度调节控制和温度高 低限报警。 (3)进出物料管道上设置流量指示、记录和 累积。 (4)压力控制方面与蒸汽间接加热系统和氮 封系统进行联锁调节。 114 特殊要求 由于冰醋酸闪点为 43 ，熔点为 l67 ， 而且冰醋酸具有一定的挥发性，能够散发出有刺 激性酸臭气味，因而冰醋酸液体储罐在工艺设计 上有其特殊的要求： (1)储罐的罐顶应设呼吸阀，主要用于降低 常压液体固定顶罐内

5、的挥发性液体蒸气损耗，并 用来保护储罐免受超压或真空破坏，还有助于减 少有气味的气体向外散发。呼吸阀的上游和通气 管上应设阻火器。 (2)储罐应设消防用喷淋冷却水系统，罐体 和物料管道应设防静电接地。 (3)较高凝固点的液体应设加热器间接加 热，并设置隔热层。 (4)储罐顶部设置氮封系统，使储罐内维持 一定的压力(正压)，防止储罐内物料与外界气 体接触。 12 设备布置 冰醋酸闪点为 43 ，爆炸下限为 47 ，爆 炸上限为 17O，属甲类火灾危险性介质。 (1)冰醋酸储罐在设计上采用露天布置。 (2)冰醋酸有腐蚀性，储罐周围设置了防止 物料流散的围堰及集液坑便于集中回收。 (3)罐组内相邻甲

6、 B、乙类可燃液体储罐的防火间距为 0613。设计上两台冰醋酸储罐的防 火间距为 7m，同时还根据要求设置了防火堤。 (4)对于立式储罐，其至防火堤内堤脚线的 距离，不应小于罐壁高度的一半，该冰醋酸储罐 至防火堤内堤脚线的距离在设计上采用了 7m 的 间距。 (5)由于冰醋酸储罐罐组外还有相邻的一个 其他罐组，因此在两个罐组间设置了隔堤。 (6)设计上防火堤的高度为 12m，隔堤的 高度为 10m，堤内的储罐周围采用了防渗防腐 的材料进行铺砌。 (7)为了方便操作、安装和检修，在防火堤 的不同方位上设置了两个人行台阶。 13 材质 应根据所输送物料的理化性质和使用工况选 用设备、管道材料。 (

7、1)采用的材料应保证工艺要求，使用可 靠，不吸附和污染介质，在选材时应因地制宜。 要综合考虑质量、投资和实施的可行性等因素。 (2)醋酸是用途最广、最重要的有机酸，也 是腐蚀性最强的有机物质之一。醋酸对钢铁的腐 蚀严重，生产和使用醋酸的设备和管道材料一般 需要采用价格较高的有色金属和合金。 (3)不锈钢在醋酸工业中用途广泛：含钼 的超低碳铬镍不锈钢(316 型)对醋酸的耐腐蚀 最好，也能抗孑 L 蚀，适合于稀醋酸蒸气，以及高 温和高于大气压力环境中，也适于一切浓度的醋 酸溶液；普通不锈钢比含钼钢耐腐蚀性要差一 些。 (4)高合金不锈钢在沸点以下一切浓度的醋 酸、和热醋酸蒸气中的腐蚀都很轻微，在

8、高温和 高浓下比普通不锈钢耐腐蚀性强。因为价格高， 通常只使用于高温、高浓醋酸，或产品要求高纯 度，或者还含有硫酸或其它腐蚀介质等苛刻的环 境中。 (5)铝也有非常优良的耐醋酸腐蚀性。生产 和使用醋酸的设备很早就广泛采用铝制造。国内 采用铝材较多，但由于受到制造工艺和强度的影 响，设备的体积较小。目前国内采用铝材的储罐 最大容积为 200m3。 根据以上分析，对于大容积的醋酸储罐应采 用含钼不锈钢 00Crl7NiMo2(316L)。同时根据 耐腐蚀性的情况分析，在常温和纯工业醋酸介质 操作工况条件下，如醋酸储存、输送管线、设备和储罐等，采用 316L 就能完全满足设备和管道 的耐腐蚀要求。

9、14 消防 141 基本要求 可燃液体储罐区的特点是易燃、易爆、有 毒，火灾危险性比较大。如果出现火灾事故，将 对周围居民的生活、生产和环境造成极大的危 害。因此对于可燃液体储罐区的设计，除了平面 布置方面确保安全防火间距外，还要配备完善的 ?肖防冷却设施。 (1)可燃液体储罐区的消防主要靠泡沫消防 灭火系统来完成，泡沫消防的作用是利用空气泡 沫漂浮在可燃液体的表面，切断可燃液体与空气 的接触，从而达到灭火的目的。 (2)消防冷却水系统则起辅助作用，主要是 在可燃液体储罐区消防中对着火罐、邻近罐进行 冷却。 142 设计 冰醋酸属乙 A 类火灾危险性可燃液体，根据 石油化工企业设计防火规范(G

10、B 5016092， 1999 年版)的要求进行固定式低倍数泡沫灭火 系统和消防冷却水系统的设计。 (1)泡沫系统采用液上喷射式，泡沫液选用 抗溶性泡沫液，泡沫混合液供给强度为 12Ls， 连续供给时间为 25min，最大着火罐泡沫混合液 用量为 35Ls。泡沫消防站的设计根据冰醋酸储 罐区和其他装置的需要，内设三台泡沫泵和一台 抗溶性泡沫液储罐并配有消防水池，泡沫混合比 为 6，泡沫储罐容积为 55 m3，泡沫混合液最 大供给流量为 64Ls。 (2)消防冷却水系统采用着火罐供水强度为 25Ls，供给范围为着火罐罐壁表面积；相邻罐 供水强度为 20Ls，供给范围为着火罐罐壁表 面积的一半。消

11、防水系统根据冰醋酸储罐区和其 他装置的需要，设计了一个稳高压消防水站。内 设消防主泵 2 台，稳压泵 2 台，气压罐 l 台，消 防供水能力为 486m3h，扬程为 l13m，气压罐 平时维持管网系统压力约 07MPa。 2 其它要求 21 放空处理 冰醋酸储罐排放的醋酸气具有刺激性酸臭气 味，对环境会造成污染，其尾气应采取无害化的 吸收处理再排放。设计的呼吸阀排气口应符合环 境卫生和安全要求，不直接排人大气，而是集中进行处理后再排放。 尾气处理工艺为二塔串联的逆流吸收工艺。 (1)根据醋酸易溶于水的特点，一塔对醋酸 储罐排出的气体采用水吸收进行处理。同时根据 废气中的醋酸浓度和流量，得到吸收

12、液中醋酸的 最大浓度。当吸收所得的醋酸达到一定的浓度 时，再经净化回收得到副产稀醋酸。水吸收塔采 用波纹填料。 (2)根据醋酸为酸性的特点，二塔采用碱液 中和吸收尾气中的少量醋酸，达到治废的目的， 吸收剂用 NaOH 溶液，吸收塔为填料塔。 22 气封装置 221 基本要求 在石油化工、化工等行业，很多工艺过程设 备中都存在着易燃易爆气体，一旦由于某种原因 与空气混合并遇明火、静电或高温，这些气体就 有可能发生猛烈爆炸，使设备受到严重破坏。为 了防止可燃气体爆炸，通常采用以下 3 种措施。 (1)在设备中通人惰性气体以隔绝氧气或降 低氧化剂浓度，严格禁止火源，安装抑制高压静 电产生或阻止火焰传

13、播速度的装置，以抑制可燃 气体燃烧。 (2)考虑到介质爆炸的危险性，在设计时提 高设备的设计压力，保证设备的强度。 (3)在设备上设置超压泄放装置，通过泄放 装置来降低介质爆炸超压。 222 设计 冰醋酸有易燃、闪点为 43 的特点，设计 上采用以下气封措施。 (1)在醋酸储罐顶部设置了氮封系统，这样 可以使储罐内维持一定的压力(正压)，防止储 罐内物料与外界气体接触。 (2)当储罐内的物料被泵抽出或由于外界温 度降低，使储罐内气体冷凝或收缩时，该系统可 以自动补人氮气，防止外界气体进人。 (3)当向储罐内送料或由于外界温度升高使 储罐内压力高于气封氮气压力时，可以通过泄压 阀自动排放。 23

14、 防冻和保温 231 基本要求 为了避免设备和管道内介质的凝固或冻结， 保证生产正常地进行，需要采取相应措施。 (1)对设备和管道采取保温措施。 (2)对于高粘度和高凝固点液体的储罐应该设置加热器进行间接加热。加热器的形式有设在 罐底的盘管、罐外壁盘管、基础内排管、罐出料 1：3 局部加热等。加热介质为蒸汽或热水。加热介 质进、出口均设在罐体下部(罐外壁盘管除外)。 232 设计 冰醋酸的熔点较低，当温度低于 l67 时 就会凝固，因此醋酸储罐就要有加热保温措施。 (1)考虑到如在醋酸储罐内采用蒸汽盘管加 热，会造成局部的过热，且冰醋酸的闪点为 43 ，不利于储罐的正常操作和安全运行。因此度而言，系统的氨碳比应尽可 能控制在指标的上 限运行，系统的水碳比应尽可能控制在下限运 行。 在设计上采用在冰醋酸储罐外设置加热器，通过 蒸汽量的调节控制，将储罐内的醋酸温度维持在 恒定的温度范围内。冰醋酸加热器采用列管式换 热器，换热面积 30m2，加热蒸汽温度为 180“C，蒸汽走壳程，流量为 1000kgh；醋酸走 管程，流量为 82500kgh。 (2)设计上对储罐采取了有效的保温措施， 对管道采用伴管保温的方式。 3 结语 该罐区已经运行了半年，各项指标良好。实 际生产效果表明，对该罐区设计所采取的一些特 殊处理是必要的，也是成功的。