硫酸储罐的设计及防腐措施

设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 技术硫酸工业，2004，(4)：22～25St@huricAcidIndustry硫酸储罐的设计及防腐措施元少昀(中国石化集团 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 建设公司，北京100101)摘要：详细介绍硫酸储罐的设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、基本类型及结构设计；分析硫酸对碳钢腐蚀的特点及影响因素，探讨各种浓度硫酸储罐的选材、防腐和安全问题，提出相应措施。指出合理的设计可以防止和减轻各种潜在的腐蚀及危害，正确的选材是以最低的经济支出保证储罐安全运行的一种有效手段，再通过在运行中加强管理，可有效地延长硫酸储罐的使用寿命。关键词：硫酸；储罐；设计；腐蚀；安全中图分类号：TQ111．16文献标识码：A文章编号：1002—1507(2004)o4—0022一o41前言硫酸在国民经济中的应用十分广泛，是有色冶金、化纤、化肥工业以及各种有机和无机化学工业的重要原料，并在矿物加工、制药、炼油和化工行业被广泛用作催化剂、溶剂等。由于硫酸对金属具有很强的腐蚀性，所以在生产、运输和使用过程中，硫酸的安全储存是一个非常重要的环节。为了保证储存设施安全运行，需采取正确的措施，如：合理设计、正确选材、严格管理等。本文拟就硫酸储罐的结构设计和防腐问题进行探讨。2硫酸储罐的设计2．1设计标准按照设计标准，(钢制)硫酸储罐可分为两种类型：一种是压力容器类的硫酸储罐，包括立式和卧式两种形式，当公称容积不超过200m或设计压力较高时一般考虑这种类型的储罐；另一种则是常压大型硫酸储罐，当公称容积大于200m且设计压力不高时优先采用这种类型的储罐。对于第二类储罐，在国家有关设计标准中，有3个标准覆盖着不同的压力范围：GB50341⋯490600oPaAPI650≤18000PaAPI62018000～1o000oPa由于硫酸介质的蒸气分压一般不高，接近常压，所以按GB50341／API650标准进行设计即可满足要求。其设计压力一般可取为：正压大于或等于500Pa，负压等于一490Pa。2．2基本类型由于不存在较高的蒸气压力，硫酸储罐无需采用内浮盘。为隔离空气及雨水等杂质，储罐需用固定顶来保护罐内介质，一般为自支撑的固定顶。此外，加强肋等支撑件应设置在罐顶外壁，支撑件要有足够的腐蚀裕量；液位以下的部件不得有裂纹等缺陷。为安全起见，一般不考虑在罐顶设置操作平台，为便于操作和检修，可以另设独立平台。如果必须设置罐顶平台，则设计罐顶时应充分考虑自重以及顶部平台、管支架和相关设备的附加载荷。2．3结构设计硫酸储罐一般应至少包括6个管口：硫酸人口，硫酸出口，溢流口，放空口(压力阀口)，顶部人孔，清扫孔。为了减少泄漏，硫酸人口一般设置在罐顶，并且管口距离罐壁至少为1200mm，如条件限制也可将人口设置在靠近顶部的罐壁处。硫酸人口一般应采用汲取管的方式，即将管口伸至液面以下。收稿日期：2004—03—29作者简介：元少昀，男，硕士，中国石化集团工程建设公司工程师，从事压力容器和储罐的设计工作。电话：010-87877518，E-mail：yummy@sei．com．Cll维普资讯http://www.cqvip.com元少昀．硫酸储罐的设计及防腐措施·23·如果是侧壁人口，则采用90。弯头使人口管线在罐内保持竖直并达到上述要求。为保护罐底，在罐底正对人口管末端的相应位置应设置防冲板。硫酸入口清扫孔孔I＼／>12OaIInml—III量防冲板l一?／Jf管口配置为防止介质的虹吸现象，硫酸人口管线上应开放空孔，一般只需在管线的上部开1个+12inin的孔即可。硫酸储罐的具体结构参见图1。溢流口硫酸出口图1硫酸储罐结构硫酸出口一般也采取汲取管的方式，且多为可拆卸式结构。为了便于拆卸，外套管直径一般取硫酸出口管直径的2倍以上。除了图中所示的结构，硫酸出口也可设计成齐平接管的形式。为避免液位过高而引起硫酸外溢，可在罐壁上部设置溢流口，其管口与罐壁内表面平齐。如不设置溢流口，可通过高液位仪表控制进料管线上的切断阀来达到目的。一般情况下，放空口(压力阀口)的尺寸需考虑“呼吸”、“呼”以及“吸”这3种状态。放空口应设置在罐的最高处，且内管口与罐顶内表面齐平；对直接排人大气的管口，还应配置180。弯头和丝网。为保护罐壁，所有罐顶的接管(除放空管外)都至少要伸人罐内25mm，发烟硫酸的进料管则应伸至靠近罐底处；侧壁接管(除溢流口或齐平出口外)，都应在管口上部180。范围内至少伸人罐内25mm。为保证储罐具有良好的耐腐蚀性，所有位于液面下的焊缝均应为全焊透对接结构，并进行局部x射线 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 。对高度和直径的乘积超过一定值的大型储罐，纵向焊缝可进行100％X射线检测(此时焊缝系数取1．0)。罐顶可以采用搭接焊缝，所有罐底焊缝应为带垫板的全焊透对接焊缝。越窒旦罐底应按标准进行真空箱试验，罐壁和罐底内表面还应增加磁粉或液体渗透检验。虽然硫酸的蒸气压不高，但为安全计(除非另有要求)，所有的接管法兰均按PN2．0的压力等级设计。由于承插焊及螺纹法兰等结构容易遭受腐蚀，应尽量避免这类结构。当需要采用弯头时，为减轻磨蚀和腐蚀开裂，应尽量采用内部有涂层保护和曲率半径较大的无缝弯头。在焊接接管时，不同厚度的接管不得直接焊在一起，以避免焊缝处厚度或形状突变影响强度，可采取图2所示的结构。选用垫片时应使垫片的内径和管口直径相同，以避免磨蚀和缝隙腐蚀。不合理结构合理结构图2不等厚接管的焊接3硫酸储罐的选材碳钢在硫酸中发生的腐蚀是典型的电化学腐蚀，其实质是氢去极化腐蚀：Fe+H2sO4———+H2T+FeSO4影响这个过程的主要因素有：金属 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的本船一螽黼维普资讯http://www.cqvip.com·24·硫酸工业2004年第4期质、表面状态及金属阴极相杂质、硫酸浓度(pH值)及温度。此外，一些物理因素如介质流速、固相颗粒、结垢等也会影响硫酸的腐蚀性。由于影响硫酸腐蚀性的因素比较多而且复杂，所以硫酸储罐的选材应根据具体情况而定。文献[1]表明，在40℃下碳钢在(H：SO)68％一99．5％的硫酸中的腐蚀速率为0．75—1mm／a，在保证一定的腐蚀裕量及静态储存的条件下，这样的腐蚀速率通常是可以接受的。因此，常温下的浓硫酸储罐通常选用碳钢就可以满足要求。稀硫酸即使在较低的温度下腐蚀性也很强，因此需要采用耐腐蚀性更好的材料，在一定的浓度和温度下可选用316L不锈钢和玻璃钢(FRP)。由于玻璃钢的耐腐蚀性主要取决于树脂的种类及其性能，所以关键是要选取合适的树脂。常用的树脂有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂，呋喃树脂和酚醛树脂等5大类，其中，以乙烯基酯树脂和环氧树脂具有较好的耐硫酸腐蚀性J。FRP虽然耐腐蚀性能优越，但由于受原材碳钢罐无阳极保护时料价格和工艺方法的限制，目前多用于小型储罐，对于大型储罐还不能全部代替钢材。此外，还可采用碳钢衬里结构。性能较好的衬里材料有聚四氟乙烯、聚异丁烯、聚氧乙烯、聚丙烯、PEP和PFA树脂等非金属材料，以及高镍铬合金(Hastelloy、Alloy20)、0Crl3、Crl8Nil0Ti等金属材料。需要特别注意的是，碳钢储罐的进料管口、出料管口和放空管口(线)必须采用耐硫酸腐蚀的材料制造。若介质是普通硫酸，可以采用聚氯乙烯衬里的碳钢、高镍铬合金(Hastelloy、Alloy20)等材料；若介质是发烟硫酸，可以采用316L不锈钢或是碳氟化合物衬里的碳钢。4腐蚀裕量在选定材料后，硫酸储罐的罐体厚度可按上述标准计算或选定，这点与其他储罐的设计是一样的，只不过与普通介质的储罐相比，硫酸储罐需要较大的腐蚀裕量。一般情况下，硫酸对材料的腐蚀裕量c：可确定如下：c：=6mm(底部、中部罐壁和罐底)C：=3mm(顶部罐壁)C：=1．5mm(罐顶)有阳极保护时C：=3mm不锈钢、Hastelloys、FRP、衬里罐或其他合金罐C=0无阳极保护的碳钢罐的最底圈罐壁板，c甚至可以取9mm，因为这部分壁板在整个储罐中是腐蚀速率最大的，罐底的腐蚀速率则稍小些。5其它防腐蚀措施硫酸储罐的防腐还可采取其他一些措施，如改变硫酸流动状态、电化学保护、使用覆盖层等。碳钢在硫酸中的耐腐蚀性取决于其表面生成的一层硫酸亚铁保护膜，当这层保护膜遭到破坏时，其耐腐蚀性大大降低，腐蚀速率急剧增加。为了保护这层保护膜，应严格限制硫酸的流速，杜邦公司推荐硫酸的流速为25—75mm／s，文献[4]则建议采用更严格的流速50mm／s。目前，电化学保护技术比较成熟，在硫酸行业普遍应用的是阳极保护法。施加阳极保护后，304L、316L不锈钢在(H2SO4)93％～98％的硫酸中的腐蚀速率大大减慢，基本上为0．05—0．2mm／aJ，而且避免了晶间腐蚀。从发展的观点来看，阳极保护法在硫酸储罐中的防腐也应是大有作为的。使用覆盖层，例如罐外喷漆，可避免因阳光照射而使罐内硫酸温度升高，从而减慢硫酸的腐蚀速率。为此，一般在罐的外壁上喷涂一层浅色(通常是白色)的面漆。维普资讯http://www.cqvip.com元少昀．硫酸储罐的设计及防腐措施·25·6安全措施a．对发烟硫酸储罐，为保证安全，向空罐进料时，应控制泵人物料的流速。b．由于稀硫酸会与碳钢反应生成易燃易爆的氢气，因此检修前必须确认罐中已充分排空，并完全清除附近所有潜在的火源。当附近发生火灾时，应用水喷在可燃物上，并用雾化的高压水或泡沫来冷却罐壁，绝对禁止直接将水加入硫酸罐内。C．放空管口(线)可能会因长时间操作积聚硫酸铁而堵塞，所以应定期检查，以确保卸料时的安全。d．为保证储罐的安全运行，每2年至少检测一次储罐的壁厚，每5年至少进行一次内部检测。7结束语为了保证硫酸储罐的安全运行，从设计阶段就应开始全面考虑，防患于未然。合理的设计可以防止和减轻各种潜在的腐蚀及危害，正确的选材是以最低的经济支出保证储罐安全运行的一种有效手段。在此基础上，综合采用多种措施并加强管理，可有效地延长硫酸储罐的使用寿命。◆参考文献：1StanleyS．Grosse1．Safe，EfficientHandlingofAcids[J]．ChemicalEngineering，19982李金伟．热固性增强塑料在钢储罐防护衬里上的应用[J]．现代塑料加工应用，1998，17(8)：17—203SuffuricAcid-StorageandHandling[M]．BrochureH一42430．DuPontChemicals．Wilmington．De1．April19924SchillmollerCM．SelectAlloysthatPerformWellinSul—furicAcid[J]．Chem．Eng．Prog，1998，(2)：38—445徐暾家，郑建国，陶永顺等．阳极保护技术在硫酸工业中的应用[J]．硫酸工业，2001，(5)：35—37DesignandanticorrosionofsulphuricacidstoragetankYUANShaoyun(E嚼rveeringandConstructionCo．SINOPEC，Bering，100101，China)Abstract：Thedesignspecifications．generaltypeandconstructiondesignofsulphuricacidstoragetanksarede—scribedindetail，corrosioncharacteristicsofcarbonstealinsulphuricacidandinfluencingfactorsanalyzed，thematerialselection，anticorrosionandsafetyofstoragetanksforsulphuricacidatvariousconcentrationdiscussed，andsomestrategiesputforward．Itissuggestedthatproperdesigncouldpreventorlessenpotentialcorrosionanddamageandrightselectionofmaterialofconstructionisaneffectivewaytoassuringsafeoperationofstoragetankatlowestcost，which，addedtostrictmanagementduringoperation，resultsinalongservicelifeofthetank．Keywords：sulphuricacid；storagetank；design；corrosion；safe澳大剥亚镍红士矿加压酸浸装置终子盈利加压酸浸(PAL)的先驱者Minara资源公司(原先的Anaconda镍业公司)经过数年的艰苦奋斗，终因镍、钴价格的上扬和酸浸装置性能的改善而扭亏为盈。Minara公司用硫酸处理镍红土矿(氧化矿)，在去年最后一季度生产7786t镍和542t钴。但是即使在盈利期间，公司也遇到了装置因高压蒸汽故障和其它维修而停车的情况。公司希望镍的年产量能达到40000t。但于Minara不利的一个消息是，西澳大利亚的一个小矿主GME资源公司目前已经购得Minara镍红土矿附近的一座镍红土矿山，这将显著增加Mi—nara公司高品位镍和钴矿的库存。该资源包括3804Mt镍品位为1．29％和钴品位为0．o9％的矿——将近500kt的金属镍和34kt的金属钴，相当于在Minara公司MurrinMurrin矿的基础上增加lO年的储量，而该矿的储量足够使用35年，但在不到lO年的时间内其品位将与GME新资源相近。(瑾)维普资讯http://www.cqvip.com