液氨过滤装置卸氨后为什么要进行降压或排空操作

1、过滤器安全综述

1.1  过滤器工作特点及分类

1.1.1 过滤器工作特点

在卸氨完成后，过滤器是固定式小型盛装容器，容积130L。其基本工作特点是：

a．工作场所固定、工作条件温度经常变化；

b．介质单口进出，充装和使用不同时进行；

c．多次反复充装介质。

1.1.2 过滤器**高工作温度和许用压力

过滤器**高工作温度，指考虑日晒，过滤器内介质可能达到的**高温度，我国标准规定为50℃。

过滤器许用压力，指保证过滤器安全，允许过滤器承受的**高压力，它应不小于过滤器内介质温度为50℃时的介质压力。液氨在50℃时2.032MPa,过滤器设计压力因电厂要求不同分为2.5 MPa和4.0 MPa两种。

由于电厂氨区规定，液氨卸载完后卸载臂（鹤管）液相、气相一次阀门及后续二次阀门关闭。过滤器一般都安装在卸载臂液相一次阀和二次阀之间管路上，至下次卸氨周期打开卸氨，如果过滤器及卸载臂系统内充满液氨，期间过滤器及卸载臂系统，如同充满液氨的气瓶

1.1.3气瓶分类

主要依据瓶内介质临界温度的不同而分类。临界温度是介质气、液相状态界限消失，气化潜热为零的温度。介质温度超过临界温度时仅靠压缩无法使其液化。

a. 永久气体气瓶：临界温度tc<- 10℃的气体称作永久气体，盛装永久气体的气瓶叫永久气体气瓶。盛装氧、氮、空气、甲烷及氩、氖等气体的气瓶均属此类。

永久气体在环境温度下始终呈气态，以较高压力将其压缩才能在气瓶较小容积中储存较多质量，因而这类气瓶必须有较高的许用压力，其常用标准压力系列为15MPa、20MPa及30MPa。

b．高压液化气体气瓶 临界温度tc≥- 10℃的气体称作液化气体，液化气体又分高压液化气体和低压液化气体两种。

临界温度tc≥-10℃而≤70℃的液化气体为高压液化气体，其气瓶为高压液化气体气瓶。二氧化碳、氧化亚氮、乙烯、氯化氢等均属这类气体。

高压液化气体在环境温度下可能呈气液两相状态，也可能完全呈气态，因而也要求以较高压力充装。其气瓶标准压力系列为8MPa、12.5MPa、15MPa及20MPa。

c．低压液化气体气瓶 tc>70℃的液化气体为低压液化气体，其气瓶为低压液化气体气瓶。液氯、液氨、硫化氢、丙烷、丁烷及液化石油气等均属于低压液化气体。

在环境温度下，低压液化气体始终处于气液两相共存状态，其气态的压力是相应温度下该气体的饱和蒸气压。按**高工作温度为50℃考虑，所有低压液化气体的饱和蒸气压均在5MPa以下，所以这类气体可用低压气瓶充装，其标准压力系列为1.0MPa、2.0MPa、3.0MPa、5.0MPa。

1.1.4．溶解气体气瓶 专指盛装乙炔的特殊气瓶。

2、过滤器基本结构和主要附件

2.1过滤器基本结构

2.1.1．由于过滤器容积较小0.13m³,由底端封头与中部圆筒体焊接，上封头与筒体用法兰连接而成，除下封头与筒体、法兰与筒体、上封头与法兰三条环焊缝外，圆筒体还有一纵焊缝。

2.1.2过滤器筒体底部设有DN25排污口1个，筒体侧面设有DN50的进、出口各1个，筒体上部设有DN25的氮气口1个。

2.2过滤器主要附件

2.2.1．过滤器阀门： 是装置于过滤器进出口管路上，用以控制液氨进出过滤器筒体的阀门。

2.2.2．排污口：是设置于过滤器筒体底部并装置于一个DN25阀门的出口。

2.2.3．氮气置换口：是设置于过滤器筒体上部并装置于一个DN25阀门的进口。

2.2.4．过滤器安全泄压装置：根据TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》第9.1.2 超压泄放装置的装设要求

(1) 本规程适用范围内的压力容器，应当根据设计要求装设超压泄放装置 ， 压力源来自压力容器外部，并且得到可靠控制时，超压泄放装置可以不直接安装在压力容器上 ；

(3) 易爆介质或者毒性危害程度为极度、高度或者中度危害介质的压力容器 、应当在安全阀或者爆破片的排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并且进行妥善处理，毒性介质不得直接排入大气。

（4）由于过滤器压力源来自液氨槽车、储罐及供氨系统，设计压力2.5MPa，高于国家相关规定液氨**高工作温度50℃时**高饱和蒸气压2.032MPa，根据TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》第9.1.2 超压泄放装置的装设要求(1)，除电厂技术要求，过滤器未设置（超压泄放装置）安全阀，避免TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》第9.1.2 超压泄放装置的装设要求(3)之规定。

3、过滤器工作状况

3.1过滤器在工作状态时，由卸氨压缩机抽取液氨储罐内氨气，压缩至液氨槽车内，使液氨槽车内压力高于液氨储罐，使液氨经由卸氨臂液相、过滤器进入到液氨储罐，压力为卸氨压缩机**高工作压力，温度为即时环境温度，整个过程如同对气瓶充装。下面以气瓶充装分析过滤器内状态。

气瓶充装时的介质温度一般低于其**高工作温度50℃，必须通过控制充装压力或充装量，使气瓶有一定裕度，以确保介质升温至50℃时压力不超过气瓶许用压力。

3.2.永久气体气瓶的充装压力

永久气体气瓶的充装压力可按下式估算：

p≈poT/To

式中，p——气瓶充装压力（绝对），单位为MPa；

T——气瓶充装时的介质温度，单位为K；

po——气瓶的许用压力（绝对），单位为MPa；

To——气瓶**高工作温度，To=323K（50℃）；

由于充装时的介质温度通常低于50℃，T<To，所以p<po，即充装压力低于气瓶许用压力。充装温度越低，充装压力低于气瓶许用压力越多。

高压液化气体气瓶的充装系数

充装系数指单位气瓶容积内允许充装的**大介质质量，单位为kg/L，以符号Fd表示。

绝大多数高压液化气体的临界温度低于50℃。由于充装时的温度常低于临界温度而压力较高，高压液化气体在充装时往往呈液态，瓶内压力是液面之上该气体的饱和蒸气压。而在充装之后的运输、使用或储存过程中，受到环境温度的影响，瓶内气体的温度有可能高于其临界温度。

在这种情况下，瓶内的液化气体全部气化，压力大幅度升高，瓶内状态与永久气体基本相同。

由于充装时的饱和蒸气压仅与介质种类及充装温度有关，而与充装量及介质全部气化后的瓶内压力无关，所以只能通过控制单位气瓶容积的充装质量——充装系数，进而控制全瓶充装质量及瓶内介质压力。

高压液化气体气瓶的充装系数，不应大于所装气体在50℃及气瓶许用压力下的气相密度。这样可确保在50℃时瓶内压力不超过气瓶许用压力。

3.3 低压液化气体气瓶的充装系数为保证气瓶在**高工作温度50℃时不致满液（液相满瓶）超压，低压液化气体气瓶的充装系数按下式控制：

Fd≤0.98ρ

式中ρ为低压液化气体在60℃时的液相密度。

3.4 低压液化气体气瓶满液后的压力升高实际充装低压液化气体时，必须确保单位气瓶容积中的充装量不超过规定的充装系数，否则即为超装。超装气瓶在介质温度达到50℃之前即出现满液。出现满液的温度由超装程度决定，超装的越多，出现满液的温度就越低。

由于低压液化气体的体积膨胀系数较大，满液后如继续升温，介质膨胀的体积已无气瓶空余容积容纳，将造成大幅度的瓶内压力升高。自满液温度算起，温度每升高1℃，瓶内压力大约增加1MPa，从而会很快导致气瓶破裂。比如一液氨气瓶因过量充装，在10℃时满液，此时瓶内介质压力为0.614MPa，继续升温至20℃时，瓶内压力增加至10.2MPa，远远超过了气瓶的许用压力2MPa，而已接近气瓶的爆破压力。

3.5 充装系数相关规定

3.5.1在AQ/T3017—2008《合成氨生产企业安全标准化实施指南》中，5.5.4.3，液氨贮槽充装量禁止超过贮槽容积的85％。

3.5.2在GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》中，6.3.9 液化烃、液氨等储罐的储存系数不应大于0.9。
   3.5.3在《压力容器安全技术监察规程》中，第36条，盛装液化气体的压力容器设计储存量应符合下列规定：1、介质为液化气体含液化石油气的固定式压力容器设计储存量装量系数一般取0.9，对容器容积经实际测定者可取大于0.9但不得大于0.95。

3.5.4 在TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》中，3.1.13装量系数，储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。

综上所述：液氨卸载完毕，对过滤器及卸载臂卸进行泄压至“0-0.2”MPa,是保证过滤器安全的重要方法。

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