大型硫酸储罐区设计、使用安全探讨

大型硫酸储罐区设计、使用安全探讨

王鹏辉刘新莎何珉

(河南开普化工股份有限公司，河南巩义4．51200)喃要】本文对硫酸腐蚀的原理进行了分析，重点介绍了大型硫酸贮罐罐区的设计、安全远行方面的规则、经验。

法键词]大型；硫酸罐；设计；使用

硫酸是基本化学工业中重要产品之一，在国民经济中的应用十分

广泛，是有钐台金、化纤、化肥工业以及各种有初和无机,f．k_,-学--m业的重

要原料。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—个非常重要的环节。我公司采用湿法红土

镍矿提镍生产，作业过程需要大量使用硫酸，公司在设计之初就对硫酸

储罐罐区安全运行着重考虑，在投运后对酸罐的安全运行管理更为重

视，现将大型硫酸罐区设计、运行安全经验总结讨论。

1硫酸腐蚀的原理

碳钢在硫酸中发生的腐蚀过程是典型的电化学腐蚀。金属材料的

本质、表面状态及金属阴极相杂质、pH值、温度都会影响到金属的氢

去极化腐蚀。商业上得到的～般是如下浓度的硫酸：77．67％、93％、

98％、99％、100％，不同浓度的母≈酸，其腐蚀性具有如下突出特征：

在一定的温度下，稀硫酸对碳钢的腐蚀速率随浓度的提高而增强；

达到一定浓度后，腐蚀速率随浓度的提高而急剧下降。硫酸的腐蚀的另

—个特点是，同一浓度的硫酸随着温度的增加，腐蚀性会大大增加。硫

酸的腐蚀性除与浓度和温度有关外，酸中的杂质对腐蚀也有很大的影

响。一些物理因素如介质流速、固相颗粒、结垢等也影响腐蚀瞪≥

2硫酸储罐区的设计

Z1碛磁罐设计

硫酸储罐的选材和防腐：

浓度为68～99．5％的硫酸，在40|℃下对碳钢的腐蚀速率

1m m，a。这在保证一定的腐蚀裕量及在储存的情形下，通常是可以接

受的。由于稀硫酸即使在较低的温度下腐蚀性也很大，因此需要采用更

耐腐蚀的材科，如在一定的浓度及温度下可以采用316L不锈钢。因

此，常温下的浓硫酸储罐通常选用碳钢材料就可以满足要求，稀硫酸储

罐可以用玻璃钢或PV C、钢卒,-j-PO储罐的，具体还可以查循蚀数据与

选材手册>。我公司目前使用3台5000M3硫酸储罐材质选的是

Q235B。考虑到只是存储用，不经常有介质进出，且要求介质进出时

流速不得过大，加上浓硫酸钝化作用，所以没做内防腐。

22结构设计

硫酸储罐—般应至少包括如下管口硫酸进口、硫酸出口、溢流口、

放空口(呼吸阀)、顶部人孔、底部人孔。为减少泄漏，硫酸进口～般

设置在罐顶，并使管口距离罐顶内壁至少1200ra m，防止进酸时对罐

顶部位形成冲刷，腐蚀进口管附近部位。为保护罐底，在罐底正对进口

管末端的相应位置设置防冲板，用耐酸瓷板或红硅酸盐石板代替。为防

止介质的虹吸现象，硫酸人口管线应开放空孔，一般只需要加在进酸管

线上。一般情况下，放空管(呼吸阀)的尺寸需考虑“呼吸”、“呼”

以及“吸”这三个状态。放空管口应设置在罐的最高处，若储罐建在室

内，还应将放空口引至室外。对直接放空管口，还应配置18妒弯头和

丝网。为保护罐壁，所有罐项的接管都需要内伸至少25m m。

储罐，纵向焊缝可进行100％X射线检测(此时焊缝系数取10)。

罐顶可以采用搭接焊缝。所有的罐底焊缝应为带垫板的全焊透对接焊

缝，所有的接管法兰均应采用PN Z0的压力等级。除上述检验外，罐

壁和罐底内表面还应增加磁粉或液体渗i霆检验。

23硫酸罐区安／妇Y St"

硫酸储罐的安全没施安氢殳施：

1)最重要的安全设施是足够容积的围堰。根佑油化工企业设

计防火规范2008R爵规定，硫酸罐区围堰内的有效容积不4,-T--罐区中

最大单台储罐泄露的体积，一定是有效容积，围堰高度最高不超过1B 工程技术

米，一般在12米左右，内例防腐处理。2)硫酸储罐一般没要求倒罐，

但要规定装填系数。我公司现行暂定充装系数为全容积的80％。3)酸

罐基础及地坪防腐。可用耐酸花岗岩或者耐酸瓷板进行防腐，环氧胶泥

铺底、勾缝。我公司采用耐酸花岗岩进行地坪防腐处理，砖大整齐、美观，加上一定坡度，保证管区内良好敌水性，防止雨水或者泄露的硫酸

洼地积聚。4)酸罐保温问题。有些专家认为在北方气温可能降得很低，

会出现硫酸盐结晶堵塞管道、阀门，在大罐的出酸阀及管道上保温可能

有必要。在冬季平均气温不低于一6℃的地区，没有进行保温的必要，

相反，酸罐保温后，保温表面出现的龟裂纹会导致雨水渗入岩棉，而逐

渐造成间隙腐蚀，影。向酸罐使用寿命。5)事故废酸收容池。如果酸罐出现泄漏或者酸罐检修，需要将废酸收容，在酸罐区围堰外挖A F收容池，收容池采用混泥土制做，用瓷砖防腐即可。收容后废酸采用石灰粉

中和排放。6)个体防护装置、消防装置配备。卸酸站台和酸罐区围墙

外在作业较密集处应设置个体防护装置，如洗眼器、喷淋头，用于硫酸溅伤事故处置：在合重位置应设置消防、高压雾化水装置，用于灭火和酸罐壁降温。

3硫酸罐区运行安全管理措施

3．1落硫酸储罐及硫酸管线出现泄漏的处理

应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格

限制出入。建议应急处理^员戴自给正压式呼吸器，穿防酸碱工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄届源。防l E进入下水道、排洪沟等

限制性空间。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。也可以用大

量水；中洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容：用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

329％硫酸储罐的清冼置换

打开罐底人孔，人L-'*-Z-后在罐底(注意i邑瞪换，防止窒息或动火爆炸)找个最低点把余酸放掉。用碱性水溶液中和，再用清水冲洗。

3．3浓硫磁储罐的维修

主要视漏酸部位及漏酸处罐体钢板腐蚀(或焊缝)情况而定。补焊后要进行煤油渗透试验检查补焊觌果。绝对不能在罐内部直接焊接，很

容易发生爆炸，内部可能会有残存的氢气，这种情况发生过很多事故，

内部焊接前，必须通风，再敞动火分析，合格后动火，外包焊接还是可

以的，就是焊缝要处理好。

34梭．验与安全检修

为保证储罐的安全运行，每2年至少使用测厚仪监测一次储罐的壁厚，每4年进行一次内部睑测或者底部焊缝射线探伤。由于稀硫酸与低碳钢反应会生成易燃易爆的氢气，因此在进行储罐检修前必须确认储罐以充分置换、排空，条件许可时应做可爆氢动火分析或使用氢气测报仪进行检测，并清除周边所有潜在的火源。当附近发生火灾时，应用水

喷在可燃物上，并用高压雾化水或者泡沫来冷却管壁，防止管壁受热而

产生应力变化造成危害，绝对禁止将水直接加入酸罐内。灌项放空装置会因长时间使用积聚硫酸铁粉末而导致装置堵塞，在酸罐进料时形成正压喷出而造成危险，应f彰淀期检查，及时交鲤保证卸酸安全。

4结语

为了保证硫酸储罐的安全运行，公司从酸罐区的设计阶段就应该全面考虑，防思于未然。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手段。

在此基础上，综合采用多种措施加强管理手段，可以有效的防止事故发生延长酸罐使用寿命。

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