濃硫酸罐區(qū)設(shè)計(jì)探討

陳露露

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 10060）

硫酸是一種重要的化工原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)涉及，本文結(jié)合其性質(zhì)總結(jié)了一些設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題

1 硫酸儲(chǔ)存量設(shè)計(jì)

濃硫酸的儲(chǔ)存量與硫酸運(yùn)送形式、工廠工作制度等因素有關(guān)，一般需儲(chǔ)存20～30 d的用量，如果外界條件不好，還需適當(dāng)增加，對(duì)于自產(chǎn)硫酸工廠，儲(chǔ)存量可降至10 d的用量。

2 罐區(qū)布置

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）中3.1.1生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類的規(guī)定，濃硫酸罐區(qū)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別應(yīng)是乙類，罐區(qū)布置設(shè)計(jì)要符合規(guī)范要求。濃硫酸罐區(qū)應(yīng)設(shè)置事故池或者防護(hù)堤，事故池或者防護(hù)堤的有效容量不應(yīng)小于罐區(qū)中最大儲(chǔ)罐的容量。

濃硫酸罐區(qū)內(nèi)相鄰兩個(gè)儲(chǔ)罐間距離為：臥式儲(chǔ)罐≥0.8 m；半地下式立式儲(chǔ)罐≥0.5D；1 000 m3以下地上式儲(chǔ)罐間距≥0.75D；1 000 m3以上地上式儲(chǔ)罐≥0.6D（D為相鄰較大立式儲(chǔ)罐直徑）。濃硫酸罐與其泵房或其他附屬建筑物應(yīng)有適當(dāng)距離，濃硫酸罐與其泵房的防火間距不應(yīng)小于15 m，與其鐵路或汽車裝卸鶴管防火間距不應(yīng)小于20 m。關(guān)于罐區(qū)地面，圍堰要滿足防腐要求。

3 硫酸罐的選型設(shè)計(jì)

3.1 采取自支撐的固定頂儲(chǔ)罐

由表1可以看出，濃硫酸的蒸氣壓力比較小，因此無需采用浮頂儲(chǔ)罐。為有效地防止風(fēng)、砂、雨雪或灰塵的侵入，保證儲(chǔ)液的質(zhì)量，一般采取自支撐的固定頂儲(chǔ)罐。從安全角度考慮，不宜在罐頂設(shè)置操作平臺(tái)，宜設(shè)置獨(dú)立平臺(tái)。若必須在灌頂設(shè)置平臺(tái)，在設(shè)計(jì)罐頂時(shí)，應(yīng)充分考慮平臺(tái)自重、管支架及相關(guān)設(shè)備載荷的影響。

3.2 儲(chǔ)酸罐有立式、臥式

臥式酸罐維護(hù)相對(duì)方便，立式酸罐占地面積較小。臥式酸槽容量不大，一般容積在0.5～100.0 m3， 表2、表3是HG5-1580-85 臥式儲(chǔ)罐尺寸，立式儲(chǔ)罐容積可達(dá)3 000 m3，表4是HG21502.1-92 鋼制圓筒形固定頂儲(chǔ)罐系列尺寸。

表1 硫酸的飽和蒸汽壓力

表2 HG5-1580-85 臥式儲(chǔ)罐尺寸（一）

表3 HG5-1580-85 臥式儲(chǔ)罐尺寸表（二）

表4 HG21502.1-92 鋼制圓筒形固定頂儲(chǔ)罐系列

3.3 硫酸罐材質(zhì)選擇

硫酸罐有多種材質(zhì)，可以是塑料、鋼襯塑料、普通碳素鋼和不銹鋼等。硫酸產(chǎn)品濃度一般有：77.67%、93%、98%、99%、100%。表5列出了濃硫酸對(duì)碳鋼、304和316不銹鋼的腐蝕速率，圖1表示不同溫度下不同濃度的硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕速率[1]。由表5可以看出，濃硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕速率要大于對(duì)304和316不銹鋼的腐蝕速率，但是碳鋼價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不銹鋼；由圖1可以看出，濃度為80%～99.5%的硫酸，溫度小于50℃時(shí)，對(duì)碳鋼的腐蝕速率 ≤1.3 mm/a，在保持一定的腐蝕裕量?jī)?chǔ)存的情況下，一般是可以接受的[2]。所以，通常常溫下使用的濃硫酸儲(chǔ)罐選擇碳鋼材料就可以滿足要求[3]。

表5 碳鋼、304/316不銹鋼在濃硫酸中的腐蝕速率

圖1 不同濃度硫酸在不同溫度下對(duì)碳鋼的腐蝕速率

4 卸酸

采用鐵路槽車運(yùn)輸?shù)臐饬蛩嵋话氵x用真空槽卸酸或真空泵卸酸的方法卸酸。汽車槽車卸酸多采用自流方式，酸先自流進(jìn)入一個(gè)小的卸酸槽，卸酸槽容積取運(yùn)酸槽容積1/3左右，再用泵輸送到硫酸儲(chǔ)罐，卸酸泵流量與自流卸酸流量一致。

5 其他注意事項(xiàng)

不同濃度硫酸凝固點(diǎn)不同，從H2O-H2SO4二元相圖（見圖2）可以看出，有幾個(gè)最低的凝固點(diǎn)：濃度38%，凝固點(diǎn)-72.2℃；濃度73.5%，凝固點(diǎn)-42.5℃；濃度93.77%，凝固點(diǎn)-34.86℃；濃度98%，凝固點(diǎn)0.7℃；濃度100%，凝固點(diǎn)10.37℃[4]。因此，最低氣溫低于凝固點(diǎn)的儲(chǔ)存地區(qū)應(yīng)考慮保溫加熱，采用熱水或蒸汽加熱時(shí)，應(yīng)采用儲(chǔ)罐外部加熱，內(nèi)部加熱存在內(nèi)漏隱患，一旦內(nèi)漏后果慘重。也可考慮硫酸儲(chǔ)罐設(shè)置在室內(nèi)保溫。

應(yīng)注意硫酸泵選型，尤其是泵功率的選擇，泵生產(chǎn)廠家樣本上的數(shù)據(jù)多是以水為介質(zhì)得出的，而濃硫酸的密度比水大很多，表6列出了不同濃度硫酸的密度。另外，還要注意硫酸黏度的變化，由表7可以看出，90%以上的濃硫酸黏度隨溫度波動(dòng)較大。

表6 不同溫度下不同濃度硫酸比重

表7 硫酸黏度

圖2 H2O和H2SO4二元相圖

濃硫酸屬于強(qiáng)腐蝕性危險(xiǎn)品，因此設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)有安全淋浴和洗眼設(shè)備。

6 結(jié)論

設(shè)計(jì)時(shí)，人們要參照相關(guān)規(guī)范，結(jié)合項(xiàng)目自身特性，做到合理、先進(jìn)。