化工氨制冷装置的容器设计

『壹』 氨冷库制冷系统原理图

在液氨冷库设备制冷系统中，以液氨（R717）作为制冷剂，低压氨蒸汽经过压缩机被压缩成高压气体，经过氨油分离器分离压缩机带出的冷冻油雾后，进入冷凝器被冷凝成高压液氨，进入贮氨器。

高压液氨经过节流阀降压后，通过直接膨胀供液、氨泵强制供液（低压循环桶）、重力供液（氨液分离器）等方式送入蒸发器，吸收外界的热量制冷有液态转化为气态，再次被压缩机压缩。

为确保制冷压缩机吸入气态制冷剂，通过氨液分离器、低压循环桶将未被完全蒸发的制冷剂液体留在容器中继续供给蒸发器吸热制冷，通过空气分离器，排除系统内空气等不凝性气体，避免影响换热效率。

(1)化工氨制冷装置的容器设计扩展阅读：

注意事项：

冷库设备中冷器在工作时，低压级压缩机排出的氨气进中冷器内，与节流后的氨液混合、洗涤，被完全冷却成中间压力下的干饱和蒸汽，经伞形挡板阻挡、分离夹带的液滴，由出气口进入冷库设备高压级压缩机。

同时低压级排气中夹带的润滑油被分离出来并沉积于中冷器底部。油可以从放油管放出。中冷器内的氨液吸收热量后汽化，成为中间压力下的干饱和蒸汽，并随同低压级排出的已被冷却的蒸汽一起进入高压级。冷库设备蛇形管内的液体沉浸在氨液中被过冷，从出液管供往蒸发器。

『贰』 关于氨制冷的安全评价

.1冷库氨泄漏事故风险分析
(1)氨的性质简介氨，制冷剂代号R717，是一种理想的制冷工质，具有良好的热力学性质。在限制和禁止使用CFC物质的形势下，氨由于对臭氧层无破坏作用，使用较广泛。氨（NH3）为无色、有剌激性辛辣味恶臭的气体，分子量17.03。比重0.597。沸点―33.33℃。溶点―77.7℃。爆炸极限为15.7%～27%（容积）。急性毒性：LD50350mg/kg(大鼠经口)；LC501390mg/m3，4小时，(大鼠吸入)。氨在常温下加压易液化，称为液氨，接触液氨可引起严重冻伤。与水形成氨水（NH3+H2O=NH3·H2O），呈弱碱性。氨水极不稳定，遇热后分解，1%水溶液PH值为11.7。浓氨水含氨28%～29%。氨在常态下呈气体，比空气轻，易逸出，具有强烈的刺激性和腐蚀性，故易造成急性中毒和灼伤。
(2)风险识别
本项目所用制冷剂氨不属于剧毒物质和一般毒物(属低毒类)；氨属火灾、爆炸危险物质；根据重大危险源辩识(GB18218-2000)中规定，项目全部冷库使用氨的数量约35t，不超过临界量，不构成重大危险源。制冷是一个封闭的系统，制冷工质在系统中藉助压缩机械能输送流动，完成制冷循环。对照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-92)规范标准，氨制冷系统属于第二级释放源，制冷装置在正常运行时不会释放易燃物质；即使释放也是在压缩机、氨泵的轴封处和阀门、法蓝、管件接头等密封处偶尔的、短时的发生。第二级释放源存在的区域，可划为2区。2区的概念是在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境。正常运行是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸，密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀、以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。但规范第2.2.5条又说：“当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级”；规范第2.2.2条还同时规定：“易燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限的10%”，可划为非爆炸危险区。根据《冷库设计规范》(GBJ72-84)第8.0.2条规定“氨压缩机房应设事故排风装置，换气次数应取8次/小时，排风机宜选用防爆型”。据此，氨压缩机房可视为通风良好，应按降低区域等级处理；从上述分析中得知，出现最高浓度能超过爆炸下限10%的概率近似为零。同时氨的比重很轻，在标准状态下，氨的比重是0.59kg/m3。仅为空气的0.546，而且其扩散能力较强，扩散系数为17×10-2cm2/s，仅次于氢、氧。因此，它难以聚集到爆炸极限的浓度。因此，可以将氨制冷系统作为非爆炸危险区看待。同时，冷库氨在正常工况下的自然损耗不会对环境造成污染影响。
发生氨泄漏的常见原因是由于管理不善，工人违章操作以及设备、容器陈旧，管道破裂，阀门损漏，钢瓶或贮槽、贮罐爆炸或运输不当，贮罐暴晒等导致生产性事故或意外事故所造成。
综上所述，本项目冷库环境风险来源于氨泄漏。氨泄漏因素主要有：
(1)管路系统泄漏（包括管道、阀门、连接法兰、泵的密封等设备及部位）；
(2)储气罐泄漏；
(3)自然因素，如地震、雷击等。根据类比资料，冷库氨泄漏一般产生自储气罐泄漏，本项目每座冷库氨储罐液氨储量为5～6吨，根据统计资料，该类容器失效允许概率1.0×10—5。本次评价考虑当且仅当有一座冷库氨储罐发生事故时可能对周围环境造成的影响。

『叁』 液氨储罐的机械设计包括哪些内容

1、液氨贮罐的设计背景
化学工业和其它流程工业的生产都离不开容器.所有的化工设备的壳体都是一种容器,容器的应用遍及各行各业,诸
如航空、航海、机械制造、轻工、动力等行业.然而化工容器又有其本身特点,不仅要适应化学工艺过程所要求的压力和温度条件,还要承受化学介质的作用,要能
长期的安全工作且保证良好的密封.因此在容器的设计中应综合考虑个方面的因素,使之达到最优.
液氨主要用于生产硝酸、尿素和其它化学肥料,
还可用作医药和农药的原料.在国防工业中用于制造火箭、导弹的推进剂,可用作有机化工产品的氨化原料,还可用作冷冻剂,将氨进行分解,分解成氢氮混合气体
这种混合气体是一种良好的保护气体,可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业以及需要保护气氛的其它工业和科学研究中.
为能够进行连续的生产,需要有储存液氨的容器,因此设计液氨贮罐是制造贮罐的必备步骤,是化工生产能够顺利坦李进行的前提.
2、液氨贮罐的分类及选型
储罐的形状有圆形或球形.圆筒形储罐两端的封头有椭圆形、球形、锥形和平盖等形状.
在
本设计中由于设计体积较小且工作压力较小,可采用卧式圆筒形容器,方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用,因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器
虽承压能力强且节省材料,但制造较难且安装内件不让纳迟方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱,故选用卧式圆筒形容器.
卧式圆筒形液氨储罐通常由卧式圆筒形筒体和两端的椭圆形封头组成,按照化学生产工艺的要求设置进料口、出料口、放空口、排污口、压力表、安全阀和液面计等.为了检修方便,还要开设人孔,用鞍式支座支承于混凝土基座上.
选择化工容器的材料也是设计中的重要问题,应该综合考虑容器的操作条件和钢材的性能、价格等.
氨对钢材的腐蚀作用很小,但是,置于室外的液氨储罐,它的操作温度就是大气温度,它的操作压力就是操作温度对应的饱和蒸汽压.随着气温的变化,液氨储罐的操作温度和压力也随之变化,制造储罐的钢材应能承受这种变化.液氨储罐通常选择16MnR钢,它是屈服强度为350MPa级的普通低合金高强度钢,具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性.在我国北方严寒地区,冬季最低气
3、设计温度和设计压力的确定
罐储存的是经过压缩机压缩后,被冷却水冷凝的液态氨,由于冷却水的温度随气候变化而波动,通常氨被压缩
到0.9～4MPa才能被冷却水冷凝.储罐通常置于室外,罐内液氨的温度和压力直接受到大气温度的影响,在冬季可达-30℃,在夏季储罐经太阳曝晒后,液
氨的温度可达50℃,这时候氨的饱和蒸汽压,随着气温的变化,储罐的操作压力也在不断改变（参考下表1）.
表1：液氨的饱和蒸茄烂汽压和密度
液氨储罐的操
作温度通常可取夏季的最高气温50℃.为了确保操作安全,我国劳动和社会保障部颁布的《压力容器安全技术监察规程》第24条规定：压力容器的设计压力不得
低于最高工作压力,装有安全泄放装置的压力容器,其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力或爆破压力.工程中其设计压力不低于安全阀开启压力（安全阀开
启压力取1.05～1.10倍工作压力）,通常选取为2.16MPa（相当于取50℃时饱和蒸汽压对应的设计压力）.又因为广东地区天气最高室温一般不会
超过50℃,此时氨的饱和蒸汽压为2.07MPa（绝对压力）,故取P=2.16MPa.

『肆』 氨制冷压力容器及管道应涂什么颜色

氨制冷压力容器标准有：《压力容器安全技术监察规程》与《钢制压力容器》(gb150-1998)。