氨水储罐的火灾和爆炸危险性分析

9：;妥会石油化工设计

Petrochemical Design2019,36(1) 59 〜62氨水储罐的火灾和爆炸危险性分析

R鮮，孙书松，周 W，周X Y

(河北寰球工程有限公司，河北涿州271754)

摘要：从常压氨水储罐的气相空间中氨气的体积浓度计算入手，对浓度为〜32%(摩尔分数）氨 水的常压储罐气相空间进行了爆炸危险性分析，指出在环境温度下，氨水储罐上部气体中氨的体积浓度都有可能处于其爆炸极限之间，易形成爆炸混合物，此时应按易燃易爆的乙类和防火防爆设计氨水储罐；

另外从本质安全考虑，采用氮封措施，使混合气体成为不燃烧无爆炸危险的物质。

关键词：氨水储罐分压体积分数爆炸极限

doi&10. 3969/j.issn. 1005 - 8168.2019.01.016

作为一种常用的化学品，氨水广泛应用于工业中，它可用作染料，和化工生产的原料，也可于工业和锅烟的。氨水

为无色透明液体，有强烈刺激性气味，不燃烧、无爆炸危险，根据GB 50016—2018《建筑设计防火规范》+1]，氨水的灾为戊类，氨水

易挥发，在正常条件下，从氨水中挥发的氨气有毒，有燃烧和，限为15.7%，爆限为27.8%，氨的建规级为乙类。

于氨水本身是不燃烧、无的液体，因此氨水储罐的危险性容易被忽视，近年来，氨水储罐发事故时有报道。

竟氨水储罐有没有火灾和爆炸危险性，笔者认为，它与储间混合作范

围内可燃或混合物有关，若储间的浓度超过限定值（即有火灾的&，氨水储存系统的设计需要考虑防火防爆，以有避免混合物的措施。

我国常用的氨水浓度为含氨15%〜25%，本文从常压氨水储罐的气相空间中氨气的体积浓度计算入手，对浓度为10%〜30% (摩尔分数，下同）氨水的常压储间进行了火灾和：析，以对氨水储罐的安全性设计提供理依据。

1氨水溶液的汽液平衡关系

目前，我国常见的常压氨水储罐设计如图1所示，储罐除了进出物料所需装置外，为了维持氨罐的压力，储罐设有吸入装置如单吸真空阀和呼出装置如水封装置。氨罐进料时，通过连接至水的管道排出一，以保内压力不超过设定值;当出料时，通过呼吸阀吸入一部， 以 避免氨出 ，的间为氨气、水、的混合物。混合具有爆炸危险性，需要知道混合物中氨的体积浓度与氨的限积浓的关系。

图1常规的氨水储存系统示意

收稿日期：2018 -08 -22。

作者简介:郑鲜，女，2000年毕业于河北工业大学化工

工艺专业，学士，工程师，主要从事化工工艺系统设计

工作。联系电话&0312 - 3970972; E- mail&zhengxian @hqcec.

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•60 •石油化工设计2019年第1期（第36卷)

1.1温度为零度以上的氨水汽液平衡数据

氨体积浓度与氨分压有关，氨分压数据则由 氨-水体系的汽液平衡%VLE)关系获得。

氨-水体系是一个高度非理想的体系，氨与 水两种分子间存在缔合与离子化作用，很多人对 氨-水体系的V LE数 行了测定和热力学模型的推算，相关报道较多，本 《石油化工设计手册》[2]，整理出10% ~30%浓度的氨水，在 温度为0 ~ 49 °C时，氨气和水蒸气的分压，列于表1。

由表1可见：氨水罐氨的分压随温度和浓度 的升高 高。值得一'提的是，对于3〇°%的氨水罐，当温度达27 C时，氨的分压就已经接近常压，实，若常年 较高，为减少氨的蒸发损耗，宜采用低压储存。设计工作者可根据地域气候、设备投资、蒸发损耗等综合考虑后确定储 力。本文研究对象为氨水常压储罐，假设30%。的氨水 常压储存。

表1温度为〇~49 ^氨气和水蒸气的分压kP+氨水浓度（m&)，°%

0.00 4.4410.0015.5621.1126.6732.2237.843.3348.89

10氨 3.59 4.55 6.148.2010.4813.0317.3722.0627.5934.13水0.550.75110 1.58 2.21 3.10 4.34 5.867.8610.41

15氨 6.217.8610.3413.7917.9323.0329.3036.8245.8556.61水0.510.70 1.03 1.45 2.07 2.90 4.00 5.457.389.9

20氨10.4113.2417.4422.1329.5137.5847.4452.2973.3690.25水0.480.660.97 1.38 1.93 2.76 3.9 5.10 6.899.17

25氨18.4121.7928.6836.9647.3759.9175.0893.28114.80139.96水0.450.610.90 1.31 1.79 2.55 3.52 4.5 6.418.55

20氨29.4435.3745.7158.4774.1993.22115.55142.58173.81210.56水0.410.570.83 1.17 1.72 2.34 3.24 4.41 5.937.93

1.2温度为零度以下的氨水汽液平衡数据

在冬天，我国多数地区的气温会降至零度以 下，目前多数文献对于零度以上的氨-水体系的 汽液平衡数据的分析较为充分和详尽;但对于零 度以下的汽液平衡数据报道较少，本文使用A.#模拟分析可得到此类数据。

使用A Sp#7. 3，物性方法为E N T R L -R K，分 析浓度在10°%~ 30%。的氨水，温度分别为-5、-10、-15和-20C时氨水二元体系在常压下的 汽液平衡数据列于表2。

表2不同浓度的氨水在温度为-5、-10、-15、-20C时的汽液平衡数据

温度/C氨水摩尔浓度，°%总压/kPa积数?P a

氨水氨水

10 2.500.850.15 2.140.36

15 5.140.940.06 4.810.32

-5.00209.450.970.039.160.28 2515.880.980.0215.640.24

3024.850.990.0124.640.20

10 1.790.860.14 1.540.25

15 3.740.940.06 3.520.22 -10.0020 6.960.970.03 6.760.19 2511.820.990.0111.660.16

3018.680.990.0118.540.14

10 1.270.870.13 1.100.17

15 2.680.950.05 2.530.15 -15.0020 5.040.970.03 4.910.13 258.660.990.018.550.11

3013.820.990.0113.30.09

100.880.880.120.70.11

15 1.890.950.05 1.90.10 -20.0020 3.590.980.02 3.510.08

25 6.240.990.01 6.160.07

3010.050.990.019.990.06注:表中氨的气相体积分数为氨-水二元混合物中的分数。