CN109163216B - 一种安全智能型液氨汽化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种安全智能型液氨汽化系统，属于液氨汽化技术领域，包括卸氨臂、卸氨压缩机、第一液氨储罐、第一液氨蒸发器、第二液氨储罐、第二液氨蒸发器、倒罐机构、氨气缓冲罐和控制器，所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐结构相同，所述第一液氨蒸发器和所述第二液氨蒸发器结构相同，所述第一液氨储罐与所述第一液氨蒸发器相连，所述第二液氨储罐与所述第二液氨蒸发器相连。本发明通过相关设备的配置和仪表阀门的联锁，使人员不需要在设备现场即可完成相关工艺过程的操作和相关参数的观测，不但可以很大程度的提高目前系统的安全性和完整性，而且可以消除人员到现场操作带来的危险，还可以远程操作实现工艺的智能化。

Description

一种安全智能型液氨汽化系统
技术领域
本发明属于液氨汽化技术领域，具体涉及一种安全智能型液氨汽化系统。
背景技术
氨作为一种重要的化工原料，是世界上产量最多的无机化合物之一，广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等多重领域，可用于制造氨水、氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等产品。在硅钢生产、碱法脱硝和氨分解制氢等工艺中，氨也有很重要的应用。为运输及储存便利，常见的氨通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨，通过将液氨进行汽化制得应用中需要的气态氨。氨具有强烈的刺激气味，属于可燃易爆性物质，它与空气或氧气混合达到一定浓度，就有发生爆炸的危险。另外，氨呈碱性，与人体接触会造成烧伤，混有少量水分或湿气时即具有较强的腐蚀性。此外，氨气为有毒气体，会通过呼吸道吸入和皮肤吸收造成中毒事故。因为氨的危险性，所以在对液氨进行汽化时，需要充分考虑安全方面的因素，尽可能的避免事故的发生。
液氨汽化工艺通常是通过卸氨臂、卸氨压缩机(或氨泵)将槽车中的液氨输送至液氨储罐，然后通过液氨蒸发器汽化，将储罐中的液态氨转化为气态氨，最后调至一定压力，经缓冲罐缓冲后去往使用点。在目前的液氨汽化工艺中，压缩机、液氨储罐等设备通常都是单套，一旦工艺中有任何一个设备发生故障，整个汽化工艺都会受到影响。同时，目前工艺中的仪表通常都是就地显示，阀门也基本全是手动阀，每次观测相关参数和操作都需要到现场进行，不但操作不方便，一旦发生氨泄漏，对于现场人员还是一个很大的危害。另外，对于氨泄漏事故的应急处理，目前的工艺中虽然也会设置事故喷淋，但目前通常只是简易的喷淋，一旦泄漏量较大，喷淋就很可能不能完全消除隐患。此外，对于事故喷淋过程中喷淋下来的含氨废水，目前通常也没有固定的收集池，在喷淋量比较大时可能会到处流淌，对氨站外造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全智能型液氨汽化系统，通过相关设备的配置和仪表阀门的联锁，使人员不需要在设备现场即可完成相关工艺过程的操作和相关参数的观测，不但可以很大程度的提高目前系统的安全性和完整性，而且可以消除人员到现场操作带来的危险，还可以远程操作实现工艺的智能化。
本发明提供了如下的技术方案：
一种安全智能型液氨汽化系统，包括卸氨臂、卸氨压缩机、第一液氨储罐、第一液氨蒸发器、第二液氨储罐、第二液氨蒸发器、倒罐机构、氨气缓冲罐和控制器，所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐结构相同，所述第一液氨蒸发器和所述第二液氨蒸发器结构相同，所述第一液氨储罐与所述第一液氨蒸发器相连，所述第二液氨储罐与所述第二液氨蒸发器相连；
所述第一液氨储罐顶部设有液氨进口、气相平衡口、气氨进口、气氨出口、压力传感器和第一温度传感器，底部设有液氨出口和倒罐接口，内部设有降温喷淋口和事故喷淋口，所述第一温度传感器和所述压力传感器分别与所述控制器相连；所述第一液氨蒸发器的进口端与所述液氨出口相连，出口端与所述气氨进口相连；
所述卸氨臂连接有充氮口，所述卸氨臂包括液相口和气相口，所述液相口与所述液氨进口相连，所述气相口与所述卸氨压缩机相连，所述卸氨压缩机与所述气相平衡口相连；
所述气氨出口通过气相管路与所述氨气缓冲罐相连，所述气相管路上设有氨气减压阀；
所述倒罐机构包括第一倒罐泵和第二倒罐泵，所述第一倒罐泵的进口端和出口端分别与所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐的倒罐接口相连，所述第二倒罐泵的进口端和出口端分别与所述第二液氨储罐和所述第一液氨储罐的倒罐接口相连。
优选的，所述第一液氨储罐上设有液位计和声光报警仪，所述气相平衡口处设有第一切断阀，所述液氨进口处设有第二切断阀，所述液位计、所述声光报警仪、所述第一切断阀和所述第二切断阀分别与所述控制器电性相连。
优选的，所述第一液氨蒸发器出口端与所述气氨进口之间设有蒸汽调节阀，所述第一液氨蒸发器上设有第二温度传感器，所述蒸汽调节阀、第二温度传感器和所述压力传感器分别与控制器电性相连。
优选的，所述降温喷淋口连接有工业水进口且两者间的管路上设有喷淋切断阀，所述事故喷淋口连接有消防水进口且两者间的管路上设有雨淋阀，所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐外部均设有氨气浓度检测仪和报警仪，所述喷淋切断阀、所述雨淋阀、所述报警仪和所述氨气浓度检测仪分别与所述控制器电性相连。
优选的，还包括氨吸收槽，所述氨吸收槽上设有第三温度传感器，所述氨吸收槽连接有废液抽液口，所述氨吸收槽还连接有蒸汽进口，所述蒸汽进口与所述氨吸收槽间设有蒸汽切断阀，所述第三温度传感器和所述蒸汽切断阀分别与所述控制器电性相连。
优选的，还包括集水坑，所述集水坑连接有应急水池，所述应急水池通过废水输送泵与废水处理系统相连。
优选的，还包括洗眼器，所述洗眼器连接有生活水进口，可用于工人清洗眼部，提高安全性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明设有卸氨臂、卸氨压缩机、第一液氨储罐、第一液氨蒸发器、第二液氨储罐、第二液氨蒸发器和氨气缓冲罐，比现有技术相比，多设一套卸氨压缩机、液氨储罐和液氨蒸发器，两套设备互为备用，不会因为单一设备的故障而影响整个系统的正常运作，从而保证工艺的连续性。
(2)本发明设有倒罐机构，当液氨储罐需要检修或发生氨泄漏时，可通过远程启动，将一只液氨储罐中的液氨倒罐至另一液氨储罐，实现液氨的安全转移。
(3)本发明通过设置相关的切断阀和控制仪表，并将相关参数进行联锁，使操作人员在操作室的控制界面中即可观测到相关参数和进行相关操作，消除现场操作对人员带来的潜在危险，实现了系统操作的安全性和智能性。
(4)本发明通过设置报警仪、雨淋阀、应急水池和废水输送泵，可实现氨泄漏状态下有效的事故喷淋，并可对喷淋废水实现的有效保存和及时输送，从而进一步保证了工艺的完整性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是第一液氨储罐的结构示意图；
图3是卸氨臂与卸氨压缩机的结构示意图；
图4是氨气缓冲罐的结构示意图；
图5是倒罐机构的结构示意图；
图6是氨吸收槽的结构示意图；
图7是应急水池的结构示意图。
图中标记为：1、卸氨臂；2、卸氨压缩机；201、气相口；202、液相口；3、第一液氨储罐；31、气氨进口；32、液氨出口；33、液位计；34、气氨出口；35、气相平衡口；36、液氨进口；37、降温喷淋口；38、事故喷淋口；39、倒罐接口；301、第一切断阀；302、第二切断阀；303、喷淋切断阀；304、压力传感器；305、第一温度传感器；306、第二温度传感器；307、雨淋阀；4、第一液氨蒸发器；41、蒸汽调节阀；5、倒罐机构；51、第四切断阀；52、第三切断阀；53、第六切断阀；54、第五切断阀；55、第一倒罐泵；56、第二倒罐泵；6、第二液氨储罐；7、氨气缓冲罐；71、氨气减压阀；72、使用点；8、第二液氨蒸发器；9、氨吸收槽；91、蒸汽切断阀；92、第三温度传感器；10、应急水池；11、充氮口；12、消防水进口；13、工业水进口；16、蒸汽进口；17、废液抽液口；18、生活水进口；19、洗眼器；20、废水输送泵；21、集水坑；22、废水处理系统。
具体实施方式
如图1至图7所示，一种安全智能型液氨汽化系统，包括卸氨臂1、卸氨压缩机2、第一液氨储罐3、第一液氨蒸发器4、第二液氨储罐6、第二液氨蒸发器8、倒罐机构5、氨气缓冲罐7和控制器，第一液氨储罐3和第二液氨储罐6结构相同，第一液氨蒸发器4和第二液氨蒸发器8结构相同，第一液氨储罐3与第一液氨蒸发器4相连，第二液氨储罐6与第二液氨蒸发器8相连。
第一液氨储罐3顶部设有液氨进口36、气相平衡口35、气氨进口31、气氨出口34、压力传感器304和第一温度传感器305，底部设有液氨出口32和倒罐接口39，内部设有降温喷淋口37和事故喷淋口38，第一温度传感器305和压力传感器304分别与控制器相连。降温喷淋口37连接有工业水进口13，且两者间的管路上设有喷淋切断阀303，事故喷淋口38连接有消防水进口12，且两者间的管路上设有雨淋阀307，第一液氨储罐3和第二液氨储罐6外部均设有氨气浓度检测仪和报警仪，喷淋切断阀303、雨淋阀307、报警仪和氨气浓度检测仪分别与控制器电性相连。第一液氨储罐3上设有液位计33和声光报警仪，气相平衡口35处设有第一切断阀301，液氨进口36处设有第二切断阀302，液位计33、声光报警仪、第一切断阀301和第二切断阀302分别与控制器电性相连。
第一液氨蒸发器4的进口端与液氨出口32相连，出口端与气氨进口31相连；第一液氨蒸发器4出口端与气氨进口31之间设有蒸汽调节阀41，第一液氨蒸发器4上设有第二温度传感器306，蒸汽调节阀41和第二温度传感器306分别与控制器电性相连。
卸氨臂1连接有充氮口11，卸氨臂1包括液相口202和气相口201，液相口202与液氨进口36相连，气相口201与卸氨压缩机2相连，卸氨压缩机2与气相平衡口35相连；气氨出口34通过气相管路与氨气缓冲罐7相连，气相管路上设有氨气减压阀71。
倒罐机构5包括第一倒罐泵55和第二倒罐泵56，第一倒罐泵55的进口端和出口端分别与第一液氨储罐3和第二液氨储罐6的倒罐接口相连，第一倒罐泵55的进口端与第一液氨储罐3间设有第三切断阀52，出口端与第二液氨储罐6间设有第四切断阀51；第二倒罐泵56的进口端和出口端分别与第二液氨储罐6和第一液氨储罐3的倒罐接口39相连，第二倒罐泵56的进口端与第二液氨储罐6间设有第五切断阀54，第二倒罐泵56的出口端与第一液氨储罐3间设有第六切断阀53。
该安全智能型液氨汽化系统还包括氨吸收槽9，氨吸收槽9上设有第三温度传感器92，氨吸收槽9连接有废液抽液口17，氨吸收槽9还连接有蒸汽进口16，蒸汽进口16与氨吸收槽9间设有蒸汽切断阀91，第三温度传感器92和蒸汽切断阀91分别与控制器电性相连。
该安全智能型液氨汽化系统还包括集水坑21，集水坑21连接有应急水池10，应急水池10通过废水输送泵20与废水处理系统22相连。
该安全智能型液氨汽化系统还包括洗眼器19，洗眼器19连接有生活水进口18，可用于工人清洗眼部，提高安全性。
本发明提供的一种安全智能型液氨汽化系统，工作时包括液氨的充装、液氨的汽化、氨气的稳压、事故喷淋、倒罐、排污等工艺过程。
一、液氨的充装
卸氨臂1的液相口202与液氨储罐(第一液氨储罐3和第二液氨储罐6)的液氨进口36相连，卸氨臂1的气相口201与卸氨压缩机2以及液氨储罐(3、6)的气相平衡口35相连。
液氨储罐(3、6)上设有液位计33和声光报警仪，当液氨储罐(3、6)中液位到达低液位设定值时，现场的声光报警仪发出报警，提醒及时往液氨储罐(3、6)中补充液氨。卸氨压缩机2通过气相管路抽取液氨储罐(3、6)内的气态氨给槽车加压，槽车内的液态氨通过压力差由液相管道被输送至液氨储罐(3、6)。
液氨储罐(3、6)的液位计33与卸氨压缩机2及对应的切断阀(第一切断阀301和第二切断阀302)设置有高液位报警联锁停机系统，在充氨过程中，当系统检测到液氨储罐液位(3、6)到达高液位设定值时，卸氨压缩机2停止运转，第一切断阀301和第二切断阀302切断，液氨在液氨储罐(3、6)内储存。
二、液氨的汽化
在正常生产使用过程中，液氨通过液位差从液氨储罐(3、6)的液氨出口32流入液氨蒸发器(4、8)汽化，汽化后的气态氨从液氨储罐(3、6)顶部气氨进口31回到储罐中，保证整个系统稳定的工作压力。
液氨蒸发器(4、8)是通过蒸汽进行加热，蒸汽调节阀41、压力传感器304和第二温度传感器306联锁，当储罐压力到达设定的下限值时，蒸汽调节阀41打开，此时蒸汽调节阀41受第二温度传感器306控制，根据设定的温度高低来自动调节蒸汽调节阀41的开度。当储罐压力到设定的压力时，蒸汽调节阀41自动关闭，此时蒸汽调节阀41不再受第二温度传感器306控制。
压力传感器304、第一温度传感器305和喷淋切断阀303联锁。在汽化过程中，如果液氨储罐(3、6)的压力或温度达到设定上限，喷淋切断阀303自动打开，开始喷淋。当液氨储罐(3、6)压力或温度达到低位设定值时，喷淋切断阀303自动关闭，停止喷淋。
三、液氨的稳压
液氨储罐(3、6)内上部的气态氨从储罐的气氨出口34输出，经气相管路流向氨气减压阀71，根据使用压力要求对氨气进行减压，减压后的氨气进入氨气缓冲罐7储存缓冲，最终以稳定的压力送使用点72。
四、事故喷淋
液氨储罐(3、6)区设置有多个氨气浓度检测仪，报警仪与雨淋阀307联锁。为避免因其它因素干扰而造成的非氨气泄漏引起的误报警而影响氨气的正常使用，对氨气浓度检测仪设置两级检测范围。当罐区环境中氨气浓度达到氨气泄漏检测设定的一级上限时检测范围时，雨淋阀307自动打开，事故喷淋口38对罐区喷淋，系统中其它阀门不受影响，氨气的正常使用。当罐区环境中氨气浓度达到二级范围时，不仅对罐区进行事故喷淋，罐区氨管路上的所有切断阀自动关闭，同时报警仪发出报警信号。
五、倒罐
当需要对液氨储罐(3、6)进行检修或发生泄漏的情况下，需要进行倒罐操作。当从第一液氨储罐3倒罐至第二液氨储罐6时，第三切断阀52、第四切断阀51和第一倒罐泵55开启，如果是从第二液氨储罐6倒罐至第一液氨储罐3，则第五切断阀54、第六切断阀53和第二倒罐泵56开启，将液氨从使用罐安全输送至备用罐。
如果是因发生泄漏而需要倒罐，由于罐区的氨气浓度检测仪与事故喷淋口38联锁，防止氨气扩散。第一倒罐泵55和第二倒罐泵56为一用一备，每台泵均可实现两个液氨储罐(3、6)间相互倒罐。
六、排污
本系统中设有氨吸收槽9，氨吸收槽9中装有适量的水，系统管路中液氨和氨气的排放以及安全阀放空等涉及到氨的部分，最终进入氨吸收槽9内被水吸收。氨吸收槽9内的氨水定期从废液抽液口17抽走，运输至废水处理点处理。
氨吸收槽9上通过蒸汽管路连接蒸汽进口16，氨吸收槽9上的第三温度传感器92与蒸汽切断阀91联锁，当氨吸收槽9内水温低于设定值时，自动打开蒸汽切断阀91加蒸汽，有效防止冬天氨吸收槽9内的水结冰，当温度达到高位设定值时，蒸汽切断阀91自动关闭。
事故喷淋口38和降温喷淋口37喷淋时都会产生喷淋废水，这些水通过液氨储罐(3、6)区内的集水坑21最终流入应急水池10中，当应急水池10中的废水达到一定量或者一定浓度时，通过废水输送泵20将池内废水输送至废水处理系统22处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种安全智能型液氨汽化系统，其特征在于，包括卸氨臂、卸氨压缩机、第一液氨储罐、第一液氨蒸发器、第二液氨储罐、第二液氨蒸发器、倒罐机构和氨气缓冲罐，所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐结构相同，所述第一液氨蒸发器和所述第二液氨蒸发器结构相同，所述第一液氨储罐与所述第一液氨蒸发器相连，所述第二液氨储罐与所述第二液氨蒸发器相连；
所述第一液氨储罐顶部设有液氨进口、气相平衡口、气氨进口、气氨出口、压力传感器和第一温度传感器，底部设有液氨出口和倒罐接口，内部设有降温喷淋口和事故喷淋口；所述第一液氨蒸发器的进口端与所述液氨出口相连，出口端与所述气氨进口相连；
所述卸氨臂连接有充氮口，所述卸氨臂包括液相口和气相口，所述液相口与所述液氨进口相连，所述气相口与所述卸氨压缩机相连，所述卸氨压缩机与所述气相平衡口相连；
所述气氨出口通过气相管路与所述氨气缓冲罐相连，所述气相管路上设有氨气减压阀；
所述倒罐机构包括第一倒罐泵和第二倒罐泵，所述第一倒罐泵的进口端和出口端分别与所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐的倒罐接口相连，所述第二倒罐泵的进口端和出口端分别与所述第二液氨储罐和所述第一液氨储罐的倒罐接口相连；
所述降温喷淋口连接有工业水进口且两者间的管路上设有喷淋切断阀，所述事故喷淋口连接有消防水进口且两者间的管路上设有雨淋阀，所述第一液氨储罐和所述第二液氨储罐外部均设有氨气浓度检测仪和报警；
还包括氨吸收槽，所述氨吸收槽上设有第三温度传感器，所述氨吸收槽连接有废液抽液口，所述氨吸收槽还连接有蒸汽进口，所述蒸汽进口与所述氨吸收槽间设有蒸汽切断阀；
还包括集水坑，所述集水坑连接有应急水池，所述应急水池通过废水输送泵与废水处理系统相连；
所述第一液氨储罐上设有液位计和声光报警仪，所述气相平衡口处设有第一切断阀，所述液氨进口处设有第二切断阀；
所述第一液氨蒸发器出口端与所述气氨进口之间设有蒸汽调节阀，所述第一液氨蒸发器上设有第二温度传感器；
用于使得装置可以自动的进行液氨的充装、液氨的汽化、液氨的稳压、事故喷淋、倒罐、排污。
2.根据权利要求1所述的一种安全智能型液氨汽化系统，其特征在于，还包括洗眼器，所述洗眼器连接有生活水进口。
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