港口液氨装卸储存作业安全技术

2019年第18期广东化工
第
46卷总第404期·79·港口液氨装卸储存作业安全技术
顾长明1，潘俊明2
(1．江苏省盐城市大丰区港口管理局，江苏盐城224100；2．江苏辉丰石化有限公司，江苏盐城224100)
[摘要]根据液氨物理化学特性及港口液体散货装卸储存作业特点，分析了装卸储运过程中的主要风险，液氨储运作业中的风险主要是中毒
﹑火灾及爆炸。

针对储运过程中的风险设计了装卸储运系统各作业参数，结合生产作业提出了球罐储存风险应对措施，安全进行了卸船装罐作
业。

[关键词]液氨；爆炸中毒；港口装卸储运；压力球罐；压力管道
[中图分类号]TE8；TQ44[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)18-0079-02
Safety Technology of Liquid Ammonia Unloading and Storage in Port Chemical
Terminal
Gu Changming1,Pan Junming2
(1.Dafeng Port Administration,Yancheng224100；2.Jiangsu Huifeng Petrochemical Co.,Ltd.,Yancheng224100,China) Abstract The risks of unloading and storage of liquid ammonia in the port chemical terminal are evaluated according to ammonia physical and chemical nature
and attributes of port transportation facilities.The main risks of liquid ammonia handling in the liquid chemical terminal are poisoning,fire and explosion.Based on the results of risk analyzation,procedure parameters of handling liquid ammonia are proposed to control the risks and avoid accidents.
Key Words liquid ammonia；explosion and poisoning;port unloading and storage；pressure sphere；pressure piping
氨作为一种重要的化工基础原料，除了用于化肥生产，在工业上应用更为广泛，为便于运输，通常以液态形式存在。

传统液氨生产使用企业一般采用球罐或卧式储罐储存，利用槽车或液氨钢瓶包装运输，频繁装卸操作及公路运输极易发生泄漏事故。

通过港口液体化工码头及球罐仓储装卸储运是目前大宗液氨储运的安全、经济方式[1]。

液氨的物理性质为无色液体，有刺激性气味，相对密度为0.82(水=1.0)，沸点-33.5℃。

液氨极易挥发且具毒性，气态氨爆炸极限为15.7%~27.4%，空气中浓度达到5000ppm即可导致人员死亡，一旦液氨泄漏，极易造成群死群伤的火灾、爆炸及中毒事故[2-4]。

液氨必须储存于专用材料制作的耐压容器内(球罐或卧式槽罐)，以全冷冻罐或全压力罐储存[3-4]，本次接卸液氨球罐为常温全压力罐。

输送液氨的管道同样需是压力管道。

设置作业参数时，需考虑物料在管道球罐中的压力，液氨卸船时工作温度为5℃，饱和蒸气压为0.52MPa；液氨在管道储罐中储存时环境温度20℃，饱和蒸气压为0.86MPa；管道球罐设计最高温度为50℃，液氨饱和蒸气压为2.0MPa。

在设计选取作业参数时，需考虑不同特征温度下的液氨饱和蒸汽压力。

液氨作业海港码头泊位为5万等级液体化工泊位，液氨船靠泊后，由码头前沿接驳管线经焊接钢管直接连接至后方球罐区，管道长度约为7.7公里，目前为国内最长的港区内装卸接驳管线。

液氨装卸过程中极易产生泄漏事故，长距离输送液氨[5-7]更要
对温度、流速、压力等工艺参数严格控制，对工艺、设备、操作
人员严格要求[8-9]，防止泄漏、中毒、爆炸事故发生。

本文以一次
液氨卸船装罐为例，总结了在液氨装卸和储存过程中预防各类事
故发生的措施。

1液氨卸船装罐作业准备
本次作业输送液氨的管道为20#碳钢材质，可耐-20℃极限低
温。

低标号碳钢在常温时具有较高韧性和较强抵抗断裂的能力，
但在低温时则表现出强度增加和韧性快速下降，管道在低温下输
送流体如产生振动或水锤效应受冲击易产生脆性开裂，导致泄漏事故。

管道设计压力为4.0MPa，公称直径为DN200。

收氨球罐
单罐容积为3000立方，设计压力为2.16MPa，允许工作压力为1.92MPa，设计温度为-12~50℃，工作温度为-10~50℃。

根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2018)[10]，液氨储存临
界量为10吨，3000立方球罐充装系数约为0.9，单罐储存液氨约
为2214吨。

单罐液氨储存量超过重大危险源临界量，经计算球罐所在储存区域构成一级重大危险源，液氨罐区区所配套的安全、消防设施均按照一级重大危险源安全设施要求及国家相关规范配置。

管道和球罐及安全附件满足液氨储存压力和温度要求。

图1液氨卸船进罐作业流程
Fig.1Process of liquid ammonia unloading and storage
如图1所示，船舶停靠码头后，液氨船物料管汇﹑岸侧液氨输送液相管线和球罐相连，液氨船上物料仓气相线与码头液氨气相管道相连。

为防止液氨输送管道产生冷脆效应导致管道破裂事故，液氨船上物料为冷冻低温状态在卸船前需进行升温，经液氨船中间加温罐升温后，液氨温度不低于5℃。

卸船时液氨温度控制在5℃以上，气相管道及物料管道温度控制在5℃以上。

船上液氨通过液氨输送泵经输送管线泵至后方球罐常温储存，液氨进入球罐，球罐内气相空间通过气相线与船舱相连达到气相平衡，从而降低输送阻力提高卸船速度。

1.1球罐和管道的清理
液氨储运系统中的铁锈及水气直接影响液氨品质，清除管道及球罐内等部位水气，防止产生水合物或结冰堵塞阀门管道。

因储存液氨物料质量需要，系统内含氧量应降至0.1%，且系统低含氧量可防止管道、球罐内形成爆炸性混合气体气氛。

球罐内侧铁锈在建造过程中已去除，人工进罐现场检查特别是检查罐根出料口至阀门部分，罐内壁无锈迹，满足液氨储存要
[收稿日期]2019-07-22
[作者简介]顾长明(1974-)，男，化工工程师，注册安全工程师，研究生学历，研究方向为液体化工装卸仓储及安全管理。

广东化工2019年第18期·80·第46卷总第404期
求。

1.1.1系统试压
作业前球罐和管道作为一个整体进行充压，做气密性试验。

试验介质为压缩空气，试验压力为2.16MPa，保压24小时。

保压过程中，对于球罐本体和工艺管道的法兰接口﹑阀门密封填料﹑阀门压盖﹑仪表与罐体接头处等可能泄露部位全部用肥皂水检查，并做好记录签字确认。

试压时发现泄露部位，待处理合格后重新进行打压试验，直至系统在试验压力下无泄漏点，系统在试验时间内无压降方为合格。

1.1.2系统卸压
打开管道末端阀门，球罐内压缩空气通过罐体进出料管口﹑工艺管道和管道末端阀门卸压，同时利用卸压高速气流对工艺管道再进行一次吹扫。

1.1.3系统充氮置换
当球罐﹑管道卸压至常压后方可进行氮气置换。

(1)球罐充氮，从球罐高压注水管道处引入高纯氮气(采用液氮气化给系统充氮)，分别打开各对应罐底阀﹑远程控制阀(SIS系统紧急切断阀)，向罐内注入氮气，同时将罐顶放空阀开启80%用来排除被置换的空气。

用便携式气体检测仪检测氧含量小于0.1%时，关闭放空阀，继续向球罐内充氮气，保证系统微正压(0.01MPa)，停止充氮。

(2)管道充氮，在球罐充氮达标后，利用液氮气气化注入球罐，以球罐的氮气作为气源，打开工艺管道进出料阀，向管道供氮气，通过管道末端阀门排空。

同时用便携式气体检测仪间歇对排出的气体检测含氧量，直至工艺管道中排出的气体氧含量小于0.1%时达标，关闭管道末端阀门，完成管道充氮置换。

1.1.4设备、仪表及附件
作业前安全阀﹑压力表(氨专用表)﹑氨气检测仪等安全部件应在检测周期内，并处于完好可用状态。

球罐的温度、压力、液位高低限报警现场显示与中控吻合，DCS系统及SIS系统调试至正常工作状态。

船岸相连的软管、拉断阀，在作业前进行强度及气密性试验，复合软管设计压力为2.5MPa，强度试验及气密性试验满足液氨装卸强度及气密性要求。

2卸船作业流程
2.1液氨卸船流程
液氨通过软管(或装卸臂)将船上管汇与码头工艺管道末端相连，船上液氨气相线与码头气相线连，用氮气对软管中气体进行置换，通过液氨船上的放空口排空，置换10分钟后通知船方准备开启气相线。

开启气相管道至收料球罐路径所有阀门，双人确认流程正确并打通后，通知船方气相线开阀作业，利用船上液氨气相空间压力给船舶经气相管道至球罐及工艺管道连线充压。

在充压过程中，液氨船与物料管线联通阀门保持关闭。

管道球罐气相充压过程中，通过控制船侧气相线阀门开度控制气相线管道及球罐充压速度，观察气相管线上温度表，严格控制气相管道温度在-5℃以上。

待气相管线、球罐、物料工艺管道与液氨船气相空间压力平衡后，打开船上阀门与码头阀门，开启船上液氨输送泵，控制初始流速约1米/秒，防止流速过快静电集聚。

待中控显示球罐有液位显示罐底液位超过200mm，球罐下端进料口已被液氨完全浸没后，告知船上液氨输送泵开始提速，控制流速不大于4.5米/秒。

2.2卸料结束后的操作
当船上液氨卸船量在达到设定值之前，船方通知码头及后方球罐区做好停泵准备，同时控制液氨泵流速，降低液氨卸船速度。

当达到液氨卸船设定值时自动停泵，此时码头作业人员需立即关闭清管器的首道球阀和气相平衡线三阀组中与船上连接的气相线阀门，船上需关闭泵出口阀，利用船上(或岸上)氮气，从船上泵出口给气口用氮气进行扫线。

同时间歇式开启收球器前的首道球阀，重复此作业5~10次，慢慢开启收球器上的高点放空阀(控制阀门开度)，在无氨气味道时，关闭氮气阀、收球器前首道阀，将收球器上的高点排空全开，泄压。

船上拆开接管，用吊机将软管吊至岸上，完成卸船作业。

3液氨储存要求
除液化烃﹑常压液体化工储罐区通用储存安全技术和安全管理方法外，液氨储存管道球罐还应注意采取以下措施。

(1)卸船作业完成后，液氨专用物料管道不扫线，长距离液氨管线中充满物料，日常管理应做好管道防憋压措施，定期巡检管道导淋阀、放空阀、仪表接口、管道法兰接口等易泄漏部位，及时处理事故隐患。

(2)夏季球罐要防超温超压，为安全起见，液氨的储存温度应必须低于30℃，当环境温度≥30℃时，采取喷淋降温等冷却措施。

(3)制订详细的事故应急预案和现场处置方案，针对可能出现的阀门法兰接口密封泄漏，准备堵漏工具材料及必要的防护措施如防冻手套、自主呼吸器、喷雾水枪等。

加强现场安全巡查，及时发现储罐区异常情况并妥善处理。

生产区域安全附件安全阀、压力表、氨气气体报警仪[11]等应定期检测。

(4)远程控制阀，SIS系统紧急切断阀定期检查测试，确保设备处于完好可用状态。

(5)岗位人员要严格按照有关规定着装，正确穿戴劳动防护用品，使用防静电工具，罐顶操作时，佩戴正压呼吸器，防冻手套，防止冻伤。

(6)安全阀接口、罐体法兰、阀门、出入口管线、采样口、脱水阀、排空阀等部位易发生泄漏，应定期检查并记录。

一旦发生泄漏，应及时处置，防止发生液氨大量泄漏导致火灾爆炸中毒事故。

4结语
液氨装卸储存作业过程存在极大事故风险，一旦风险控制不当导致液氨泄漏，将发生中毒、火灾及爆炸事故，严重威胁人员生命及财产安全。

通过对作业液氨各环节风险分析，严格控制作业各环节风险，采取有效安全技术措施，成功进行了港区内长距离大宗液氨卸船及储存，保障了液氨装卸储存安全。

参考文献
[1]陈海源．运输液氨船舶的装卸作业管理[J]．航海技术．2009，5(4)：37-39．
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[9]北京市地方标准．液氨使用与储存安全技术规范[S]．DB111024-2013．
[10]危险化学品重大危险源辨识[S]．GB18218-2018．
[11]石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范[S]．GB50493-2009．
(本文文献格式：顾长明，潘俊明．港口液氨装卸储存作业安全技术[J]．广东化工，2019，46(18)：79-80)。