濃硫酸罐區(qū)設計探討

陳露露

（北京礦冶科技集團有限公司，北京 10060）

硫酸是一種重要的化工原料，在國民經(jīng)濟各個領域有著廣泛應用，設計中經(jīng)常會涉及，本文結(jié)合其性質(zhì)總結(jié)了一些設計中應該注意的問題

1 硫酸儲存量設計

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

2 罐區(qū)布置

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）中3.1.1生產(chǎn)的火災危險性分類的規(guī)定，濃硫酸罐區(qū)的火災危險性類別應是乙類，罐區(qū)布置設計要符合規(guī)范要求。濃硫酸罐區(qū)應設置事故池或者防護堤，事故池或者防護堤的有效容量不應小于罐區(qū)中最大儲罐的容量。

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

3 硫酸罐的選型設計

3.1 采取自支撐的固定頂儲罐

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罐。為有效地防止風、砂、雨雪或灰塵的侵入，保證儲液的質(zhì)量，一般采取自支撐的固定頂儲罐。從安全角度考慮，不宜在罐頂設置操作平臺，宜設置獨立平臺。若必須在灌頂設置平臺，在設計罐頂時，應充分考慮平臺自重、管支架及相關(guān)設備載荷的影響。

3.2 儲酸罐有立式、臥式

臥式酸罐維護相對方便，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 臥式儲罐尺寸，立式儲罐容積可達3 000 m3，表4是HG21502.1-92 鋼制圓筒形固定頂儲罐系列尺寸。

表1 硫酸的飽和蒸汽壓力

表2 HG5-1580-85 臥式儲罐尺寸（一）

表3 HG5-1580-85 臥式儲罐尺寸表（二）

表4 HG21502.1-92 鋼制圓筒形固定頂儲罐系列

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碳鋼的腐蝕速率[1]。由表5可以看出，濃硫酸對碳鋼的腐蝕速率要大于對304和316不銹鋼的腐蝕速率，但是碳鋼價格遠遠低于不銹鋼；由圖1可以看出，濃度為80%～99.5%的硫酸，溫度小于50℃時，對碳鋼的腐蝕速率 ≤1.3 mm/a，在保持一定的腐蝕裕量儲存的情況下，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碳鋼的腐蝕速率

4 卸酸

采用鐵路槽車運輸?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，酸先自流進入一個小的卸酸槽，卸酸槽容積取運酸槽容積1/3左右，再用泵輸送到硫酸儲罐，卸酸泵流量與自流卸酸流量一致。

5 其他注意事項

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

應注意硫酸泵選型，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

濃硫酸屬于強腐蝕性危險品，因此設計時要設有安全淋浴和洗眼設備。

6 結(jié)論

設計時，人們要參照相關(guān)規(guī)范，結(jié)合項目自身特性，做到合理、先進。