室內硫酸儲罐的設計與安全維護

 

引言

硫酸是化學產品中應用zui為廣泛的物料之一，幾乎所有的工業都直接或間接地使用硫酸，例如化肥、顏料、炸藥、醫藥品、化學品、金屬提純、橡膠生產、蓄電池制造等。硫酸在冶金、化工、石油工業等領域的應用十分普遍，特別是貫穿于有色金屬濕法冶煉的整個過程。為了滿足濕法工藝各個車間溶液的配酸需求，小型鋼制濃硫酸儲罐如今經常會被配置在濕法冶煉的許多工段。尤其某些貴金屬的精煉，更需要硫酸來溶解去除夾雜的其他金屬。硫酸對金屬具有很強的腐蝕性，因此對其Ｃ存設備具有更高的要求，設備的選材、設計、安全等方面是非常值得關注的問題。

 

隨著濕法冶金工藝的不斷改進，濃硫酸儲罐的需求量日益增多，為了確保硫酸的及時供應，這些小型濃硫酸儲罐一般都配備高位槽置于車間內部，使用非常方便。如某鋅冶煉資源綜合利用項目、某新材料項目、某銅陽極泥稀貴金屬綜合回收項目、某黃金冶煉項目、某鋅銦冶煉技改項目等均采用少４０００＿ｘ４０００ｍｍ以下規格濃硫酸儲罐配合高位槽來滿足工藝生產需求，現場反映使用情況良好。本文主要針對常溫常壓下，室內小型鋼制濃硫酸儲罐的選材、設計與安全維護問題進行探討。

 

１儲罐的設計

１．１材料的選取

不同的鋼材在不同溫度和濃度的硫酸中具有不同的耐蝕性，細微的濃度差別有時可能引起較大腐蝕性質的變化。本文簡要介紹硫酸對碳鋼、不鎊鋼３０４Ｌ、３１６Ｌ的腐蝕情況。

 

１．１．１碳鋼

在一定溫度下，硫酸對碳鋼的腐蝕速率隨濃度的提高而增強，達到一定濃度以后，腐蝕速率隨濃度的提高而急劇下降。室溫下碳鋼在硫酸中的腐蝕速率如下：硫酸濃度＜６５％，腐蝕速率為＞１．５ｍｍ／ａ，腐蝕嚴重，不適用；硫酸濃度６５％？７５％，腐蝕速率為０．５？１．５ｍｍ／ａ，腐蝕較為嚴重，一般也不適用；硫酸濃度７５％？１００％，腐蝕速率為０．０５￣０．５ｍｍ／ａ，情況良好，可以采用。同一濃度的硫酸，隨著溫度的升高腐蝕性會大大增加；如硫酸濃度在７５％？１００％時，溫度２５Ｔ；時，碳鋼是可以使用的，如果溫度上升至６５丈以上，碳鋼腐蝕較為嚴重，不適用。在硫酸濃度＜７５％，溫度高于６５丈時，硫酸儲罐選擇碳鋼是不適合的。對于濃度小于６５％的硫酸，不論在什么溫度下，碳鋼均不能使用；但對于常溫常壓，濃度為９３％？９８％濃硫酸，碳鋼作為儲罐的選材是zui經濟合理的，后期的維護也是十分必要的。

 

１．１．２不鎊鋼３０４Ｌ和３１６Ｌ

常溫狀態下，當硫酸的濃度＜５％或＞９０％時，不鎊鋼３０４Ｌ和３１６Ｌ腐蝕情況良好，可以采用；在其他濃度區間內，不鎊鋼３０４Ｌ腐蝕較為嚴重，不建議采用；但當硫酸的濃度５％？３０％時，不鎊鋼３１６Ｌ耐腐蝕性能良好，可以采用；溫度逐步升高至８０丈以后，不鎊鋼３０４Ｌ和３１６Ｌ的腐蝕明顯加重，均不宜采用。在保證一定的腐蝕裕量情況下，碳鋼作為濃硫酸儲罐的材料是zui先考慮的。隨著濃度和溫度的變化，

適用于硫酸儲罐材料的使用范圍被分成多個區域，包括碳鋼、高鎳鉻合金、含鉬不誘鋼、鈦、橡膠、陶瓷等多種材料９在常溫下，對于濃硫酸，碳鋼是適用的，也是zui廣泛的材料。對于濃度小寧６５％的硫酸，不論在什么溫度下，碳鋼都不能使用。溫度在６５丈以上時，硫酸的濃度在１００％以下，碳鋼一般也不能使用，需要采用更耐腐蝕的材料，可以考慮帶襯里的材料。在特定的溫度和濃度下，可以選用不銹鋼３１６Ｌ９硫酸的腐蝕性除與濃度和溫度有關，一些物理因素也會影響腐蝕性（如固相顆粒、介質流速、結垢等），酸中的雜饋（姐含鐵、，銅禽子尋）對其腐蝕性也有很大影響畜

 

１．２蓋板的設計

對于室內小型濃硫酸儲罐而言，為了保怔生產操作的安全性，避免將儲罐時常打開，一般不考慮在槽體蓋板上設置操作平臺。為了操作和檢修方便，可以在旁邊另設獨立的操作平合，必要時可以在槽蓋上設置標準人孔或手孔。如果生產過程中必須在槽蓋上設豐平臺，設計時應充分考慮槽蓋自熏及頂部率臺、管道支架及相關設備的附加載荷。對于上述情況，頂部盞板采用平蓋的結構，．并且與槽體采用連續焊接的方式進行連接即能滿足生產要求，．具體結構形式見圖１、圖２所示

１．４管口的設計

室內濃硫酸儲罐一般包括以下管口進酸口、出酸口、液位計口、ｉ回流口、備用口、敢空ｍ排摶口）、人孔、排氣口１等，具體形式如圖５所示。

１．４．１進酸ｎ

為了減少硫酸儲罐的泄漏問題，一般將進酸Ｒ設置在槽頂，采用汲取管的方式，將管口伸到液面以下《對于小型濃硫酸儲罐而盲，進酸管可以做成可拆卸結構，也可以直接焊接到盞板如果條件受限，也可將進酸口設置在靠近頂部的槽壁處，此時需要采用９０°彎頭便進酸口在槽體內保證?。妫澹闋顟B。為了保護槽壁進酸口要與槽壁留有一定的距離。為了防止液體飛灘和保護槽底，進酸管在槽體內要伸入足夠的長度，并且在槽底正對進酸口末端的相應位置設置防沖板。為了防止虹吸現象，進酸管上部氣相位置開設一個直徑為８？１２ｍｍ的孔即可。

 

１．４．２出酸口

出酸口和進酸口一樣，一般也采用汲取管的方式，且多為可拆卸結構，方便出酸管的更換。為了便于拆卸，外套管的直徑一般取出酸口管徑的兩倍以上。另外，出酸口也可以設計成齊平接管的形式。對于小型濃硫酸儲罐來說，一般采用后者的接管方式為宜。

 

１．４．３液位計口

濃硫酸具有強腐蝕性，為防止溶液過滿，產生“冒槽”狀態帶來安全隱患，通常我們采用液位計來及時觀察儲罐內硫酸液位的變化情況，方便控制液位達到合理的工藝要求，可以通過ＤＣＳ遠程控制系統，提示高低液位報警。為了進一步保證現場操作人員的人身安全，一般在槽體外側設置浮子磁翻板液位計，便于實地觀測，實現雙重保護；同時，可以在槽壁靠近罐體上部設置溢流口，便于超出液位的酸液溢流到其他的貝亡存設備中，溢流管口與槽壁內表面平齊。

 

１．４．４回流口與備用口

回流口一般設置在濃硫酸儲罐的頂部。主要作用是接收由硫酸高位槽或是其它儲罐多余的硫酸。為了防止液體飛滅，回流口也要盡量伸入液面以下?？紤]到今后工藝的改進需求，槽蓋上設置的備用口在不使用的情況下，必須用盲板將其封住。備用口接管設計時，zui好也伸入槽內一定的距離。

 

１．４．５放空口

也稱排污口，當濃硫酸儲罐使用一定時間后，槽體需要進行全面檢修，內部要及時清理干凈，這時就需要停槽排空，一些混入到液體里的雜質或者外排，或是泵打到其他的ｊｔ存設備中。放空口接管與槽壁內表面平齊。

 

１．４．６人孔

方便操作人員在液體放空后清理槽內污垢和檢修。對于普通介質的儲罐來說，人孔蓋一般搭在人孔上即可，有時也可當觀察口使用，但對于濃硫酸儲罐來說，為了保證操作的安全性，一般將入口和蓋子通過螺栓連接在一起，不輕易開啟，并且人孔與槽蓋內表面平齊。

 

１．４．７排氣口

通常情況下，排氣口的尺寸需要考慮進出硫酸流速的影響?，F場操作人員要及時檢查排氣口的狀態，禁止遮蓋排氣口。排氣口zui好設置在槽蓋頂部zui高處，并且管口與槽蓋內表面齊平。對于直接排入大氣的管口，應配置１８０°彎頭和絲網。由于排氣口附近的硫酸受到氣相腐蝕，彎頭和接管一般采用耐腐蝕材料來制作。排氣口彎頭正下部蓋板應做局部防腐處理，避免排出的酸液腐蝕蓋板。

 

１．５制造與檢驗

室內鋼制濃硫酸儲罐所有對接焊縫要求全焊透，主要針對槽體側壁板、底板等部位，側壁板與底板之間的雙面角焊縫需采用連續焊，焊腳尺寸應選取兩者間較薄件的厚度。設備制造完畢后需進行盛水試漏，槽體側壁與槽底所有焊縫必須做煤油滲漏試驗，不得有滲漏現象。

 

２安全維護

（１）室內濃硫酸儲罐存放的場所要陰涼、干燥、通風良好，必須與易燃或可燃物、堿類及金屬粉末分開存放。鑒于有發生火災和爆炸的可能，貯存濃硫酸的車間要有可靠的防火、防爆措施。

（２）濃硫酸具有很強的吸濕性，如果生產過程中經常停車，罐內酸放空后長時間不用，附著在設備內壁上的濃酸會迅速吸收空氣中的水分而變成稀酸，腐蝕會變得相當嚴重，盡量縮短放空時間。并且當操作維護硫酸儲罐時，要特別注意分析儲罐內的氫含量，避免維修時引起爆炸事故。

（３）濃硫酸儲罐周圍要設置防泄漏安全的圍堰，基礎和地平防腐可以用耐酸花崗巖或耐酸瓷板，圍堰外設置事故存液池，可以將廢酸通過堿性介質中和后排放。圍堰外作業區一般設置洗眼器、噴淋頭，用于濃硫酸滅傷事故處理；設置消防、高壓霧化水裝置，用于滅火和罐壁降溫。作業和維修人員應穿戴合適的防護用品，如手套、膠靴、防護服、防護眼鏡及面罩等。

（４）濃硫酸放空口（排污口）不要用法蘭蓋盲死。如果采用該方式，打開盲板時液體容易噴出，造成人身安全隱患。因此，zui好在放空口處安裝控制閥門，排出的硫酸可以通過接管流向附近設置的酸性排水溝，或者采用其他的容器進行盛裝。

（５）當容器中盛裝易燃易爆危險介質和毒性程度為中度、高度、極度介質時，不允許選用玻璃管液位計［３］。一般情況下，濃硫酸外置液位計可選用浮球式液位計或者磁翻板液位計。單一液位計高度不能滿足要求時，可采用多個液位計交替布置，當高度大于４ｍ時應設中間支撐，并且在液位計與罐體之間設置截止閥門，便于后續維修或更換。

 

３小結

溫度和濃度是影響濃硫酸儲罐選材的關鍵因素。對于室內濃硫酸儲罐而言，為了確保儲罐在濕法冶金生產過程中安全使用，在投料初始階段或槽內空置進料時，應對硫酸的流速加以控制，預防氧化膜被沖刷破壞；卸料時，放空管道周圍可能堆積硫酸亞鐵，操作時間過長可能會堵塞管口，需定時清理；蓋板與槽體采用全焊接結構進一步保證了設備的嚴密性；加強對蓋板包邊角鋼焊縫處的漏點檢查，及時處理；槽底做成條形基礎或加型鋼支撐，方便檢查泄漏位置；為了進一步確保儲罐的安全運行，延長使用壽命，需做好巡查工作，每年檢查一次儲罐壁厚，定期進行槽體內部檢測；在設備明顯位置涂刷腐蝕性物品標志，警示他人?？偠灾?，做好室內濃硫酸儲罐的結構設計和維護對于保證安全生產的正常運行至關重要。