本文主要中心思想是：液氨储罐水置换方案的优势与不足以及解决方案。液氨储罐是脱销系统的重要组成部分，但在运存储和检修过程中极易发生破损和爆裂从而引起氨气的泄露，对人体造成伤害。本文从氨气易溶解于水的原理出发，设计了液氨储罐水置换的方案，分析了该方案的优势与不足并提出解决方案。

1 置换原理

氨气极易溶于水，在常温、常压下溶解度为1：700 （ 1体积水能溶解大约700体积的氨气），溶解后水溶液呈弱碱性，因此水可作为氨气良好的吸收剂，氨气与水发生如下反应：

由于氨溶液呈弱碱性，因此液氨储罐置换时可持续注水至溢流管导出，监测排水pH，当pH≈7.5时，即吸收反应产生的氨水全部被持续注入的水置换出来，可作为置换工作结束的判断依据。

此外还应注意：氨气溶于水中，由于体积变化，液氨储罐内会产生一定真空度，若近似认为氨气全部溶解，而此时水未充满整个储罐的情况下，真空度较大值即为-0.10MPa，检修时应选取一块真空表替换储罐其中压力表，以便在注水操作时观察罐内负压情况；氨气溶于水中为放热反应，置换过程中应监测液氨储罐温度变化趋势，严格控制罐内温度上涨速度。

2 置换方案

2.1置换前措施

为了确保置换过程的安全操作，应提前对氨储罐各进出口进行氮气吹扫、置换过程。首先将液氨储罐内部液氨用到较低液位，直至液氨无法排出为止。然后依次关闭氨储罐液氨进、出口手动门、气动门，以及气氨进、出口手动门、气动门并对管路进行氮气吹扫、置换。每步操作完毕后都应当在阀门前加装堵板，进行硬隔离，并设置明显的隔离警示标志。此外还应进行的检查有：在氨储罐两个安全阀手动门后加装堵板，进行硬隔离；关闭压力变送器手动门，关闭压力表手动门；关闭液氨储罐底部排污手动一次、二次门，并在二次门前加装堵板，进行硬隔离；关闭液氨储罐高低液位计手动门，在手动门后加装堵板，进行硬隔离。

2.2液氨储罐剩余液氨排放

将疏放管道出口淹没氨区废水池液位下面，出口离水面距离不能小于两米。然后打开液氨储罐底部疏放二次门（开门前观察疏放出口是否有水泡，如有水泡证明一次门内漏，做好记录检验完成进行更换）再慢慢打开液氨储罐一次手动门，开一次手动门前一人观察废水池液氨储罐疏放出口，如有水泡冒出疏放管道同时发出声音时停止开一次门，开始小量疏放。

疏放过程中在废水池出口处放置一个便携式漏氨检测仪，当检测仪报警时关闭液氨储罐底部疏放一次门，将废水池水排放，重新注入清水按照步骤2继续排放直至完全排空。排空液氨储罐剩余液氨后，检查液氨储罐底部疏放管道温度接近环境温度，声音消失,液氨储罐底部疏放一次门、二次门全开状态，静置约4小时后。关闭液氨储罐底部疏放一次、二次门，准备注水置换。

2.3 注水置换

拆除液氨储罐回流管一次门后连接法兰，在另一端的法兰上加装堵板。将准备好的短节加到一次手动门后法兰上，接上水带并打开除雾器临时备用接口手动门（水源由除雾器冲洗水供给）使管道内充满水，再打开液氨储罐回流一次手动门。观察液氨储罐就地温度计，温度保持在 40℃以下，如温度超出40℃时停止注水，温度持续上涨时手动开启喷淋进行降温，待温度降下而不再上涨时继续注水至2.5米后关闭液氨储罐回流管一次手动门（即：注水控制阀门），本次水置换过程没有发生罐体温度上涨情况。

注水结束后，静置8-12小时，打开液氨储罐底部疏放一次、二次手动门将罐内水全部放出，观察液位计，排水时在液氨储罐底部排水管出口取样化验水质，水质PH=10.由于PH不合格，再次注水2.5米静置4小时后，进行排水，取得液氨储罐底部疏放排水出口水，化验水质PH=8，视为水质合格后将液氨储罐内水排空。

2.4强制通风

打开液氨储罐上部三个通气孔法兰堵板及人孔门。将轴流风机加装在人孔门上面进行强制通风12小时后将便携式漏氨检测仪用绳索吊进液氨储罐内部，5分钟后取出，测得液氨储罐内部氧气含量21%，氨浓度为0ppm。

2.5焊缝打磨

检测液氨储罐内部空气含量合格后，在人口门到液氨储罐内放置爬梯，人员佩戴好专用防护用品进入液氨储罐内。将内部积垢及杂物清理干净后使用角磨机（带砂纸抛光片）将“T”型焊接口两侧水平宽度10cm,长度1m进行抛光打磨至全部金属漏出后开始检验。

2.6密闭性试验

检验结束后，将内部清理干净，直接从人孔门注水至3.3m.封闭人孔门、通气孔。拆除液氨储罐压力变送器接上氮气瓶管道，先用氮气打压至1.6MPa后关闭液氨储罐压力变送器一次手动门，拆除氮气气源管再将打压泵管道连接，先启动打压泵观察压力表压力1.6MPa时打开液氨储罐压力变送器一次手动门（即：打压控制阀门）继续给液氨储罐内用打压泵进行打压，压力上升到2.35MPa时关闭压力变送器一次门，停止打压后将之前所加装的堵板进行拆除，更换新密封垫保压12h；前2h压力允许下降0.03MPa，后10h压力允许下降0.02 MPa为合格。

2.7液氨储罐排水

气密性试验结束后，开启液氨储罐排污门一次门，缓慢打开液氨储罐排放阀二次门，依靠储罐内氮气压力使储罐内存水排至氨区废水池。排放水至压力为0MPa时，更换压力表为真空表观察真空表为-0.03MPa时，再继续充氮气使负压保持在0至-0.03MPa 之间至到无水排出后，关闭上述排放阀。静置30min左右，再次打开液氨储罐排污门一次门，缓慢开启液氨储罐排污门二次门，检查是否有水排出。

重复上诉操作，至无水排出为止。当储罐内存水排尽后，继续通过底部排放管道将氮气排出。此时在液氨储罐液位计底部排污门检测氧含量应至3%以下，然后关闭压力表一次门更换真空表为压力表后再打开压力表一次门。

2.8液氨储罐氮气置换为气氨

利用槽车加压至液氨储罐应当首先联系液氨槽车就位，检查槽车具备卸载条件。确认无误则可连接槽车和氨卸载连接管路并用氮气检查槽车与压缩机系统的连接管路密封性。分别依次打开液氨储罐气氨进、出口气动门、手动门。然后缓慢打开槽车至液氨储罐手动球阀，使氨气慢慢从顶部进入储罐。打开液氨储罐底部排污一次手动门、二次手动门以便排出氮气，使储罐保持较低的压力并通过较长的软管将氮气导入到氨区废水池内（排水软管必须在废水池水面下）。不断向储罐中充入氨气（充氨过程中观察液氨储罐上边温度计温度保持在40℃以下，如超出40℃时停止充氨气并手动开启喷淋进行降温）直到氨气从液氨储罐底部排污门进入氨区废水池内。随后会闻到氨的气味，观察液氨储罐压力表为0.6MPa。

压力恢复正常后依次关闭液氨储罐气氨进、出口气动门、手动门；关闭槽车至液氨储罐手动球阀；关闭液氨储罐底部排污一次手动门、二次手动门，观察液氨储罐温度降至23℃以下时即可开始正常卸氨。

3 水置换方案优点

水置换是根据氨气极易溶于水的特性，溶解度为1：700。氨气在标准状况下的密度为0.7081g/L，100g水可以溶解70L的氨气，重量为49.567g，即氨气在水中的溶解度是49.567g/100g水。只要氨罐内存在的液氨排空即可保证整个置换过程是相对安全的。水置换结束后氨罐内部无任何氨气残留，在进行罐体内部打磨校验时水置换安全性高于传统的氮气置换法，且置换过程操作方便。此外，水置换与氮气置换相比费用较低。

4 水置换方案存在的问题分析

水置换虽然费用低廉但耗时较长。注水过程易导致液氨储罐温度过高，从而引起储罐炸裂。置换过程应密切关注温度变化，如遇温度升高过快应及时采用喷淋降温措施，防止事故发生。

置换过程不可避免地会产生对环境有害的废水，由于置换的水内含有氨，因此为了安全、环保必须要有可靠的废水排放处，如排放至石灰石地坑内。排污管道应接至氨区废水池底部，避免出口暴露。

此外，水置换排放残留液氨时必须严格控制疏放管道质量、疏放量，防止疏放管道爆裂导致氨泄漏。

5 结语

氨气水置换以其易操作、成本小的优点成为液氨储罐置换的优势方案，经实践验证切实可行。但无论是氮气置换、蒸汽置换、水置换都存在一定的风险，因此置换前要考虑周全，做好风险预控。置换过程中要谨慎操作、正确操作，要注重每一个环节，防止误操作或观察不到位而造成事故。

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