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2008,18(2)
王跃祖氟硅酸颹槽事故分桁
氟硅酸贮槽事故分析
王跃祖*云南省化工设计院有限公司昆明650041
摘要对氟硅酸贮槽事故进行分析,提出未来设计中的关注点。
关键词氟硅酸贮槽分析设计关注点
表1技术特性
1概述
名称
指标
在湿法磷酸浓缩中,氟硅酸贮槽为副产品的操作压力,MPa
常压
终端设备。稀磷酸在闪蒸室中逸出的二次蒸气经操作温度,℃
除沫器分离P2O。酸沫后,含氟气体进人第一氟
设计压力,MPa
常压
吸收塔用水吸收,吸收得到的氟硅酸进入一氟塔
设计温度,C
循环槽,然后再用氟硅酸泵送到氟硅酸贮槽。在
物料
10%~18%氟硅酸
某磷酸浓缩技改项目中,我院承担设计一台氟硅
焊接接头系数
设计风压,N/m
酸贮槽,设备于200年10月完成设计,2006
地震烈度,度
年12月制作完毕投入使用,当天就发生事故。腐蚀裕度
经过重新修复后,于2007年1月再次投人使用有效容积,m
520
表2设备管口表
2设备设计
用途或名称
符号
公称尺寸
氟硅酸进口
设备采用钢衬厚度为4m的胶板,底部1m
回流口
125
高以下衬一层65mm厚碳砖。在设备底板下,条
备用口
型基础上垫26根工字钢(18#),间距400m。放空口
罐顶釆用帯筋拱顶,罐顶与壁板、包边角钢焊缝
人孔
600
釆用较强的连接结构。整个罐体材料采用Q235
溢流口
A,胶板采用预硫化橡胶板。设备总重为
氟硅酸出口
51102kg,其中罐壁和罐顶重为21200kg。氟硅酸
自控液位计接口
排净口
300
的密度为1083kg/m3。
氟硅酸出口
200
设备的设计和制作按《钢制焊接常压容器》
氟硅酸出口
350
JB/T4735-1997。设备制作完成后进行充水试『人孔
1200×600
验,充水高度等于罐壁高度,持压时间48h,以
注:1连接尺寸标准均为HG20593。
罐壁、罐底无渗漏,无异常变形为合格。设备的
2连接面形式均为FF。
技术特性见表1,管口表见表2。
设备总图见图1,罐顶与壁板、包边角钢焊3事故
缝结构见图2
氟硅酸经泵从罐顶打入,泵扬程30m,氟硅
酸进口压力约2kg/'em3。贮罐投入使用前,虽然
*王妖祖:高级工程师。1985年毕业于武汉工程大学化工机械与设备专业。长期从事化工设备的设计,发表论文多篇。联系电
话:(0871)3311256
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2008,18(2
i0000
25く0=1000
图3贮槽事故示意图
体压力不高、温度不太低,可视为理想气体,其
图1设备总图
压力可由理想气体状态方程近似计算:
10086
8N1×10(100
D H
mh(r
3.14×10002x700
3.14×122(1100
4
し6-Φ1
周均布
=599008748cm
当氟硅酸装到约2/3罐壁高时
L00×106×10
MDP 2H
599008748
图2罐顶与壁板、包边角钢焊缝结构
4
贮罐的工艺配管已完成,但当时施工进度很紧,
=232675414.7cm
人孔(el~2)、备用口(cl~-2)、出酸口(k)
均未上盖,设备经检验后,业主要求施工单位将
不用的管口均用法兰盖封死。施工单位在封这些
罐内开始为常压,事故时压力升高
管口时误将放空口d也封死。开车时,当氟硅酸
P=1.033 kg/cm
P2=2.57×P1
装到23罐壁高即约4.7m时,罐壁底圈和罐底
=2.57×1.033
板变形。由于工字钢外缘与罐底板进行间断焊,
2.655kg/cm2(
而工字钢只是放置在土建条形基础上,故使部分
工字钢拉弯,部分拉脱。其余罐壁及罐顶基本未
设备内气体压力由常压变为
发生变形,见图3。
值得庆幸的是事故发现得早,罐体未发生大
罐顶在内压的作用下对罐底产生了升举力,
面积漏酸,只是罐底部边缘角焊鏠有少量几处在当升举力的总和超过贮罐壁和罐顶重量时,会使
滴酸。发生事故后立即将罐内的氟硅酸用槽车卸贮罐边缘部分离开地面,造成贮罐底破裂。计算
至另一个贮罐,未造成环境污染和人员伤亡。
如下:
事故分析
内压在罐壁周边产生的升举力:
P XD
正常时,设备内为常压。但发生事故时,所
有管口包括放空口均被封死,当氟硅酸装人时,
0.25x1.62x10
空间内的空气被压缩,罐内变为正压。因罐内气
405 k/cm
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王跃祖氟硅酸贮槽事故分析
罐壁和罐顶重量在罐壁周边产生的向下压罐设计时需注意以下问题:
(1)设置适当的放空口十分重要,放空口
应安装在罐顶靠近中心,以免液面上升后堵塞。
放空口直径应根据泵的输送量决定。放空口在设
21200
3.14×1000
备投入使用前最好悬挂“不得封堵”标志。
0. 68 kg/cm
2)对贮存易燃易爆物料的贮罐,设备顶
因F,远大于F2,而罐内氟硅酸压着底板,与罐壁和包边角钢的焊缝宜采用弱连接,以便罐
罐底边角附近受到很大弯矩,罐顶与罐壁、包边内万一超压,能掀起顶盖泄压,减少罐体及罐底
角钢焊缝采用较强的连接,故使罐底板边缘和罐破坏,确保物料不泄漏,避免造成更大损失。对
壁底部损坏。因发生事故时,风较小,以上计算装其它物料的贮罐,为防止意外超压,也建议尽
忽略风力作用产生的升举力。
量做成弱连接。对上述发生事故的氟硅酸贮槽,
修复方案
今后改进的措施为将罐顶与包边角钢的焊鏠焊角
高度由6mm改为4mm,将罐顶与罐壁的焊缝由
发生事故后,建设单位、监理单位、设计单开剖口改为不开剖口,取R=5~-10
位和施工单位立即到现场观察了解,认真对事故
(3)罐壁应设置溢流口,溢流口直径不得
原因进行分析。对设备再次进行核算,原设计罐
小于物料进口直径,溢流口流出的酸应与供酸泵
壁、罐底板厚度满足要求;罐顶设有放空口,根
据氟硅酸泵的输送量为50m3/h,査《大型处罐联锁,做到一旦有酸溢流,泵就停止供酸。如果
不设置溢流口,充液至拱顶时,由液压向上的垂
设计》中表7-19得知,放空口直径DN100合
直分力作用会产生升举力,再加上风力作用产生
理;罐壁上部设有溢流口,溢流口直径大于酸进
口直径,设置合理。设备正常使用时,罐内不会
的升举力,有可能会损坏罐底部边缘。此时需核
产生正压,液位也不会充至罐顶产生升举力,设算前两项升举力之和是否大于罐顶和罐壁自重