乙烯储罐投用操作探讨

乙烯储罐投用操作探讨

马兆亮

联泓新材料有限公司山东277500

摘要：低温物料直接收料进储罐，存在温度变化过快、热应力过大而使材料或连接部位产生损坏的问题。这就要求在低温管道和设备进入低温液体前，首先进行预冷操作，确保投运安全。

烯烃罐区一乙烯储罐TK201~204用于接收烯烃装置产出-32~-33℃乙烯物料；储罐首次投用及大检修后收料操作时，虽然制定详细预冷方案，但根据装置物料产出外送安排，储罐预冷时间不足，储罐内部均出现不同程度降温幅度过大情况。

本文通过对以往储罐投用时实际操作及相关数据总结，优化、充实现有方案，保障设备安全投用。

关键词：乙烯储罐预冷首次投用低温

1引言

在将液态乙烯装入大型储罐之前，必须对储罐进行气体置换和预冷操作，以保证产品的纯度和储罐的安全运行。预冷过程时低温液体产品储存过程中不可避免的一个环节，这个过程会给管路和储罐带来较强的压力冲击和其他负面影响[1]。在预冷过程中如果操作不当往往会使储罐材料发生冷损现象，严重的会是储罐完全破坏不能使用，甚至发生爆炸的危险。据有关文献[2]统计，低温储罐施工中有80%的概率是发生在储罐的预冷和装料过程中。

2往期预冷操作

2.1预冷操作注意事项：

乙烯空罐首次进料时必须进行气相、液相预冷，气相预冷前，乙烯球罐先要氮气置换、干燥合格，分析露点低于-60℃。

气相预冷前通知仪表对于储罐压力、液位及差压变送器活动接头拧开进行长时间排放，以确保接头末段在深度预冷时不会发生冰堵现象。

预冷过程要注意安全，发现问题（漏点、设备故障等）及时处理，不能处理时应立即停止预冷，待问题解决后再恢复预冷作业。

预冷过程中，现场操作人员要控制好进料阀门开度，以较慢速率进料或间断进料，保证球罐降温幅度为5℃/h。

储罐预冷方案大致概括为气相预冷至储罐温度降至-20℃，储罐升压至1.50MPa（预计8小时），液相乙烯缓慢进罐，储罐温度降至-32℃，液位建立（预计3小时）

2.2现场实际操作（以检修后储罐TK204首次进料操作为例）：

TK204压力趋势如图一白线（纵坐标区间为0.50～1.70MPa）所示，温度趋势如图一黄线（纵坐标区间为-40～4.0℃）所示，液位趋势如图一红线（纵坐标区间为450～3000mm）所示。

图一：TK204预冷、投用期间，压力、温度、液位变化趋势图

3存在问题及隐患

3.1预冷时间不足

储罐气相预冷时间不足，实际进料时未达到预期进液条件；烯烃分离装置气、液相乙烯外送时间间隔约3小时，无法满足储罐预冷时间要求；气相预冷未达到预计温度时，装置协调需尽快外送液相乙烯，罐压升高后，罐内与液相乙烯温差较大，导致后期进液阶段发生急剧降温情况。

3.2进料前期降温幅度大

液相物料进罐前期，降温幅度过大，部分时间段（10：40~10：45）降温幅度可达120℃/h，远超过方案设定5℃/h；球罐材质为09MnNiDR低温容器钢，设计温度为-67℃，进液阶段最低温度满足设计温度要求，进液初期球罐底部急剧降温，造成罐顶、罐底温差较大，易发生容器变形事故，浸液部位与气相部位局部温差较大，易造成储罐本体及板材间焊缝损伤，降低设备使用寿命。

3.3降温情况失控

罐底现场温度计及温度远传点测量上限均为0℃，预冷初期无法准确及时地反馈储罐实际温度，降温幅度失控。

3.4收料线未预冷

装置送料管线未进行预冷操作；物料管线材质为A333Gr.6，设计温度为-45℃；通过乙烯蒸气压与温度对应曲线（图二）查询可知，冷损，-45℃对应蒸气压为1.50MPa（绝压）；装置与储罐间送料管线未充分进行预冷，或送料前管线压力过低，液相乙烯进入送料管线发生气化现象，温度极易降至-45℃以下，管线冷损破裂造成物料泄漏，引发安全事故。

综合以上因素，现行乙烯储罐投用前预冷操作存在较大安全隐患，不利于设备长周期安全运行及现场安全生产。

图二：乙烯蒸气压与对应温度变化曲线

4改进方案及论述

4.1温度检测点上限调整

罐底现场温度计及温度远传点测量上限由0℃上调至20℃，预冷过程中做到降温状态可控。

4.2保障充足气相预冷时间

烯烃分离装置根据实际运行工况，提前外送气相乙烯进行储罐预冷，保证充足预冷时间；储罐泄压至0.05MPa，通过乙烯气相平衡线引气相乙烯进入储罐，打通储罐至乙烯装车设施闪蒸罐D701流程，打开装车系统各火炬放空线阀门，气相乙烯依次置换乙烯储罐、闪蒸罐D701、其他装车系

统设施及管线；气相预冷1小时后，关闭装车系统各火炬放空线阀门，D701压力升至120KPa，启运装车压缩机组，气相乙烯回收至D701内存储；系统内温度降至-15℃时，停运装车压缩机组，关闭储罐底部装车线210线阀门，系统充压至1.50MPa，系统具备液相收料条件；气相预冷降温幅度控制在5℃/h之内。气相预冷并回收流程见图三红线所示。

4.3收料管线预冷

储罐收料前预冷操作增加收料管线预冷操作部分；气相预冷时，可根据装置生产情况同时进行收料管线预冷；预冷流程为：烯烃分离乙烯精馏塔馏出口阀门微开，打通收料管线至储罐其余各阀门，通过液相乙烯缓慢气化进行收料管线预冷，气化乙烯通过储罐回收至装车系统；收料管线压力随储罐气相预冷后期压力升高而升高。收料管线预冷流程见图三黑线所示。

4.4液相（预冷）收料

气相预冷及收料管线预冷完成，储罐及收料管线压力为1.50MPa，温度≤-30℃，打通储罐液相收料流程，储罐建立液位，正常收料；若此时储罐温度≥-30℃，稍微开大装置馏出口阀门开度，进行液相预冷，温度降至-30℃以下，改为正常收料。液相预冷流程见图三黑线所示。

优点：优化后预冷措施可以避免往期操作中大幅度降温情况发生，保障设备长周期安全运行及现场安全生产；气相预冷用乙烯通过装车系统回收，待装置平稳运行后可付装置回炼，避免物料放空浪费。

缺点：需装置提前外送低温物料，影响装置生产调节。

4.5流程示意图

图三气相、收料管线、液相预冷示意图

参考文献：

[1]张曙光，徐烈等，低温液体管路输送中几个问题的分析，低温与超导，2004，32（4）：12-14

[2]JamesI.Chang，Cheng-ChungLin，Astudyofstoragetankaccidents，JournalofLossPreventionintheProcessIndustries.19（2006）51-59