煉化企業(yè)乙烯球罐設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　煉化企業(yè)乙烯球罐設(shè)計(jì)分析</p><p>　　摘 要：根據(jù)某蠟化乙烯罐區(qū)的設(shè)計(jì)，從乙烯球罐的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料的選擇、乙烯的氣化輸送、等方面，分析乙烯球罐及罐區(qū)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題及建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：球罐 乙烯 設(shè)計(jì) </p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步快速發(fā)展， 石油化工產(chǎn)品的消費(fèi)量明顯提高， 化工原料的需求量

2、逐步增大， 越來越多的煉油型石化企業(yè)增上了乙烯裝置，煉油和化工一體化已經(jīng)成為大型石化企業(yè)發(fā)展的模式。煉油型石化企業(yè)的儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)也由過去單一的常溫儲(chǔ)存形式， 發(fā)展為低溫和常溫混合儲(chǔ)存的形式。過去大型乙烯球罐受鋼材制造能力等因素限制， 多采用進(jìn)口鋼材和設(shè)計(jì)。隨著國產(chǎn)低溫鋼的研發(fā)和生產(chǎn)， 目前乙烯球罐用鋼正在逐步國產(chǎn)化， 各種乙烯球罐及罐區(qū)的設(shè)計(jì)也越來越多。 </p><p>　　一、乙烯球罐設(shè)計(jì)的參數(shù) </p&g

3、t;<p>　　低溫球罐最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)是設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力。在儲(chǔ)存過程中， 盡管球罐有保冷設(shè)施，但總會(huì)吸收環(huán)境中的熱量使介質(zhì)氣化， 導(dǎo)致球罐內(nèi)的壓力升高， 因此， 低溫球罐的設(shè)計(jì)溫度和壓力需要根據(jù)球罐的材質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì)及工藝要求綜合確定。國內(nèi)現(xiàn)有部分大型乙烯球罐的溫度和壓力參數(shù)，如燕山石化操作溫度-30（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.812，設(shè)計(jì)溫度-31 （℃ ） 設(shè)計(jì)壓力（MPa）2.06；金三石化：操作溫度-30

4、（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.88，設(shè)計(jì)溫度-35 （℃ ） 設(shè)計(jì)壓力（MPa）2.16；揚(yáng)子石化：操作溫度-30（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.88，設(shè)計(jì)溫度-35 （℃ ） 設(shè)計(jì)壓力（MPa）2.16；齊魯石化操作溫度-30（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.88，設(shè)計(jì)溫度-35 （℃ ） 設(shè)計(jì)壓力（MPa）2.16；大慶石化：操作溫度-27（℃ ）， 操作壓力（MPa）2.058，設(shè)計(jì)溫度-30 （℃ ） 設(shè)計(jì)壓力（MPa）2

5、.2；蘭州石化操作溫度-36（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.67，設(shè)計(jì)溫度-40 （℃ ） 設(shè)計(jì)壓力（MPa）2.2等。 </p><p>　　從這些數(shù)據(jù)可以看出： 乙烯球罐的操作溫度一般為- 36～ -27℃， 設(shè)計(jì)溫度從- 31℃有逐步降低的傾向，這主要是考慮乙烯球罐出現(xiàn)不正常低溫工況時(shí)，使球罐有一定的抗過冷能力；球罐的操作壓力是操作溫度下的飽和壓力， 球罐設(shè)計(jì)壓力為2.16～2.2MPa。這主要是考慮乙烯

6、球罐低溫特性，使操作溫度有一個(gè)波動(dòng)的范圍。 </p><p>　　乙烷球罐和乙烯球罐同屬易燃易爆介質(zhì)低溫球罐， 但其操作工況與乙烯球罐不同， 單臺(tái)乙烷球罐沒有氣體連通及回收設(shè)施， 為更長久地穩(wěn)定控制， 減少排放， 設(shè)定乙烷球罐的操作溫度為-46.5 ～ - 13.5℃ ， 操作壓力為0.5256 ～ 1.60MPa， 因此，某蠟化乙烷球罐選擇設(shè)計(jì)溫度-50℃ ， 設(shè)計(jì)壓力1.77MPa。 </p>

7、<p>　　二、乙烯球罐材料的選擇 </p><p>　　上世紀(jì)70年代， 我國先后引進(jìn)了幾套乙烯裝置， 并引進(jìn)了一些容積在1500m3左右的大型乙烯球罐， 當(dāng)時(shí)， 主要是采用國外設(shè)計(jì)、制造球片，國內(nèi)安裝。80年代末， 我國自行研發(fā)了新型低溫球罐用鋼（ 07MoN iCrMoVDR ） 國產(chǎn)CF- 62， 并于90年代初在大慶用此鋼材自行設(shè)計(jì)并制造出1500m3 乙烯球罐， 開創(chuàng)了用國產(chǎn)鋼材制造大型乙烯

8、球罐的先例， 形成了大型乙烯球罐制造采用國產(chǎn)鋼材與進(jìn)口鋼材并存的局面。本世紀(jì)， 隨著鋼廠生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大， 品種的逐步增多， 大型低溫球罐用鋼已逐漸國產(chǎn)化。目前， 根據(jù)乙烯球罐的設(shè)計(jì)溫度要求， 國產(chǎn)用鋼主要為以下幾種：07MnN iC rMoVDR、15MnN iDR 及09MnN iDR。最近又新研發(fā)了一種新型低溫球罐用鋼15MnN iNbDR。 </p><p>　　國內(nèi)低溫乙烯球罐設(shè)計(jì)溫度大多≤- 40℃

9、 ， 球罐鋼板使用較多的是07MnN iC rMoVDR， 15MnN iDR及09MnN iDR 用于大型低溫球罐較少， 某蠟化2000m3 低溫乙烯球罐設(shè)計(jì)溫度- 45℃ ， 采用15MnN iNbDR 鋼板， 1500m3低溫乙烷球罐設(shè)計(jì)溫度- 50℃， 采用09MnN iDR鋼板， 成功采用這兩種鋼板制造了大型低溫球罐。 </p><p>　　三、乙烯氣化輸送系統(tǒng) </p><p>

10、;　　乙烯裝置生產(chǎn)的乙烯送罐區(qū)儲(chǔ)存。當(dāng)下游裝置需要時(shí)， 罐區(qū)氣化輸送系統(tǒng)將乙烯加壓、氣化、升溫后送下游裝置。乙烯氣化輸送系統(tǒng)主要包括乙烯蒸發(fā)器、乙烯輸送泵及乙烯過熱器。其中最重要的設(shè)備是乙烯蒸發(fā)器及乙烯輸送泵。 </p><p>　　由于乙烯的低溫性質(zhì)， 乙烯蒸發(fā)器需要特殊設(shè)計(jì)。不選用蒸汽直接加熱低溫乙烯， 而是先用蒸汽加熱中間媒介丙烯或甲醇， 再用丙烯或甲醇蒸氣加熱低溫乙烯。這主要考慮蒸汽冷凝到低溫時(shí)會(huì)結(jié)冰，

11、影響介質(zhì)的傳熱。在同樣操作溫度下， 如選用甲醇做中間媒介， 可以降低蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)壓力； 在同樣設(shè)計(jì)壓力的條件下， 如選用甲醇作為中間媒介，蒸發(fā)器可以選用普通碳鋼； 而選用丙烯， 則需要選用低溫鋼。因此， 盡管用甲醇作為中間媒介有一定毒性危害， 但通過采取措施， 使其密閉循環(huán)，可以降低投資。 </p><p>　　四、罐區(qū)的氣體回收 </p><p>　　由于低溫球罐中液化烴的貯存溫度低于環(huán)

12、境溫度， 因此， 盡管球罐采取保冷措施， 但在貯存過程中還是會(huì)與外界發(fā)生傳熱而使部分液化烴氣化， 少量低溫液化烴氣化后吸熱， 利用低溫液化烴的氣化吸熱原理可實(shí)現(xiàn)低溫液態(tài)儲(chǔ)存。但不斷氣化的液化烴會(huì)使球罐壓力升高， 目前， 保持低溫球罐壓力平衡的辦法： （1）將低溫球罐中的氣相介質(zhì)送往可接收裝置； （2）增加一套小型壓縮機(jī)系統(tǒng)。對于可接收裝置為兩套以上裝置， 當(dāng)一套檢修時(shí)， 可送往另一套裝置的情況， 采用第一種辦法； 對于只有一套接收裝置或

13、沒有接收裝置的情況， 可根據(jù)球罐介質(zhì)儲(chǔ)存量、介質(zhì)的特性， 綜合比較后確定采用何種辦法。 </p><p>　　五、乙烯臨時(shí)卸車系統(tǒng) </p><p>　　乙烯球罐開工置換一般有兩種形式： 一種是乙烯裝置開車后用裝置產(chǎn)生的乙烯氣體進(jìn)行置換；另一種是裝置未開工， 需用常壓低溫乙烯罐車中的乙烯對球罐進(jìn)行置換， 某蠟化計(jì)劃用球罐中乙烯返回乙烯裝置進(jìn)行倒開車， 因此， 球罐置換只能采用第二種方式。

14、</p><p>　　采用常壓低溫乙烯罐車對乙烯球罐進(jìn)行置換，需要設(shè)置一套卸車系統(tǒng)， 系統(tǒng)主要包括一臺(tái)乙烯卸車加壓泵和一套乙烯加熱器。由于乙烯球罐最低設(shè)計(jì)溫度為- 45℃ ， 而常壓下乙烯的最低溫度可達(dá)- 104℃ ， 因此， 卸車時(shí)，乙烯進(jìn)料的相態(tài)、溫度及球罐的壓力需要認(rèn)真匹配和協(xié)調(diào)， 保證球罐溫度不低于設(shè)計(jì)溫度， 球罐上、下部溫差小于40℃ ， 降溫速率為 ≤5℃ /h。 </p><p&

15、gt;　　某蠟化乙烯加熱器采用空氣加熱。設(shè)置三臺(tái)可串可并的空氣加熱器， 以適應(yīng)開工置換中的各種工況。空氣加熱器結(jié)構(gòu)簡單、投資較低。但空氣加熱受開車時(shí)氣溫、風(fēng)速等影響較大， 加熱器投用后極易表面結(jié)霜后失效， 出口溫度較難控制。這是今后設(shè)計(jì)中需要注意的問題， 建議采用可控?zé)嵩吹募訜岱绞健?</p><p><b>　　六、結(jié)語 </b></p><p>　　目前， 乙烯球

16、罐儲(chǔ)存在我國發(fā)展較快， 已有越來越多的煉油廠、化工廠正在建設(shè)或投用。某蠟化乙烯球罐于2011年3 月開始進(jìn)乙烯， 4 月上旬完成乙烯球罐的置換， 其系統(tǒng)完善， 包括了從開工進(jìn)料、儲(chǔ)存、氣化外送及乙烯氣體回收等設(shè)施， 至今已經(jīng)投運(yùn)一年， 運(yùn)行正常。為乙烯球罐及罐區(qū)的設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]

17、修淑英. 1000m3 鋼制乙烯球罐設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J] . 石化技術(shù)，2000. 7 （ 4） ： 236- 240. </p><p>　　[2]李偉. 大型乙烯球罐材質(zhì)的選用[J] . 甘肅科技， 2002，18 （ 9 ） ： 60- 63. </p><p>　　[3]竇萬波.我國乙烯球罐現(xiàn)狀及國產(chǎn)化中技術(shù)要點(diǎn)分析[ J]壓力容器， 2006， 23 （ 6） ： 39 - 42. &