煉化企業(yè)乙烯球罐設計分析

1、<p>　　煉化企業(yè)乙烯球罐設計分析</p><p>　　摘 要：根據(jù)某蠟化乙烯罐區(qū)的設計，從乙烯球罐的設計參數(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)的設計要點，提出設計應考慮的問題及建議。 </p><p>　　關鍵詞：球罐 乙烯 設計 </p><p>　　隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)步快速發(fā)展， 石油化工產(chǎn)品的消費量明顯提高， 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)的儲運罐區(qū)也由過去單一的常溫儲存形式， 發(fā)展為低溫和常溫混合儲存的形式。過去大型乙烯球罐受鋼材制造能力等因素限制， 多采用進口鋼材和設計。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)的設計也越來越多。 </p><p>　　一、乙烯球罐設計的參數(shù) </p&g

3、t;<p>　　低溫球罐最重要的設計參數(shù)是設計溫度和設計壓力。在儲存過程中， 盡管球罐有保冷設施，但總會吸收環(huán)境中的熱量使介質氣化， 導致球罐內的壓力升高， 因此， 低溫球罐的設計溫度和壓力需要根據(jù)球罐的材質、介質的性質及工藝要求綜合確定。國內現(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，設計溫度-31 （℃ ） 設計壓力（MPa）2.06；金三石化：操作溫度-30

4、（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.88，設計溫度-35 （℃ ） 設計壓力（MPa）2.16；揚子石化：操作溫度-30（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.88，設計溫度-35 （℃ ） 設計壓力（MPa）2.16；齊魯石化操作溫度-30（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.88，設計溫度-35 （℃ ） 設計壓力（MPa）2.16；大慶石化：操作溫度-27（℃ ）， 操作壓力（MPa）2.058，設計溫度-30 （℃ ） 設計壓力（MPa）2

5、.2；蘭州石化操作溫度-36（℃ ）， 操作壓力（MPa）1.67，設計溫度-40 （℃ ） 設計壓力（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℃， 設計溫度從- 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，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， 球罐設計壓力為2.16～2.2MPa。這主要是考慮乙烯

6、球罐低溫特性，使操作溫度有一個波動的范圍。 </p><p>　　乙烷球罐和乙烯球罐同屬易燃易爆介質低溫球罐， 但其操作工況與乙烯球罐不同， 單臺乙烷球罐沒有氣體連通及回收設施， 為更長久地穩(wěn)定控制， 減少排放， 設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計溫度-50℃ ， 設計壓力1.77MPa。 </p>

7、<p>　　二、乙烯球罐材料的選擇 </p><p>　　上世紀70年代， 我國先后引進了幾套乙烯裝置， 并引進了一些容積在1500m3左右的大型乙烯球罐， 當時， 主要是采用國外設計、制造球片，國內安裝。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計并制造出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)鋼材與進口鋼材并存的局面。本世紀， 隨著鋼廠生產(chǎn)能力的不斷擴大， 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)乙烯球罐的設計溫度要求， 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>　　國內低溫乙烯球罐設計溫度大多≤- 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 低溫乙烯球罐設計溫度- 45℃ ， 采用15MnN iNbDR 鋼板， 1500m3低溫乙烷球罐設計溫度- 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)儲存。當下游裝置需要時， 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， 乙烯蒸發(fā)器需要特殊設計。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會結冰，

11、影響介質的傳熱。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)器的設計壓力； 在同樣設計壓力的條件下， 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現(xiàn)低溫液態(tài)儲存。但不斷氣化的液化烴會使球罐壓力升高， 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送往可接收裝置； （2）增加一套小型壓縮機系統(tǒng)。對于可接收裝置為兩套以上裝置， 當一套檢修時， 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)球罐介質儲存量、介質的特性， 綜合比較后確定采用何種辦法。 </p><p>　　五、乙烯臨時卸車系統(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行置換， 某蠟化計劃用球罐中乙烯返回乙烯裝置進行倒開車， 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行置換，需要設置一套卸車系統(tǒng)， 系統(tǒng)主要包括一臺乙烯卸車加壓泵和一套乙烯加熱器。由于乙烯球罐最低設計溫度為- 45℃ ， 而常壓下乙烯的最低溫度可達- 104℃ ， 因此， 卸車時，乙烯進料的相態(tài)、溫度及球罐的壓力需要認真匹配和協(xié)調， 保證球罐溫度不低于設計溫度， 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。設置三臺可串可并的空氣加熱器， 以適應開工置換中的各種工況。空氣加熱器結構簡單、投資較低。但空氣加熱受開車時氣溫、風速等影響較大， 加熱器投用后極易表面結霜后失效， 出口溫度較難控制。這是今后設計中需要注意的問題， 建議采用可控熱源的加熱方式。 </p><p><b>　　六、結語 </b></p><p>　　目前， 乙烯球

16、罐儲存在我國發(fā)展較快， 已有越來越多的煉油廠、化工廠正在建設或投用。某蠟化乙烯球罐于2011年3 月開始進乙烯， 4 月上旬完成乙烯球罐的置換， 其系統(tǒng)完善， 包括了從開工進料、儲存、氣化外送及乙烯氣體回收等設施， 至今已經(jīng)投運一年， 運行正常。為乙烯球罐及罐區(qū)的設計積累了寶貴的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]

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