趙繼偉+王玥陽

摘要：本文分析了乙烯在儲(chǔ)存運(yùn)輸過程中的問題，介紹了乙烯的幾種貯存方式（加壓法、低溫法、鹽洞貯存法）。重點(diǎn)對低溫乙烯貯存工藝的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：低溫乙烯；貯存；關(guān)鍵技術(shù)

一、前言

眾所周知在石油化工行業(yè)中，乙烯是最重要的基礎(chǔ)有機(jī)原料之一，目前約有75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯來生產(chǎn)，主要用于生產(chǎn)聚乙烯、環(huán)氧乙烯/乙二醇、二氯乙烷/氯乙烯、苯乙烯等多種重要的有機(jī)化工原料和聚合物。在化工生產(chǎn)過程中，為了避免對下游加工產(chǎn)品的影響，在新建大型乙烯工廠的同時(shí)，往往建設(shè)相當(dāng)規(guī)模的乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，從而利用碼頭或槽車進(jìn)行裝卸，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)市場需求流通乙烯，互相調(diào)節(jié)。低溫存儲(chǔ)法在近些年來因儲(chǔ)存壓力低和安全性好而得到了大量的運(yùn)用。

二、乙烯儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)母艣r

2.1儲(chǔ)存方式

乙烯是石油化工最基本原料之一，面對市場需求的增加，使得乙烯的儲(chǔ)存運(yùn)輸任務(wù)十分艱巨，如何解決在儲(chǔ)運(yùn)過程中的高能耗，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)乙烯的物理性質(zhì)，乙烯的儲(chǔ)存方式通常為高壓下常溫儲(chǔ)存，或者在液態(tài)下常壓低溫儲(chǔ)存。低溫儲(chǔ)存有規(guī)模大，便于運(yùn)輸、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢，因而得到了廣泛的應(yīng)用。低溫儲(chǔ)罐有單包容、雙包容和全包容等形式，全包容儲(chǔ)罐能單獨(dú)盛裝內(nèi)罐泄漏的低溫乙烯，因此不需要另外設(shè)置防火堤，日前新建低溫乙烯儲(chǔ)罐中小容量儲(chǔ)存常采用單包容，大容量儲(chǔ)存多為雙包容和全包容儲(chǔ)罐，因全包容儲(chǔ)罐更加安全穩(wěn)定、節(jié)能、占地少等優(yōu)點(diǎn)，隨著國外技術(shù)的引進(jìn)在新建項(xiàng)目中正逐步推廠應(yīng)用。

2.2儲(chǔ)存運(yùn)輸過程中的問題

乙烯在低溫（-104℃）下儲(chǔ)存運(yùn)輸，如果儲(chǔ)罐和管道保冷措施不好，外界熱量容易侵入液相乙烯容易氣化，通過對目前低溫乙烯儲(chǔ)存的實(shí)際操作數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，乙烯日蒸發(fā)率為0.08%-0.108%之間，再液化回收該部分乙烯耗能巨大，同時(shí)對系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成一定威脅；進(jìn)一步做好保冷技術(shù)，并回收利用輸送過程的冷、熱能，成為主要攻克方向，下面以寧波瑞福特低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)作為例證，針對低溫儲(chǔ)運(yùn)出現(xiàn)的問題采取了哪些新設(shè)備、新技術(shù)、新材料進(jìn)行逐一介紹，可為以后的工程項(xiàng)目起到參考作用。

三、乙烯的幾種貯存方式

3.1加壓法

3.1.1工藝流程

乙烯分離流程中如采用高壓乙烯精餾方案時(shí)，一般由乙烯精餾塔的側(cè)線采出液態(tài)乙烯（2.0MPa、-30℃左右）可以直接輸送至球罐貯存，球罐內(nèi)的液態(tài)乙烯經(jīng)乙烯產(chǎn)品泵加壓、加熱汽化和過熱后送出。

正常操作時(shí)，球罐因冷損失蒸發(fā)的氣體通過氣相管線返回乙烯精餾塔。在乙烯裝置停產(chǎn)時(shí)，氣化的乙烯放入火炬系統(tǒng)。送至乙烯裝置的下游加工裝置，乙烯一般在常溫氣態(tài)下用臂線輸送。一般用丙烯冷劑或甲醇進(jìn)行加熱和汽化操作。

3.1.2儲(chǔ)存設(shè)備

貯存乙烯采用的容器主要是球罐。與圓筒形立式或臥式貯烯罐比較，在相同的壓力和直徑下，球罐的受力情況最好，鋼材消耗量也較小。此外，球罐還具有占地面積較小，維護(hù)簡單，土建工程量小等優(yōu)點(diǎn)。

球罐的材質(zhì)在很大程度上決定了球罐貯存乙烯的先進(jìn)性，國內(nèi)過去一般進(jìn)口國外板材（如LT_50-V-40G等），現(xiàn)在也可以采用國產(chǎn)板材（如CF-62鋼等），做到選材國產(chǎn)化。

3.2低溫法

3.2.1工藝流程

乙烯低溫貯存的操作條件是：操作壓力接近常壓，操作溫度略低于常壓沸點(diǎn)（-103.8℃）。為處理界外輸送來的高壓乙烯產(chǎn)品，回收由于外界熱量或其它能量導(dǎo)入引起的貯存罐內(nèi)少量乙烯的蒸發(fā)。低溫法貯存乙烯需建設(shè)一套較加壓法復(fù)雜的完整工藝流程。由乙烯精餾塔的送來的液態(tài)乙烯經(jīng)過預(yù)處理進(jìn)入低溫貯罐貯存，罐內(nèi)的液態(tài)乙烯經(jīng)乙烯產(chǎn)品泵加壓，加熱汽化和過熱并回收冷量后送出至下游用戶。

正常操作時(shí)，低溫貯罐因冷損失蒸發(fā)的氣體通過乙烯壓縮機(jī)加壓，再經(jīng)過制冷機(jī)提供的冷劑冷凝冷卻。最終被回收回到低溫貯罐在事故時(shí)，氣化的乙烯放入火炬系統(tǒng)。過去普遍認(rèn)為，低溫乙烯貯存技術(shù)復(fù)雜，自動(dòng)化水平要求高，實(shí)際上自1966年提出低溫常壓貯存這項(xiàng)技術(shù)以來，低溫貯存液化氣產(chǎn)品，在LNG及合成氨工業(yè)中運(yùn)用非常廣泛，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，利用低溫貯存技術(shù)儲(chǔ)存乙烯也被人們逐步接受。

3.2.2主要設(shè)備

低溫乙烯貯罐：一般為耐低溫金屬壁殼圓形拱頂罐。由耐低溫合金鋼制成（一般為9%Ni鋼），罐外使用高效絕熱材料保冷，最大限度降低冷損。減少系統(tǒng)的能耗。其他設(shè)備：由于低溫法工藝需要，因此還需要乙烯蒸汽壓縮機(jī)、冷凍壓縮機(jī)組、換熱器、安全火炬、分離罐等設(shè)備。

3.3鹽洞貯存乙烯

上世紀(jì)七十年代石油危機(jī)后，美國從其戰(zhàn)略儲(chǔ)備的要求出發(fā)，采用了鹽洞貯存技術(shù)，在美國本土合適的地區(qū)建成地下鹽洞數(shù)十個(gè)，用于貯存石油、石油液化氣、乙烯、乙烷、天然氣等戰(zhàn)略物資。據(jù)報(bào)道鹽洞深度一般在900-1500m之間l，乙烯貯存壓力為10-12MPa。乙烯由壓縮機(jī)送入鹽洞貯存，使用時(shí)，由鹽洞中送出的乙烯需要經(jīng)過分離罐分離水份，再經(jīng)干燥后輸送到用戶。

四、低溫乙烯貯存工藝關(guān)鍵技術(shù)

低溫乙烯貯存工藝在低溫常壓下貯存，由于壓力低，貯罐可以做得很大，符合大型化遠(yuǎn)距離的貯運(yùn)需求。但其配套設(shè)施較多，含有至少五個(gè)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)雖相對獨(dú)立，但協(xié)調(diào)運(yùn)作，其中的關(guān)鍵技術(shù)決定了低溫乙烯貯存工藝的廣泛運(yùn)用。（1）貯罐的保冷。低溫乙烯貯罐內(nèi)部溫度為-104℃，與罐外形成約130℃的溫差，使環(huán)境的熱量能較大速度地導(dǎo)入罐內(nèi)，導(dǎo)致乙烯大量汽化。汽化的乙烯若直接排往焚燒系統(tǒng)，將造成乙烯產(chǎn)品的嚴(yán)重浪費(fèi)：若冷凝回收，則需要更大功率的壓縮機(jī)、更大流量的冷卻劑，增加能耗若留在貯罐內(nèi)不外排，則抬升罐內(nèi)壓力，存在破壞罐體、乙烯大量泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。（2）液態(tài)乙烯管線的保冷。低溫液態(tài)乙烯存在于卸車管線與罐底出液管線里。卸車管線從槽車卸料口至罐頂進(jìn)液口，出液管線從罐底出液口至輸送泵入口。卸車壓力為0.6Pa，若保冷不好，卸車管線可能形成氣液兩相流，加上卸車點(diǎn)至貯罐進(jìn)液口距離較遠(yuǎn)，壓降較大，可能導(dǎo)致無法卸車的狀況。出液管線為輸送泵的入口管線，若因保冷不好而使液相中存有氣體，可能出現(xiàn)“氣縛”現(xiàn)象，減低輸送效率，甚至無法輸送乙烯。兩根管線采用了真空管絕熱技術(shù)，即工藝管道外套一較大管道，夾層抽真空，并填塞部分絕熱材料。此技術(shù)利用了真空具有低導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn)，將管內(nèi)和環(huán)境絕熱。（3）節(jié)能器的設(shè)置。節(jié)能器為板式換熱器，其間冷熱乙烯進(jìn)行熱量交換，如圖2所示。由于汽化外輸?shù)囊蚁┝髁窟h(yuǎn)遠(yuǎn)大于罐頂汽化的乙烯氣體量，故理論上不需要開啟冰機(jī)制冷系統(tǒng)以冷卻乙烯氣體。節(jié)能器的設(shè)置，充分利用了系統(tǒng)富足的冷量，一方面可節(jié)約冰機(jī)制冷系統(tǒng)的能耗，另一方面可以減少乙烯汽化器中低壓蒸汽的使用量，對降低整套系統(tǒng)的運(yùn)行成本具有重要作用。節(jié)能器本身僅是普通的換熱器，但其可能決定工藝技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性。

五、結(jié)語

低溫儲(chǔ)存乙烯技術(shù)的真正優(yōu)勢在于完成相同的儲(chǔ)運(yùn)任務(wù)，儲(chǔ)罐的體積小于其他方法。因此，只要采取合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和保冷方法，儲(chǔ)罐就可以安全平穩(wěn)運(yùn)行，從而在整體上降低乙烯成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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