王興龍

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

線(xiàn)性低密度聚乙烯以其優(yōu)異的的耐寒能力、韌性、機(jī)械強(qiáng)度、可塑性等，廣泛應(yīng)用于日用品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和工業(yè)等領(lǐng)域，線(xiàn)性低密度聚乙烯的生產(chǎn)能力也日漸成為衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的指標(biāo)之一。Univation公司的UNIPOL氣相聚乙烯工藝技術(shù)自1984年引入大慶石化以來(lái)，該工藝以其簡(jiǎn)潔的流程、溫和的操作條件和較低的能耗越來(lái)越受到工廠客戶(hù)的歡迎，目前該工藝方案廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的煉化公司。本文是基于作者承擔(dān)的某線(xiàn)性低密度聚乙烯裝置設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表服務(wù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化思考和總結(jié)。

1 檢修通道設(shè)計(jì)優(yōu)化

低密度聚乙烯裝置根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，分為原料精制、原料脫氣、聚合、造粒、排放氣回收、摻混和包裝等單元，單元之間管線(xiàn)通過(guò)管廊布置連通。其中造粒是廠房結(jié)構(gòu)，原料精制、原料脫氣、聚合、排放氣回收和管廊均是鋼結(jié)構(gòu)框架，框架之間均未設(shè)置連同平臺(tái)。在建設(shè)階段，施工人員進(jìn)行電纜、橋架和管線(xiàn)的施工布置，框架支架缺少連通平臺(tái)，導(dǎo)致施工人員布置相鄰框架的管線(xiàn)、橋架和電纜時(shí)，需要先下到地面，再?gòu)南噜徔蚣艿呐捞萆先ナ┕?，給施工人員增加了諸多不便。項(xiàng)目運(yùn)行階段，工藝操作人員和檢修人員，根據(jù)工藝需要檢修時(shí)，框架之間缺少平臺(tái)，也造成做多不便。

圖1 裝置布置圖

在進(jìn)行裝置布置的時(shí)候，應(yīng)從工藝操作人員和檢修人員的角度，充分考慮操作和檢維修需求，注意框架之間平臺(tái)的設(shè)置。原料精制與主管廊、聚合框架與主管廊、排放氣框架與主管廊等框架之間應(yīng)加連通平臺(tái)。

2 吊車(chē)梁及附近管道布置優(yōu)化

吊車(chē)梁用于設(shè)備封頭及其設(shè)備部件、管線(xiàn)或者閥門(mén)等部的吊裝，石化裝置有嚴(yán)格的操作規(guī)程，對(duì)于一定口徑的設(shè)備、管線(xiàn)和閥門(mén)等檢修搬運(yùn)，嚴(yán)禁操作人員人工手動(dòng)吊裝和搬運(yùn)，需通過(guò)吊車(chē)梁等工具吊裝和搬運(yùn)。對(duì)于裝置框架，空間狹小，設(shè)備、管線(xiàn)布置密集，更需要合理設(shè)計(jì)布置吊車(chē)梁。

圖2 吊車(chē)梁

圖2吊車(chē)梁用于下邊管線(xiàn)和閥門(mén)等的吊裝，并結(jié)合地面上的吊裝設(shè)備將其搬運(yùn)到地面指定的檢修區(qū)域?？蚣苤泄芫€(xiàn)、吊車(chē)梁和設(shè)備布置密集，吊車(chē)梁兩側(cè)管線(xiàn)距離較近，吊裝設(shè)備封頭并運(yùn)到框架邊時(shí)極易碰到吊車(chē)梁兩側(cè)的管線(xiàn)。在這極密集的空間內(nèi)，在管線(xiàn)上合理設(shè)置可拆卸法蘭，在設(shè)備檢修時(shí)，拆卸掉阻礙吊裝路徑的管線(xiàn)、閥門(mén)等。

吊車(chē)梁的布置要充分考慮設(shè)備的布置，管線(xiàn)的布置在滿(mǎn)足工藝要求的基礎(chǔ)上，要充分考慮設(shè)備的吊裝檢修空間。框架上吊車(chē)梁宜布置在框架高層，能充分利用高層的吊車(chē)梁吊裝檢修框架下面一到多層的設(shè)備、閥門(mén)和管線(xiàn)等。

3 三乙基鋁焚燒坑設(shè)計(jì)優(yōu)化

三乙基鋁作為聚合反應(yīng)的催化劑，化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，遇水、空氣等即可發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，可對(duì)人、設(shè)備等造成損傷。因此，密封罐超壓通過(guò)呼吸閥釋放出的烷基鋁、管線(xiàn)泄露釋放出的三乙基鋁必須引到專(zhuān)門(mén)的焚燒坑內(nèi)焚燒處理。焚燒坑基礎(chǔ)和坑壁需要進(jìn)行防滲處理，另外進(jìn)行阻燃防火處理。應(yīng)避免形成密閉空間，以免三乙基鋁在密閉空間內(nèi)與坑內(nèi)的濕氣發(fā)生反應(yīng)，瞬間釋放出大量氣體，形成爆炸危險(xiǎn)。

焚燒坑設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮三乙基鋁的特殊性質(zhì)，主要考慮以下幾點(diǎn)：

1)應(yīng)避免雨水和地面的積水進(jìn)入焚燒坑內(nèi)；

2)應(yīng)避免形成密閉空間；

3)焚燒坑不僅用于收集密封罐內(nèi)的三乙基鋁，廠房?jī)?nèi)積累的污水也會(huì)排往焚燒坑，應(yīng)允許操作人員及時(shí)觀察坑內(nèi)是否積水；

4)應(yīng)有合理的排水方案；

5)焚燒坑內(nèi)的有效容積應(yīng)能不低于一個(gè)三乙基鋁鋼瓶的容積。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)以上各點(diǎn)，合理布置焚燒坑的位置，合理選擇其相對(duì)于風(fēng)向和工藝裝置的方位。宜將焚燒坑設(shè)置在半開(kāi)放式廠房?jī)?nèi)，既能滿(mǎn)足遮雨效果，又能滿(mǎn)足操作需求，或者在設(shè)置廠房受限時(shí)，設(shè)置大小和高度合適的蓋板。烷基鋁廠房?jī)?nèi)的地面亦應(yīng)高處周?chē)孛?，以免雨水流入?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)設(shè)置坑內(nèi)積水報(bào)警系統(tǒng)以及排水系統(tǒng)。應(yīng)注意焚燒坑內(nèi)污水嚴(yán)禁排入裝置內(nèi)的生產(chǎn)污水和雨水管網(wǎng)。

圖3 焚燒坑

圖3焚燒坑的問(wèn)題有兩點(diǎn)：a) 蓋板的設(shè)計(jì)并不能完全遮擋雨水進(jìn)入焚燒坑；b)焚燒坑內(nèi)沒(méi)有設(shè)置積水報(bào)警系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。

4 環(huán)保方案優(yōu)化

GB31572-2015[1]規(guī)定了合成樹(shù)脂工業(yè)企業(yè)和生產(chǎn)設(shè)施的水污染物和大氣污染物的排放限制和監(jiān)測(cè)、監(jiān)督要求。GB31572-2015規(guī)定開(kāi)口閥和開(kāi)口管線(xiàn)排放的揮發(fā)性有機(jī)物等應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)和控制，而且該標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)要求檢測(cè)的樹(shù)脂顆粒種類(lèi)規(guī)定了詳細(xì)的清單，新建企業(yè)從2015年7月日起和現(xiàn)有企業(yè)從2017年7月1日起應(yīng)嚴(yán)格按照該標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)和監(jiān)督管理。設(shè)計(jì)人應(yīng)根據(jù)GB/T 16157-1996[2]在管線(xiàn)等固定的大氣顆粒污染源設(shè)置采樣口，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)采樣口的設(shè)置有嚴(yán)格的規(guī)定。

由于行業(yè)的特殊性，煉化裝置尤其是聚烯烴裝置內(nèi)分布大量的開(kāi)口閥和開(kāi)口管線(xiàn)、設(shè)備等，間歇或者連續(xù)往大氣排放物污染性氣體和顆粒污染物，聚乙烯裝置更不例外。裝置在審批階段，完成了環(huán)境專(zhuān)篇的編制，針對(duì)裝置內(nèi)的主要污染物也進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定。裝置的工藝、管道和設(shè)備等的設(shè)計(jì)應(yīng)充分遵守GB31572-2015、地方環(huán)境規(guī)定和環(huán)境專(zhuān)篇等。聚乙烯裝置的設(shè)計(jì)也充分考慮了工藝特點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)方充分溝通運(yùn)營(yíng)方和環(huán)保部門(mén)，不再對(duì)裝置內(nèi)的間歇性排放大氣污染的閥門(mén)和管線(xiàn)等設(shè)置檢測(cè)口等。本裝置主要的連續(xù)排放源有，粉料緩沖料斗、添加劑緩沖料斗、TALC緩沖料斗、混煉機(jī)進(jìn)料料斗、顆粒干燥器、粉料存儲(chǔ)倉(cāng)和除塵器等。根據(jù)GB31572-2015，本裝置連續(xù)排放源排放筒高度應(yīng)進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)，且至少不低于15 m。

裝置內(nèi)固定污染源排放管道采樣口的設(shè)置，應(yīng)該避開(kāi)彎頭、異徑管等流體急劇變化的部位，采樣口距離變徑和變向管徑的距離應(yīng)該滿(mǎn)足GB/T 16157-1996的要求。設(shè)計(jì)人應(yīng)該根據(jù)管線(xiàn)介質(zhì)、溫度、壓力等，設(shè)置合理的、可接近的采樣口，如圖4，正壓高溫和有毒氣體的應(yīng)設(shè)置閘板閥。注意區(qū)分圓形管道和方向管道采樣口位置和數(shù)量的要求，設(shè)計(jì)人注意采樣口的操作便捷性，如果采樣口位置不易靠近，應(yīng)設(shè)置大小合適的采樣平臺(tái)，平臺(tái)面積不應(yīng)小于1.5 m2， 部分采樣口操作空間受限，可以以活動(dòng)平臺(tái)代替。

圖4 采樣口

5 軟閥座閥門(mén)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

圖5 反應(yīng)器E口

反應(yīng)器E口(圖5)為引壓口，為T(mén)型結(jié)構(gòu)，法蘭口連接反應(yīng)器口，T型兩端分別連接手鉆和反吹線(xiàn)、CO系統(tǒng)。因反應(yīng)器內(nèi)的粉料容易集聚在反應(yīng)器口，導(dǎo)致T型件堵塞。反應(yīng)器口直通端應(yīng)設(shè)置可拆卸連接，在管件堵塞時(shí)，連接一鉆頭，可手動(dòng)疏通積料。為了方便操作，可設(shè)置螺紋連接的切斷閥。根據(jù)專(zhuān)利商要求，切斷閥應(yīng)為螺紋連接的球閥，而為了保證中低壓和低溫操作條件下閥門(mén)密封性，球閥應(yīng)為軟密封球閥(密封材料建議為加強(qiáng)的PTFE)。為了保證兩端螺紋連接的球閥在安裝手鉆，手動(dòng)疏通時(shí)不會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)從反應(yīng)器T型件上脫落，設(shè)計(jì)人要求閥門(mén)與T型件連接端密封焊，而為了不讓焊接操作影響軟閥座的密封性，要求施工單位在密封焊之前拆卸掉閥座等。

根據(jù)施工單位的反饋，難以保證閥門(mén)現(xiàn)場(chǎng)拆卸之后再重新組裝的密封性，而閥門(mén)供貨廠家也反饋難以保證返廠密封焊之后的閥門(mén)跟出廠后的密封性。

設(shè)計(jì)應(yīng)在滿(mǎn)足專(zhuān)利商要求的基礎(chǔ)上，充分考慮安全生產(chǎn)要求，在閥門(mén)與T型件的連接問(wèn)題上，應(yīng)充分考慮施工可行性。設(shè)計(jì)方可要求閥門(mén)出廠時(shí)一端帶100 mm長(zhǎng)袖管，與反應(yīng)器E口T型件改為焊接連接。閥門(mén)另一端依然保持螺紋連接，方便鉆頭使用。

6 結(jié)束語(yǔ)

工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中并不能完全理解檢維修和操作人員的需求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分與檢維修和操作人員溝通，充分把握裝置的工藝可行性和安全生產(chǎn)要求，才能保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行，提高裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。