溫潤(rùn)娟，丁文瑤

（國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司煤炭工業(yè)技術(shù)研究院，寧夏 銀川 750411）

化工生產(chǎn)中，設(shè)備的材質(zhì)選型要嚴(yán)格根據(jù)輸送或儲(chǔ)存流體的介質(zhì)在溫度、壓力、抗腐蝕能力、承受應(yīng)力等方面全方位的考量，但在工藝運(yùn)行過程中，設(shè)備所用材料在不同的環(huán)境下仍可能產(chǎn)生一定的脆裂[1-2]，這對(duì)安全生產(chǎn)是一項(xiàng)重大隱患。引發(fā)脆裂的因素很多，如組織相變引起的脆裂，設(shè)備運(yùn)行過程中局部或全部腐蝕引發(fā)的脆裂，焊接加工引起的脆裂，設(shè)備內(nèi)部死角堵塞物引發(fā)的脆裂，設(shè)備局部處于脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域以下引發(fā)的脆裂[3]。化工設(shè)備運(yùn)行的良好性，必須關(guān)注脆裂問題。在煤化工領(lǐng)域，生產(chǎn)低碳烯烴是煤炭增值利用的主要方向。低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類物質(zhì)，在壓差過大的情況下，容易發(fā)生低溫韌脆轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)受到較大壓力沖擊時(shí)，低溫韌脆轉(zhuǎn)變部位存在崩裂風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)過程中，關(guān)鍵操作維護(hù)中需要嚴(yán)格地執(zhí)行設(shè)備防冷脆的操作管理，避免安全事故的發(fā)生。在煤基烯烴裝置中，所涉及到的低碳烯烴主要是C4以下產(chǎn)品，如乙烯、丙烯、LPG、燃料氣等。在裝置上凡涉及到此系列產(chǎn)品的輸送、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)等操作均需要重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備脆裂問題。本文針對(duì)寧煤烯烴裝置的設(shè)備、管道、閥門等防低溫脆裂問題，詳細(xì)梳理裝置易發(fā)生冷脆的系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)引物料、退料、排放、泄壓、降溫降壓等工藝運(yùn)行操作要點(diǎn)，為裝置的工藝安全管理提供一定的技術(shù)支持。

1 裝置易發(fā)生低溫冷脆的系統(tǒng)

在煤基烯烴裝置中，凡涉及到低碳烯烴的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、輸送、轉(zhuǎn)運(yùn)等均需要重點(diǎn)關(guān)注低溫脆裂的問題，主要涉及的系統(tǒng)有脫丙烷塔系統(tǒng)、脫乙烷塔系統(tǒng)、C3分離系統(tǒng)、C2分離系統(tǒng)、脫甲烷塔系統(tǒng)、冷烴收集罐系統(tǒng)、丙烯制冷及乙烯制冷系統(tǒng)。這些系統(tǒng)主要處理的物料為低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類，如乙烯、丙烯、LPG、燃料氣。此類物質(zhì)在常溫常壓下以氣態(tài)形式存在，在工藝操作上壓差過大易發(fā)生相變?cè)斐蓽囟韧蛔兊那闆r，就會(huì)引起設(shè)備發(fā)生低溫韌脆轉(zhuǎn)變。因此在倒換物料、裝置開車引物料，停車退料、泄壓過程均需要嚴(yán)格遵循物料特性，制定相應(yīng)的操作規(guī)定，加強(qiáng)工藝過程的安全管控，避免設(shè)備低溫脆裂事故的發(fā)生。

2 設(shè)備防冷脆操作要點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)工藝交出

針對(duì)低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類物料，在整個(gè)系統(tǒng)工藝交出時(shí)物料排放須嚴(yán)格控制降壓速度，避免降壓速度過快管線掛霜，材質(zhì)發(fā)生低溫韌脆轉(zhuǎn)變。工藝交出重要的三大操作為退料排放收集、系統(tǒng)泄壓、系統(tǒng)殘液退料。物料排放結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為檢查確認(rèn)各塔、罐、泵、換熱器等設(shè)備及各輸送管線低點(diǎn)導(dǎo)淋無液相。排放過程中降壓速度嚴(yán)格控制在0.01 MPa·min-1。物料排放后，在泄壓操作時(shí)應(yīng)遵循“先倒料后泄壓”的原則，盡可能的利用系統(tǒng)壓力將物料排放，同時(shí)烴類在泄壓時(shí)易揮發(fā)造成設(shè)備凍堵、冷脆，排盡后泄壓，減少排放量，減輕對(duì)周圍環(huán)境的影響。嚴(yán)禁物料未倒完就泄壓排放。退料、泄壓過程中現(xiàn)場(chǎng)操作人員加強(qiáng)對(duì)各塔、罐、換熱器、泵及管道巡檢，檢查設(shè)備及管道有無結(jié)霜現(xiàn)象，中央控制室人員密切監(jiān)控系統(tǒng)各溫度測(cè)點(diǎn)，嚴(yán)禁測(cè)點(diǎn)溫度低于5 ℃。發(fā)現(xiàn)異常情況現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)立即停止退料、泄壓，并通氮?dú)馓岣呦到y(tǒng)壓力防止丙烯、乙烯、LPG 等低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類氣化吸熱，引起設(shè)備材質(zhì)的低溫韌脆轉(zhuǎn)變，現(xiàn)場(chǎng)查明溫度異常原因并得以解決后方可繼續(xù)退料、泄壓操作。整個(gè)系統(tǒng)壓力泄至微正壓時(shí)，方可結(jié)束泄壓操作，防止塔器等設(shè)備因負(fù)壓損壞設(shè)備。冷烴收集罐是用于系統(tǒng)殘液排液的收集，收集罐在接收物料前應(yīng)先投用罐體伴熱，待罐體溫度達(dá)到25 ℃以上再開始接收物料。各系統(tǒng)向收集罐退料過程中，操作任務(wù)要密切監(jiān)控好罐體溫度，確保罐體溫度在0 ℃以上，避免管體材料的低溫冷脆風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 系統(tǒng)開車引物料

裝置開車過程為了節(jié)省開車及出合格產(chǎn)品時(shí)間，通常直接從罐區(qū)引物料至系統(tǒng)。為了避免低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類因壓力變化出現(xiàn)氣化造成設(shè)備的低溫冷脆的隱患發(fā)生，系統(tǒng)在引物料前，適當(dāng)?shù)臎_壓。目前，裝置上各系統(tǒng)開車需要引物料的主要涉及脫丙烷塔系統(tǒng)、C3分離塔系統(tǒng)、丙烯制冷系統(tǒng)、乙烯制冷系統(tǒng)。脫乙烷塔系統(tǒng)、C2分離系統(tǒng)、脫甲烷塔系統(tǒng)，所處理的物料為C1～C3組分，開車時(shí)無需單獨(dú)引物料，前系統(tǒng)開車正常后便可接料。

針對(duì)塔系統(tǒng)的開車引物料，首先要確認(rèn)系統(tǒng)具備開車引物料條件，同時(shí)聯(lián)系罐區(qū)確認(rèn)罐區(qū)具備送物料條件。對(duì)于脫丙烷塔和C3分離塔的開車，首先用罐區(qū)氣相丙烯對(duì)塔系統(tǒng)進(jìn)行置換氮?dú)夥呕鹁妗Ｖ脫Q結(jié)束后向系統(tǒng)充壓至1.0 MPa，此壓力下的丙烯溫度接近環(huán)境溫度。此時(shí)再向系統(tǒng)引液相丙烯或LPG，方可避免壓力變化引起的物料相變而造成的設(shè)備材質(zhì)低溫韌脆轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)引物料的量可以滿足系統(tǒng)的全回流操作，即可停止引物料操作。對(duì)于丙烯、乙烯制冷系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的材質(zhì)低溫性能均進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)選，因此在開車引物料時(shí)，引氣相物料沖壓至0.5 MPa，此時(shí)物料溫度接近0 ℃，嚴(yán)禁未經(jīng)沖壓引液相物料至系統(tǒng)。

2.3 裝置系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的機(jī)泵檢修

裝置運(yùn)行過程中，機(jī)泵檢修較為常見。輸送低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類的機(jī)泵檢修前的工藝交出也要密切關(guān)注退料過程中的底溫脆裂問題。退料過程的基本流程為：關(guān)閉檢修泵的進(jìn)出口手閥及泵最小流量線手閥；導(dǎo)通泵進(jìn)出口及泵體退料線盲板；打開泵進(jìn)出口及泵體退料線手閥退料泄壓。當(dāng)泵進(jìn)出口壓力低于0 ℃對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓時(shí)，打開泵入口手閥閥后低壓氮?dú)夤芫€，向泵體內(nèi)沖壓，防止泵體及退料線管道結(jié)霜導(dǎo)致設(shè)備管線冷脆。退料、泄壓過程中現(xiàn)場(chǎng)操作人員先對(duì)輸送流程上的設(shè)備、管線提前預(yù)冷，預(yù)冷的方法就是在流體輸送流程稍微過量一定時(shí)間，避免溫度變化過快、應(yīng)力過大而使材料或連接部位產(chǎn)生損壞的問題。在整個(gè)工藝操作過程中加強(qiáng)對(duì)泵體及退料線管道巡檢，檢查泵體有無結(jié)霜，若發(fā)現(xiàn)泵體結(jié)霜，立即關(guān)小或停止退料、泄壓。

3 結(jié)論

煤基低碳烯烴裝置，烯烴分離的流程較長(zhǎng)，基本涵蓋了所有的分離操作，如精餾、萃取、抽提、吸收、吸附、洗滌。低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類在退料、泄壓、引物料等重大操作可能存在設(shè)備、管線材質(zhì)的低溫韌脆。針對(duì)此問題，本文根據(jù)低沸點(diǎn)輕質(zhì)烴類的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系，重點(diǎn)提出退料過程中速度的把控、系統(tǒng)泄壓原則、塔系統(tǒng)開車引物料以及機(jī)泵檢修的操作要點(diǎn)，為裝置的工藝安全管理提供一定的技術(shù)支持。