再脱式自动脱水器在液态烃罐区的应用与探讨

张宏亮（中国石油锦西石化公司）

再脱式自动脱水器在液态烃罐区的应用与探讨

张宏亮（中国石油锦西石化公司）

液化石油气罐区脱水操作是关键作业环节，也是事故易发环节。由于目前很多脱水作业还存在直排问题，不但增加作业风险，也不利于环境保护，而应用再脱式自动脱水器可以有效地解决上述问题。再脱式自动脱水器在不用其他动力的条件下自动脱除液化气储罐的沉降水，同时严密地将液化气封锁在储罐中，可以提高脱水过程的有效性、可靠性和安全性。再脱式自动脱水器性能稳定，维护方便，经济效益突出。

液化石油气 球罐区 自动脱水

1 背景

液化石油气（LPG），是以碳三、碳四烃类为主组成的碳氢化合物，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，常温常压下为气态，经压缩后成为液化气[1]。作为重要的燃料和化工原料，LPG在工业和日常生活领域使用广泛。而LPG易燃易爆的物化性质，也决定了其在生产、储存、运输和使用过程中存在危险性。作为火灾危险性甲A类危险化学品，LPG具有闪点低、爆炸下限低、引燃能量小、爆炸范围大等特点，而且气化后体积会迅速扩大250～350倍。LPG密度比空气大，易在低洼处积聚，或沿地表扩散，爆炸后会产生强大的冲击波和热辐射。回顾以往的事故案例，LPG的破坏力和造成的损失是巨大而惨重的。分析事故原因，几乎所有液化石油气事故都源于泄漏。造成储罐泄漏的原因很多，比如质量原因、设计不当、腐蚀破坏等，但绝大多数泄漏多发生在脱水阀部位，发生在脱水作业环节。由于液化石油气储罐的脱水排污阀处于储罐的最低部，最容易因水层沉积而冻裂，并且经常操作易损坏从而发生泄漏。储罐本体第一道法兰垫片，因未及时脱水而导致冬季冻裂，或因法兰垫片质量问题破裂造成泄漏。因此，加强液化石油气罐区管理，完善球罐脱水设备设施，在炼化企业的危险化学品管理中显得尤为重要。

2 项目实施的必要性

锦西石化公司的液态烃储存主要在调合车间的液化气罐区和丙烯罐区。共有球罐24座（其中3 000 m3罐2座，2 000 m3罐2座，1 000 m3罐7座，650 m3罐4座，400 m3罐9座），储存介质有液化气、丙烷、丙烯和拔头油。目前，除近几年建设投用的 807#、808#（2 000 m3）、828#（1 000 m3） 和809#、810#（3 000 m3）5座球罐有二次脱水罐外，其他罐脱水还沿用罐底部闸阀控制，脱下的残液直排到地面和室外。从员工操作和环境保护角度考虑，存在以下风险：

1）由于残液直排造成一定的液态烃挥发到大气中，在一定程度上造成大气、土壤等周边环境的破坏。

2）脱出的残液不能及时挥发，或受气压低等影响，造成罐区内液化气积聚，遇到明火、静电打火等，会酿成火灾、爆炸事故。

3）操作中由于风向变化，造成操作者中毒窒息、冻伤等危险。

在公司开展的危害因素识别与评价中，“球罐脱水直排”作为公司级重大危害因素被列入公司2010年隐患治理计划内。2010年初，引进四川某公司开发研制的CTS-YⅢ型再脱式液化气储罐自动脱水器2台，目前已在丙烯罐区安装并投入使用。

3 再脱式液化石油气储罐自动脱水器

3.1 工作原理

CTS-YⅢ型再脱式液化石油气储罐自动脱水器（图1），是针对液化石油气具有易燃易爆和气液相易变的特点，以及不能有任何泄漏的严格要求设计的自动脱水装置。该装置在不用其他动力的条件下自动脱除液化石油气储罐的沉降水，同时将液化石油气严密地封锁在储罐中，可以提高脱水过程的有

CTS-YⅢ型再脱式液化石油气储罐自动脱水器是将2个功能相同的液化石油气切水装置连接起来，组成1个统一的液化石油气储罐自动脱水器，使储罐中的沉降水经过连续2次分离沉降后再排出去，从而使排出水中的含烃量降到最低。脱水器实行2级脱水，具有2个自动阀门保护，确保储罐脱水的有效、可靠和安全，从而消除脱水直排带来的环境污染和安全隐患，减轻劳动强度，确保人身安全（表1）。

表1 CTS-YⅢ型再脱式液化石油气储罐自动脱水器性能技术参数

自动脱水器的工作原理（图2）为：

1）利用浮子重力和不同介质（液化石油气和沉降水）的浮力差作为动力，用杠杆原理放大作用力，使自动阀门开启和关闭。

2）利用联通器原理和U型管作用，控制液体流向，促进水和液化石油气迅速分离并形成高位水封，严密封闭液化石油气。

3）将2个功能相同的切水装置连接组合起来，使沉降水实现2次沉降分离，使排出水中的含烃量减到最低限度。

3.2 安装、使用与维护

CTS-YⅢ型再脱式液化石油气储罐自动脱水器安装比较简单，只要将脱水器进口a（图1）与储罐脱水口阀门连接，再连接好对应的蒸汽伴热出入口线。开启2级脱水器上方压力表，此时压力显示与储罐压力相等，检查脱水器各管口和密封无泄漏即可，见图3。

自动脱水器正常运行后，图3中的闸阀、排污阀、排水阀处于常开状态，旁通阀、通道阀关闭。储罐中的沉降水首先进入1级脱水器，当达到一定量后，浮子受浮力作用带动脱水器下方的启闭机构，水排入2级脱水器。此时，2级脱水器上方压力表指示的压力会从0上升至储罐压力约1/2左右。同样，当2级脱水器浮子动作后，水通过排水阀排出；随着自动脱水过程结束，压力表指示渐渐回到0。

使用和维护中需注意的问题如下：

1）长期运行中，在2级脱水器上部可能产生残留液化石油气积聚，压力表显示超出储罐压力的1/2。初期积聚可打开2级脱水器上部备用口螺塞，将积聚的气体排出壳体。

2）若发现压力表指示的压力升到储罐压力值，说明1级脱水器启闭机构关闭不严，液化气进入了2级脱水器上腔。此时，应关闭脱水器排水阀，打开1、2级脱水器间的回液通道阀，用储罐内的沉降水将2级脱水器内的液化石油气置换回储罐。此后，用旁通管进行人工脱水，并找厂家维护。

3）冬季须启动蒸汽伴热以防冻凝，同时注意保温。伴热温度要控制在5～30℃之间，伴热状态下脱水器与储罐间要保持畅通，严禁阀门关闭后憋压加热。

4）若储罐积垢较多，脱水器长期运行后需要定期排污。排污时首先关闭排水阀，用储罐内的沉积水置换掉1级脱水器内的液化石油气，再关闭进水口闸阀；然后打开排污阀，取下图1中温度计，从h口灌入清水，清洗完毕后再装好温度计和关闭排污阀，恢复常规运行状态。

4 自动脱水器应用效果分析

CTS-YⅢ型再脱式液化石油气储罐自动脱水器至投用以来，运行良好，基本解决了原来脱液带气的问题，提高了员工操作的安全系数，降低了劳动强度。主要有以下几项收益：

1）社会效益巨大。避免了以往脱水直排造成一定程度的环境污染。

2）安全效益突出。有效地削减了以往脱水直排造成的液态烃泄漏，并扩散、积聚造成事故的风险；避免了操作人员在脱水作业中受到中毒窒息、冻伤等伤害，从根本上消除了事故隐患。

3）经济效益明显。以往脱水直排只有见到气体才能判断积水是否脱净，势必造成一定损失。按照操作规程要求，每班都要脱2～3次水；如果每次脱水带出的液态烃以0.2 L计，1天按3个班次计算就有大约1.5 L，1年下来就会有超过540 L的液态烃损失，而这仅仅是1个储罐，足可见经济效益显著。

5 建议

再脱式液化气储罐自动脱水器的应用比较成功，但也有进一步完善的必要，因为经过脱水器的沉降水最后还是排放到罐区地面上，无论从环保角度还是从现场管理角度都不适宜。目前，公司已经将球罐脱液问题作为重大隐患立项整治。在整改方案中，在罐区外侧增设1座污水收集罐（50 m3），在新建和原有球罐上均加装2次脱水罐和自动脱水器（脱水器出口背压0.15 MPa）。当球罐进行脱水作业时，靠自动脱水器背压将含油污水送入污水收集罐，收集罐气相连接到火炬放空系统，液相经泵送入含油污水线上，经处理后达标排放。这样就形成了一个密闭脱水系统，更彻底地解决了问题。

[1]中国石油化工集团公司.炼油基础知识[M].北京:中国石化出版社,2009：61.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.011

张宏亮，1998年毕业于抚顺石油学院，工程师，全国注册安全工程师，从事安全技术工作，E-mail：zhl197438@163.com，地址：辽宁葫芦岛锦西石化公司调合车间，125001。

2011-08-16)