一种带气化稳压系统的丙烯球罐

党慧娟，刘绍波，郭文倩，郝黎霞

（1.新疆国泰新华化工有限责任公司，新疆昌吉 831700；2.山西阳煤化工工程有限公司，山西太原 030021；3.中国五环工程有限公司 湖北武汉 430223）

随着石油化工、煤化工行业的迅猛发展，装置大型化已成发展趋势[1]，在丙烯、乙烯等物料的存储中球罐被大量使用，然而物料外送时，存在两方面的问题急需解决：

第一、从安全方面考虑存在突然打不上量的情况。在正常状态下，丙烯球罐内液体处于气液平衡的饱和储运状态[2]，但在连续向下游装置供料的情况下，由于装置内生产稳定的需要或容器内气体性质的不同工况，存在其他性质的液化烃或容器内含有大量的氮气工况，或长距离较远输送的情况下，存在不设置气相平衡管道的情况，当丙烯外输时，丙烯球罐内气相体积的变化率就会相当大，而储罐自身蒸发或外界的热量输入只有通过一段过程气液相才会逐渐趋向平衡状态，即球罐内气相空间的温度远小于液相温度，实际操作中丙烯球罐内的压力会持续降低，进而导致发生泵不上量的事故发生。

第二、从操作费用方面可以减少能源浪费，降低操作成本。丙烯球罐在正常储运状态下，罐内的气相空间的温度近似等于液相温度，故丙烯罐区设计时，通常是按照在最冷月平均温度下对丙烯输送泵的工艺计算[3]，大部分地区的最冷月平均温度都在0℃以下，如果据此计算输送泵的扬程，在其他环境温度（尤其是夏季）下外输时把丙烯送到界区时的压力比需求值高很多，会造成很大的能量浪费。在现有技术中，丙烯球罐区内所有球罐的气相平衡线相互连通[4]，但当储罐数量较少时（少于4台），尽管储罐间设置有气相连通管道，当泵连续出料或当夏天突然持续高强度降雨时，罐内压力也会出现快速降低的可能[5]，仍然存在泵不上量的安全隐患，同时也无法解决丙烯输送泵运营经济性问题。

本文以某项目的常温丙烯储运站（常温丙烯外输能力265m3/h）为依托，为了解决以上两个问题，对其进行技术改造，增加了一套气化稳压系统，同时解决了丙烯球罐送料时泵打不上量和操作成本高两个问题。

1 改造方案

1.1 建立流程

在采用气相连通方式的基础上，本文介绍一种能够解除丙烯输送泵不上量事故隐患且减少能耗、降低丙烯输送泵投资成本的带气化稳压系统的丙烯球罐。

这种带气化稳压系统的丙烯球罐，包括丙烯球罐和气化稳压系统，丙烯球罐具有液体出口和气体进口，气化稳压系统具有液相进口和气相出口，气相出口通过气相管道与丙烯球罐的气体进口连通，液体出口通过液体管道与液体进口连通，流程图见图1。

图1 带气化稳压系统的丙烯储罐流程图

1.2 流程简述

在丙烯进加热器的管道上设置一个调节阀和一个切断阀，调节阀根据加热器液位传感器的液位监测控制丙烯进料量，若液位升高时，逐步关闭液相丙烯进料调节阀。切断阀根据加热器低压蒸汽压力传感器的压力监测保障系统安全，当压力传感器检测压力高于设定值时，控制器连锁关闭丙烯进料切断阀。

在加热器上设置了温度传感器，用于检测气化稳压系统出口的丙烯气温度。若低于设定值，则温度控制器控制开启低压蒸汽调节阀，液相丙烯经气化稳压系统被加热至设定温度并气化后再送往丙烯球罐。

在丙烯球罐上设置了压力传感器，压力控制器是加热器温度DCS控制器串级控制的子控制回路，丙烯球罐压力控制器给加热器温度DCS控制器回路赋值，同时当丙烯球罐压力传感器检测压力低于设定值时，则丙烯球罐压力控制器开启加热器低压蒸汽切断阀。

丙烯球罐的气化稳压系统E1可以选择管壳式换热器换热，加热介质采用低压蒸汽，低压蒸汽走管程，丙烯走壳程。

2 投资与操作费用

从投资和操作费用两方面，比较本工艺和传统常温丙烯储运站工艺。

2.1 投资

从建设投资角度来说，增加丙烯气化稳压系统，丙烯输送泵的有效汽蚀余量就可以通过丙烯的气化量来进行调节而适当升高，降低了输送泵的安装要求，大幅降低了丙烯输送泵的投资成本，解决了丙烯输送泵选型的难题。

由于丙烯气化稳压系统的能力只需满足丙烯气体出口的体积不小于液相丙烯外输体积流量需求即可，常温下丙烯的气体密度较小，系统的热负荷很小，且由于气化稳压系统进出口温差较大，换热面积较小，因此增加的投资较丙烯外输泵节省的投资要低很多。

2.2 操作费用

当前述项目按照此技术方案改造后，在冬季输送泵运行时，通过气化器向球罐补充压力来保证介质输送到界区时的压力满足需求值，降低了丙烯输送泵的操作费用。

按照年操作时间4 000h计算，由于采用传统常温丙烯储运站工艺，丙烯输送泵很难保证工作于高效区，若采用本文提供工艺，丙烯输送泵的扬程至少可减少400m，设计流量150t/h，年操作费用可节省131万元左右；采用本文提供的工艺，项目所在地一般每年40d左右，丙烯气化系统需要满负荷运行，暂全年按满负荷运行考虑，每年需要消耗低压蒸汽约6 000t，年操作费用约108万元。

由以上可知，采用本文技术方案改造，不仅节约了投资成本，降低了操作费用，优化了常温丙烯储运流程，还解决了丙烯输送泵不上量的技术难题，保证了实际操作中丙烯输送泵的运行稳定性。

3 结论

设置气化稳压系统，丙烯输送泵的入口压力得以保障，泵的吸入压力减去对应温度下丙烯的饱和蒸汽压值将恒大于输送泵的有效汽蚀余量，解决了泵不上量的事故；同时丙烯输送泵的有效汽蚀余量也可以通过丙烯的气化量来进行调节而适当升高，降低了输送泵的安装要求，进而降低了丙烯输送泵的投资成本；最后在进行泵设计时，选择比最冷月平均温度高的温度来进行计算，降低了丙烯输送泵的扬程，在冬季输送泵运行时，通过气化器向球罐补充压力来保证介质输送到界区时的压力满足需求值，降低了丙烯输送泵的运营成本。

本文这种带气化稳压系统球罐主要解决了丙烯因易气化导致输出泵突然打不上量而导致安全隐患的问题，同时也降低了建设投资和操作费用。因此，这种带气化稳压系统球罐还可以用于与丙烯类似的极易气化物料（如乙烯、氧气、液氨等）的储运外送系统。