關(guān)于低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)流程節(jié)能優(yōu)化的相關(guān)研究

于海鵬

【摘 ?要】乙烯屬于石油化工領(lǐng)域當(dāng)中極為關(guān)鍵的一項(xiàng)原料，大概75%的石油產(chǎn)品均是通過(guò)乙烯加工出來(lái)的。對(duì)于低溫乙烯來(lái)講，做好運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中的節(jié)能優(yōu)化，可更好的提高乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的安全與效益。由此，本文對(duì)低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)流程節(jié)能優(yōu)化方面展開(kāi)了深入的研究，希望給低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)流程節(jié)能方面提供一些建議。

【關(guān)鍵詞】低溫乙烯;儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng);節(jié)能優(yōu)化

現(xiàn)階段乙烯在石油領(lǐng)域中非常的重要，是生產(chǎn)石油關(guān)鍵的原料，因?yàn)榈蜏匾蚁┮话愣际且簯B(tài)的，所以低溫乙烯的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程都是在乙烯的沸點(diǎn)溫度以及常壓下進(jìn)行的。由于乙烯的溫度較低，為保障儲(chǔ)存的安全性，應(yīng)使用厚壁的儲(chǔ)罐來(lái)儲(chǔ)運(yùn)乙烯，同時(shí)還應(yīng)使用大容量的儲(chǔ)罐，這樣才能更好的遠(yuǎn)距離儲(chǔ)運(yùn)。由此使得目前大容量的乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)被大規(guī)模的使用，對(duì)其節(jié)能優(yōu)化方面進(jìn)行研究是非常有必要的。

一、絕熱方面

（一）低溫乙烯儲(chǔ)罐

對(duì)于低溫乙烯儲(chǔ)罐來(lái)說(shuō)，其屬于低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的設(shè)施。低溫乙烯的儲(chǔ)存狀態(tài)均是液態(tài)的，溫度為-102℃，儲(chǔ)罐的內(nèi)溫與外溫的溫差特別大，必須重視保冷設(shè)計(jì)，以降低冷損失、能耗量，確保安全儲(chǔ)運(yùn)。現(xiàn)階段低溫乙烯儲(chǔ)罐最為常見(jiàn)的就是雙層壁平底罐，此罐的內(nèi)部是耐低溫的鎳鋼以及不銹鋼;其外部是低合金鋼;其結(jié)構(gòu)是樁柱架空通風(fēng)式;內(nèi)罐罐底部是通過(guò)泡沫玻璃來(lái)絕熱并支承;罐壁的夾層是依靠珠光砂與彈性玻璃棉來(lái)進(jìn)行絕熱的;吊頂是依靠玻璃纖維以及礦棉來(lái)進(jìn)行絕熱的，這就在很大程度上降低了冷損和系統(tǒng)的耗能損失。

（二）低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

對(duì)于低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注這幾方面內(nèi)容：保冷材料的選擇、保冷計(jì)算、計(jì)算法。首先，保冷材料的選擇，為降低冷損，一般低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)都應(yīng)用的是高度絕熱的材料以及適當(dāng)?shù)谋＠浜穸?。其中，絕熱材料主要包括：聚氨脂泡沫塑料（PUR）、泡沫玻璃和三聚酯（PIR），這些材料具有絕熱程度強(qiáng)、容重小、防潮以及抗燃的功效，它們主要被應(yīng)用于設(shè)施的保冷。由于泡沫玻璃的抗壓能力極強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生形變，而且還不吸收水、抗燃、安全節(jié)能，所以被主要用來(lái)做儲(chǔ)罐罐底以及管道的保冷。對(duì)于PUR來(lái)說(shuō)，其溫度是-65℃之上，其價(jià)格比PIR以及泡沫玻璃的要低，所以被用來(lái)做低溫乙烯管道雙層異材保冷的外層，這樣能夠降低導(dǎo)熱的系數(shù)以及成本，同時(shí)減少投資，其內(nèi)層使用PIR或者泡沫玻璃，以加大耐低溫的屬性。其次，保冷計(jì)算，通常保冷層的厚度不僅會(huì)影響到管道的保冷程度，還會(huì)影響到裝置的穩(wěn)定性，因此應(yīng)針對(duì)不同的環(huán)境來(lái)選取合理的保冷計(jì)算法。1.表面溫度法。此方法主要用于保冷層的外溫大過(guò)露點(diǎn)的溫度，其能夠有效避免保冷層的外部發(fā)生凝露，從而造成保冷層的外部對(duì)空氣的放熱性能變大的情況發(fā)生，一般保冷層的外部溫度應(yīng)該高于當(dāng)?shù)芈饵c(diǎn)溫度的1-3℃。2.最大允許冷損量法。此方法主要用于長(zhǎng)距離儲(chǔ)運(yùn)低溫乙烯，其能夠有效避免由于長(zhǎng)距離輸送而造成的外部熱量進(jìn)到管道中，導(dǎo)致介質(zhì)因?yàn)樯郎囟a(chǎn)生氣化，該方法應(yīng)按照管道的長(zhǎng)度以及最大允許冷損量來(lái)設(shè)計(jì)保冷的厚度，同時(shí)借助表面溫度法實(shí)施計(jì)算，讓外層的溫度大過(guò)露點(diǎn)溫度。3.經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算法。為降低冷損，同時(shí)得到經(jīng)濟(jì)的成效，應(yīng)采取經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算法。

二、低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)流程節(jié)能優(yōu)化

（一）低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)流程

對(duì)此流程來(lái)說(shuō)，低溫液態(tài)乙烯通過(guò)管道輸送到儲(chǔ)罐當(dāng)中，儲(chǔ)罐里的低溫乙烯借助輸送泵加壓，隨后進(jìn)入到汽化器中進(jìn)行加熱與汽氣化，乙烯汽氣化完成后再通過(guò)管道輸送至下游的用戶裝置中。在儲(chǔ)存的過(guò)程中，為保持儲(chǔ)存罐的壓力與溫度，儲(chǔ)罐內(nèi)氣相的乙烯經(jīng)壓縮機(jī)壓縮之后進(jìn)入乙烯冷凍機(jī)組進(jìn)行冷凝，冷凝后的乙烯凝液通過(guò)節(jié)流閃蒸分離后液相的乙烯通過(guò)管道輸送至低溫乙烯儲(chǔ)存罐中。

（二）乙烯換熱器

正常情況下，在乙烯通過(guò)管道到達(dá)下游用戶的過(guò)程中，必須進(jìn)行加熱使其汽化，而乙烯儲(chǔ)罐中的BOG需經(jīng)過(guò)與制冷劑機(jī)組內(nèi)的制冷劑丙烯換熱后冷凝液化，所以可以通過(guò)以下優(yōu)化，達(dá)到乙烯儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)節(jié)能的目的，具體的流程為：將乙烯壓縮機(jī)壓縮之后的乙烯BOG氣體和低溫乙烯儲(chǔ)罐外送的液相乙烯在乙烯換熱器里換熱冷凝，然后使用乙烯凝液罐進(jìn)行收集后輸送至低溫乙烯儲(chǔ)罐中，以減少損耗。

（三）空溫式乙烯汽化器

與上述相同，在乙烯通過(guò)管道到達(dá)下游用戶的過(guò)程中，必須進(jìn)行加熱使其汽化，其中乙烯汽化器就是蒸汽的熱源，許多蒸汽的消耗就是低溫乙烯系統(tǒng)耗能形式之一，所以應(yīng)借助空溫式乙烯汽化器來(lái)進(jìn)行加熱氣化，代替以往用蒸汽加熱氣化的形式，這樣能夠有效節(jié)能。對(duì)于乙烯輸送泵加壓過(guò)程來(lái)說(shuō)，其流量應(yīng)為17t/h，壓力應(yīng)為3.3MPa，溫度應(yīng)為-104℃，進(jìn)入空溫式乙烯汽化器中，此過(guò)程分成兩段：汽化段與加熱段，分為三組，即A、B、C，一組6臺(tái)，汽化段的出口溫度是-9.3℃，采用循環(huán)切換A、B兩組汽化器，其切換頻率是6-8h，C組是加熱段，持續(xù)的運(yùn)行。冬天由于溫度低而影響換熱的效率，所以應(yīng)在汽化器之后安裝加熱器，同時(shí)空溫式乙烯汽化器還要有通風(fēng)的設(shè)置，通風(fēng)裝置較占地方，但是相比于直接應(yīng)用乙烯汽化器，還是會(huì)節(jié)省相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用，這就充分體現(xiàn)出了空溫式汽化器節(jié)約優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)。

三、總結(jié)

通過(guò)上述內(nèi)容我們可知：低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)裝置的節(jié)能優(yōu)化之處就是低溫乙烯儲(chǔ)罐、設(shè)施和管道的保冷流程以及液態(tài)乙烯加壓汽化外輸過(guò)程中冷量的有效利用，只有使用高效的保冷材料、正確的保冷計(jì)算法、合理的保冷結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化乙烯存儲(chǔ)外輸?shù)牧鞒蹋娇捎行У慕档屠鋼p，提高能源利用率。本文主要探討了低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)流程節(jié)能優(yōu)化，主要包括：低溫乙烯儲(chǔ)運(yùn)流程、乙烯換熱器、空溫式乙烯汽化器，希望以上內(nèi)容能對(duì)相關(guān)單位有所幫助。

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（作者單位：天津大沽化工股份有限公司）