低温乙烯贮存工艺技术总结

罗徐艳

摘要：本文简单介绍了低温乙烯贮存工艺包含低温乙烯贮罐贮存、液态乙烯增压汽化外输、蒸发汽液化回收、液态乙烯卸车及尾气排放焚烧五大系统，并对贮罐保冷、液相管线保冷、节流阀、节能器及安全系统等关键技术进行了剖析，提出了优化工艺流程的建议。

关键词：乙烯;贮存;冷凝;汽化;节约

1引言

乙烯[1]是石油化工最基本原料之一。在有机合成方面，广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多種基本有机合成原料。低温乙烯贮存项目为下游的环氧乙烷装置提供乙烯原料，建成投产后，其最大贮存规模将达10万吨/年，为化工园区的建设及当地经济的发展做出重大贡献。本文就低温乙烯贮存项目的工艺技术进行总结，以吸收其先进的工艺技术，提高自身的工艺设计水平。

2低温乙烯贮存工艺流程介绍

低温乙烯贮存工艺分为五部分：低温乙烯贮罐贮存系统、液态乙烯增压汽化系统、乙烯蒸发汽液化回收系统、液态乙烯卸车系统和尾气排放焚烧系统，具体介绍如下：

2.1 低温乙烯贮罐贮存系统。低温乙烯贮罐为双层壁式平底单拱顶单容罐，有效容积10000m3，操作温度-104℃，操作压力15kPa（表压，下同）。贮罐装有压力测量和控制设施使贮罐维持一定压力。当罐顶压力>24kPa时，安全阀开启，向焚烧炉排放气体;当罐顶压力<4kPa时，补氮阀门打开补气。系统排放气通过回气总管回到大罐，槽车的低温乙烯通过卸车线由罐顶进入，外输的乙烯由罐底的出液口进入输送泵。

2.2 液态乙烯增压汽化外输系统。贮罐出液线的液态乙烯由输送泵加压至3.0MPa后，依次流经节能器、预冷器、换热器、汽化器和过热器，升至常温后以气态输出。在节能器和预冷器中，液态乙烯由压缩机的160℃气态乙烯加热;在换热器中，乙烯被-10℃冷冻盐水加热;在汽化器和过热器中，乙烯被蒸汽加热，逐级升温气化。

2.3 乙烯蒸发汽液化回收系统。在卸车作业或有热量输入时，贮罐内可能产生大量气态乙烯。这部分乙烯不能直排至焚烧炉烧掉，需回收。乙烯气首经压缩机增压至1.8MPa， 此时升温至159℃。无乙烯外输作业时，乙烯气在冷却器中，被循环水冷却至40℃左右;在冷凝器中，冷冻机组来的-48℃的低温丙烯将乙烯冷却至-40℃;凝液接收罐出来乙烯节流至0.4MPa后进入闪蒸罐，最终冷却至-100℃液化后回到贮罐。

2.4 液态乙烯卸车系统。液态乙烯通过槽车由厂外送入。卸车作业时，首先对卸车管线进行置换和预冷。来自冷却器的0.6MPa气相乙烯是乙烯卸车的动力，通过管线将其引入槽车，与贮罐形成一定压差，将液相乙烯压入贮罐。卸车完后，对软管等接管进行氮气吹扫。卸车能力为50t/h。

2.5尾气排放焚烧系统。为了确保系统安全，低温乙烯贮存工艺设置了大量的安全阀排放管线，当有超压时，安全阀起跳释压，气体排往焚烧炉进行焚烧处理。焚烧炉能处理事故最大排放量时的废气，使废气中的烃类完全燃烧后达标排放。

3低温乙烯贮存工艺关键技术

3.1 贮罐的保冷。低温乙烯贮罐内部温度为-104℃，与罐外形成约130℃的温差，环境热量导入罐内，导致乙烯大量汽化。为防止乙烯受热汽化，贮罐的保冷绝热措施十分重要。低温乙烯贮罐采用双壁罐，由内外两个钢罐及吊顶组成。内罐罐底用泡沫玻璃绝热并支承，罐壁夹层采用珠光砂和弹性玻璃棉毡绝热，吊顶用玻璃纤维或矿棉绝热，保证贮罐整体与外界绝热。内外罐间的绝热层厚达1米，最大限地降低乙烯与环境的热交换。一般情况下，几乎可忽略由于环境温度传入罐内汽化的乙烯量。

3.2 液态乙烯管线的保冷。进罐管线若保冷不好，卸车管线可能形成气液两相流，加上卸车点至贮罐进液口距离较远，压降较大，可能导致无法卸车的状况。出罐管线保冷欠佳会产生乙烯气体，使输送泵出现“气缚”现象，减低输送效率，甚至损坏泵体。

这两根管线在设计中均采用真空管绝热技术，即工艺管道外套一较大管道，夹层抽真空，并填塞部分绝热材料。此技术利用了真空具有低导热系数的特点，将管内和环境绝热。真空管道分段铺设，每段6米长，段间依然采用常规保冷。真空管段造价较高，一次投资大。针对小范围高要求的绝热，真空管道不失为较好的选择。

3.3 节流阀的应用。乙烯蒸发汽液化回收系统用于回收贮罐里汽化的少量乙烯气体。常规的制冷剂（如丙烷）无法使乙烯气体深冷到-104℃。乙烯气体必须首先经压缩机升压至1.8MPa左右，再用制冷剂冷却至-40℃左右后，通过节流阀进行节流膨胀，利用焦耳-汤姆逊效应降低乙烯温度至-100℃，液化回到贮罐。本工艺的节流阀安装在闪蒸罐的入口，液化的乙烯通过闪蒸罐去除夹杂的少量气体，由罐底回到贮罐。节流阀的出口压力是关键参数，压力过低可能导致液态乙烯无法回到贮罐，过高使乙烯温度无法降至露点以下，设置必须合理，其决定于乙烯的焦耳-汤姆逊系数。

3.4 节能器的设置。节能器为板式换热器，冷热乙烯进行热交换。热乙烯来自压缩机，冷乙烯来自输送泵。热乙烯需要冷凝回收，冷乙烯需要汽化外输。由于汽化外输的乙烯流量远大于罐顶汽化的乙烯气体量，节能器的设置充分利用了系统富足的冷量，可节约冰机制冷系统的能耗，还可减少乙烯汽化器中低压蒸汽的使用量，对降低整套系统的运行成本具有重要作用。节能器本身仅是普通的换热器，但其可能决定工艺技术的经济可行性。

3.5 压力控制系统。液态乙烯属于液化烃，饱和蒸汽压高，当绝热无法保证，或乙烯不流动的状况下，极易汽化，使容器或管道超压。低温乙烯贮存工艺需要合理的压力控制系统。乙烯贮罐装有测压和控制设施，使贮罐压力维持稳定。除罐顶的安全阀、补氮阀和吸气阀外，换热器与各容器顶部都安有安全阀，一旦超压，能及时释放气体泄压。

4低温乙烯贮存工艺有待改进的方面

低温乙烯贮存工艺虽水平先进，但此技术还有多处可完善之处：（1）乙烯贮罐为单防罐，外罐仅起支撑内罐顶和绝热材料的作用，一旦内罐泄漏，外罐无法装载泄漏出的乙烯，显得大材小用。如果加强外罐设计，外罐既能储存冷冻液体，又能限制内罐泄漏液体所产生的气体排放，可使内罐泄漏造成的损失降至更低。（2）乙烯蒸发汽液化回收系统采用了两条线路相互切换使用的工艺。但考虑乙烯外输几乎不会中断，并且外输量比较大，可以将冰机制冷线路去掉，用外输乙烯富足的冷量冷却乙烯气体。节约一次性投资，提升整套工艺系统的性价比。

5结论

低温乙烯贮存工艺由于具备常压贮存、单台容积大、贮运成本低及贮运安全可靠等特点，被越来越多地应用于实际生产。做好保冷绝热，适当使用节流降温，设计严密的安全系统是其成功运行的关键。此工艺技术的改进的方向将体现于更大型化、更安全使用、更节约成本。

参考文献：

[1]李积杰，20000m3低温乙烯储存工艺的研究，北京：通用机械，2009年，1：60-62.

（作者单位：南京博约环境科技有限公司）