论文部分内容阅读
【摘 要】乙烯属于石油化工领域当中极为关键的一项原料，大概75%的石油产品均是通过乙烯加工出来的。对于低温乙烯来讲，做好运输及储存过程中的节能优化，可更好的提高乙烯储运系统的安全与效益。由此，本文对低温乙烯储运系统流程节能优化方面展开了深入的研究，希望给低温乙烯储运系统流程节能方面提供一些建议。
【关键词】低温乙烯;储运系统;节能优化
现阶段乙烯在石油领域中非常的重要，是生产石油关键的原料，因为低温乙烯一般都是液态的，所以低温乙烯的储运过程都是在乙烯的沸点温度以及常压下进行的。由于乙烯的温度较低，为保障储存的安全性，应使用厚壁的储罐来储运乙烯，同时还应使用大容量的储罐，这样才能更好的远距离储运。由此使得目前大容量的乙烯储运系统被大规模的使用，对其节能优化方面进行研究是非常有必要的。
一、绝热方面
（一）低温乙烯储罐
对于低温乙烯储罐来说，其属于低温乙烯储运系统中非常关键的设施。低温乙烯的储存状态均是液态的，温度为-102℃，储罐的内温与外温的温差特别大，必须重视保冷设计，以降低冷损失、能耗量，确保安全储运。现阶段低温乙烯储罐最为常见的就是双层壁平底罐，此罐的内部是耐低温的镍钢以及不锈钢;其外部是低合金钢;其结构是桩柱架空通风式;内罐罐底部是通过泡沫玻璃来绝热并支承;罐壁的夹层是依靠珠光砂与弹性玻璃棉来进行绝热的;吊顶是依靠玻璃纤维以及矿棉来进行绝热的，这就在很大程度上降低了冷损和系统的耗能损失。
（二）低温乙烯储运系统
对于低温乙烯储运系统来说，应重点关注这几方面内容：保冷材料的选择、保冷计算、计算法。首先，保冷材料的选择，为降低冷损，一般低温乙烯储运系统都应用的是高度绝热的材料以及适当的保冷厚度。其中，绝热材料主要包括：聚氨脂泡沫塑料（PUR）、泡沫玻璃和三聚酯（PIR），这些材料具有绝热程度强、容重小、防潮以及抗燃的功效，它们主要被应用于设施的保冷。由于泡沫玻璃的抗压能力极强，不会发生形变，而且还不吸收水、抗燃、安全节能，所以被主要用来做储罐罐底以及管道的保冷。对于PUR来说，其温度是-65℃之上，其价格比PIR以及泡沫玻璃的要低，所以被用来做低温乙烯管道双层异材保冷的外层，这样能够降低导热的系数以及成本，同时减少投资，其内层使用PIR或者泡沫玻璃，以加大耐低温的属性。其次，保冷计算，通常保冷层的厚度不仅会影响到管道的保冷程度，还会影响到装置的稳定性，因此应针对不同的环境来选取合理的保冷计算法。1.表面温度法。此方法主要用于保冷层的外温大过露点的温度，其能够有效避免保冷层的外部发生凝露，从而造成保冷层的外部对空气的放热性能变大的情况发生，一般保冷层的外部温度应该高于当地露点温度的1-3℃。2.最大允许冷损量法。此方法主要用于长距离储运低温乙烯，其能够有效避免由于长距离输送而造成的外部热量进到管道中，导致介质因为升温而产生气化，该方法应按照管道的长度以及最大允许冷损量来设计保冷的厚度，同时借助表面温度法实施计算，让外层的温度大过露点温度。3.经济厚度计算法。为降低冷损，同时得到经济的成效，应采取经济厚度计算法。
二、低温乙烯储运流程节能优化
（一）低温乙烯储运流程
对此流程来说，低温液态乙烯通过管道输送到储罐当中，储罐里的低温乙烯借助输送泵加压，随后进入到汽化器中进行加热与汽气化，乙烯汽气化完成后再通过管道输送至下游的用户装置中。在储存的过程中，为保持储存罐的压力与温度，储罐内气相的乙烯经压缩机压缩之后进入乙烯冷冻机组进行冷凝，冷凝后的乙烯凝液通过节流闪蒸分离后液相的乙烯通过管道输送至低温乙烯储存罐中。
（二）乙烯换热器
正常情况下，在乙烯通过管道到达下游用户的过程中，必须进行加热使其汽化，而乙烯储罐中的BOG需经过与制冷剂机组内的制冷剂丙烯换热后冷凝液化，所以可以通过以下优化，达到乙烯储运系统节能的目的，具体的流程为：将乙烯压缩机压缩之后的乙烯BOG气体和低温乙烯储罐外送的液相乙烯在乙烯换热器里换热冷凝，然后使用乙烯凝液罐进行收集后输送至低温乙烯储罐中，以减少损耗。
（三）空温式乙烯汽化器
與上述相同，在乙烯通过管道到达下游用户的过程中，必须进行加热使其汽化，其中乙烯汽化器就是蒸汽的热源，许多蒸汽的消耗就是低温乙烯系统耗能形式之一，所以应借助空温式乙烯汽化器来进行加热气化，代替以往用蒸汽加热气化的形式，这样能够有效节能。对于乙烯输送泵加压过程来说，其流量应为17t/h，压力应为3.3MPa，温度应为-104℃，进入空温式乙烯汽化器中，此过程分成两段：汽化段与加热段，分为三组，即A、B、C，一组6台，汽化段的出口温度是-9.3℃，采用循环切换A、B两组汽化器，其切换频率是6-8h，C组是加热段，持续的运行。冬天由于温度低而影响换热的效率，所以应在汽化器之后安装加热器，同时空温式乙烯汽化器还要有通风的设置，通风装置较占地方，但是相比于直接应用乙烯汽化器，还是会节省相当的费用，这就充分体现出了空温式汽化器节约优化的优点。
三、总结
通过上述内容我们可知：低温乙烯储运装置的节能优化之处就是低温乙烯储罐、设施和管道的保冷流程以及液态乙烯加压汽化外输过程中冷量的有效利用，只有使用高效的保冷材料、正确的保冷计算法、合理的保冷结构以及优化乙烯存储外输的流程，方可有效的降低冷损，提高能源利用率。本文主要探讨了低温乙烯储运流程节能优化，主要包括：低温乙烯储运流程、乙烯换热器、空温式乙烯汽化器，希望以上内容能对相关单位有所帮助。
参考文献：
[1] 周永春，刘浩.LNG低温储罐绝热性能的探究[J].化工设计，2010，20（2）：17 - 19.
[2] 中华人民共和国行业标准.石油化工设备和管道隔热技术规范SH3010 - 2000[S].2000：6-7.
[3] 徐烈.低温绝热技术与贮运技术[M].北京：机械工业出版社，1993：56 - 68.
[4] 王红光.乙烯低温储存系统中的节能技术[J]. 化学工程，2009（6）：71 - 73.
[5] 张德姜，王怀义，刘绍叶.工艺管道安装设计手册（第四版）[M].北京：中国石化出版社，2009（第一篇）：893 - 894.
（作者单位：天津大沽化工股份有限公司）
【关键词】低温乙烯;储运系统;节能优化
现阶段乙烯在石油领域中非常的重要，是生产石油关键的原料，因为低温乙烯一般都是液态的，所以低温乙烯的储运过程都是在乙烯的沸点温度以及常压下进行的。由于乙烯的温度较低，为保障储存的安全性，应使用厚壁的储罐来储运乙烯，同时还应使用大容量的储罐，这样才能更好的远距离储运。由此使得目前大容量的乙烯储运系统被大规模的使用，对其节能优化方面进行研究是非常有必要的。
一、绝热方面
（一）低温乙烯储罐
对于低温乙烯储罐来说，其属于低温乙烯储运系统中非常关键的设施。低温乙烯的储存状态均是液态的，温度为-102℃，储罐的内温与外温的温差特别大，必须重视保冷设计，以降低冷损失、能耗量，确保安全储运。现阶段低温乙烯储罐最为常见的就是双层壁平底罐，此罐的内部是耐低温的镍钢以及不锈钢;其外部是低合金钢;其结构是桩柱架空通风式;内罐罐底部是通过泡沫玻璃来绝热并支承;罐壁的夹层是依靠珠光砂与弹性玻璃棉来进行绝热的;吊顶是依靠玻璃纤维以及矿棉来进行绝热的，这就在很大程度上降低了冷损和系统的耗能损失。
（二）低温乙烯储运系统
对于低温乙烯储运系统来说，应重点关注这几方面内容：保冷材料的选择、保冷计算、计算法。首先，保冷材料的选择，为降低冷损，一般低温乙烯储运系统都应用的是高度绝热的材料以及适当的保冷厚度。其中，绝热材料主要包括：聚氨脂泡沫塑料（PUR）、泡沫玻璃和三聚酯（PIR），这些材料具有绝热程度强、容重小、防潮以及抗燃的功效，它们主要被应用于设施的保冷。由于泡沫玻璃的抗压能力极强，不会发生形变，而且还不吸收水、抗燃、安全节能，所以被主要用来做储罐罐底以及管道的保冷。对于PUR来说，其温度是-65℃之上，其价格比PIR以及泡沫玻璃的要低，所以被用来做低温乙烯管道双层异材保冷的外层，这样能够降低导热的系数以及成本，同时减少投资，其内层使用PIR或者泡沫玻璃，以加大耐低温的属性。其次，保冷计算，通常保冷层的厚度不仅会影响到管道的保冷程度，还会影响到装置的稳定性，因此应针对不同的环境来选取合理的保冷计算法。1.表面温度法。此方法主要用于保冷层的外温大过露点的温度，其能够有效避免保冷层的外部发生凝露，从而造成保冷层的外部对空气的放热性能变大的情况发生，一般保冷层的外部温度应该高于当地露点温度的1-3℃。2.最大允许冷损量法。此方法主要用于长距离储运低温乙烯，其能够有效避免由于长距离输送而造成的外部热量进到管道中，导致介质因为升温而产生气化，该方法应按照管道的长度以及最大允许冷损量来设计保冷的厚度，同时借助表面温度法实施计算，让外层的温度大过露点温度。3.经济厚度计算法。为降低冷损，同时得到经济的成效，应采取经济厚度计算法。
二、低温乙烯储运流程节能优化
（一）低温乙烯储运流程
对此流程来说，低温液态乙烯通过管道输送到储罐当中，储罐里的低温乙烯借助输送泵加压，随后进入到汽化器中进行加热与汽气化，乙烯汽气化完成后再通过管道输送至下游的用户装置中。在储存的过程中，为保持储存罐的压力与温度，储罐内气相的乙烯经压缩机压缩之后进入乙烯冷冻机组进行冷凝，冷凝后的乙烯凝液通过节流闪蒸分离后液相的乙烯通过管道输送至低温乙烯储存罐中。
（二）乙烯换热器
正常情况下，在乙烯通过管道到达下游用户的过程中，必须进行加热使其汽化，而乙烯储罐中的BOG需经过与制冷剂机组内的制冷剂丙烯换热后冷凝液化，所以可以通过以下优化，达到乙烯储运系统节能的目的，具体的流程为：将乙烯压缩机压缩之后的乙烯BOG气体和低温乙烯储罐外送的液相乙烯在乙烯换热器里换热冷凝，然后使用乙烯凝液罐进行收集后输送至低温乙烯储罐中，以减少损耗。
（三）空温式乙烯汽化器
與上述相同，在乙烯通过管道到达下游用户的过程中，必须进行加热使其汽化，其中乙烯汽化器就是蒸汽的热源，许多蒸汽的消耗就是低温乙烯系统耗能形式之一，所以应借助空温式乙烯汽化器来进行加热气化，代替以往用蒸汽加热气化的形式，这样能够有效节能。对于乙烯输送泵加压过程来说，其流量应为17t/h，压力应为3.3MPa，温度应为-104℃，进入空温式乙烯汽化器中，此过程分成两段：汽化段与加热段，分为三组，即A、B、C，一组6台，汽化段的出口温度是-9.3℃，采用循环切换A、B两组汽化器，其切换频率是6-8h，C组是加热段，持续的运行。冬天由于温度低而影响换热的效率，所以应在汽化器之后安装加热器，同时空温式乙烯汽化器还要有通风的设置，通风装置较占地方，但是相比于直接应用乙烯汽化器，还是会节省相当的费用，这就充分体现出了空温式汽化器节约优化的优点。
三、总结
通过上述内容我们可知：低温乙烯储运装置的节能优化之处就是低温乙烯储罐、设施和管道的保冷流程以及液态乙烯加压汽化外输过程中冷量的有效利用，只有使用高效的保冷材料、正确的保冷计算法、合理的保冷结构以及优化乙烯存储外输的流程，方可有效的降低冷损，提高能源利用率。本文主要探讨了低温乙烯储运流程节能优化，主要包括：低温乙烯储运流程、乙烯换热器、空温式乙烯汽化器，希望以上内容能对相关单位有所帮助。
参考文献：
[1] 周永春，刘浩.LNG低温储罐绝热性能的探究[J].化工设计，2010，20（2）：17 - 19.
[2] 中华人民共和国行业标准.石油化工设备和管道隔热技术规范SH3010 - 2000[S].2000：6-7.
[3] 徐烈.低温绝热技术与贮运技术[M].北京：机械工业出版社，1993：56 - 68.
[4] 王红光.乙烯低温储存系统中的节能技术[J]. 化学工程，2009（6）：71 - 73.
[5] 张德姜，王怀义，刘绍叶.工艺管道安装设计手册（第四版）[M].北京：中国石化出版社，2009（第一篇）：893 - 894.
（作者单位：天津大沽化工股份有限公司）