張宏亮（中國(guó)石油錦西石化公司）

再脫式自動(dòng)脫水器在液態(tài)烴罐區(qū)的應(yīng)用與探討

張宏亮（中國(guó)石油錦西石化公司）

液化石油氣罐區(qū)脫水操作是關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，也是事故易發(fā)環(huán)節(jié)。由于目前很多脫水作業(yè)還存在直排問題，不但增加作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，也不利于環(huán)境保護(hù)，而應(yīng)用再脫式自動(dòng)脫水器可以有效地解決上述問題。再脫式自動(dòng)脫水器在不用其他動(dòng)力的條件下自動(dòng)脫除液化氣儲(chǔ)罐的沉降水，同時(shí)嚴(yán)密地將液化氣封鎖在儲(chǔ)罐中，可以提高脫水過程的有效性、可靠性和安全性。再脫式自動(dòng)脫水器性能穩(wěn)定，維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)效益突出。

液化石油氣 球罐區(qū) 自動(dòng)脫水

1 背景

液化石油氣（LPG），是以碳三、碳四烴類為主組成的碳?xì)浠衔?，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，常溫常壓下為氣態(tài)，經(jīng)壓縮后成為液化氣[1]。作為重要的燃料和化工原料，LPG在工業(yè)和日常生活領(lǐng)域使用廣泛。而LPG易燃易爆的物化性質(zhì)，也決定了其在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中存在危險(xiǎn)性。作為火災(zāi)危險(xiǎn)性甲A類危險(xiǎn)化學(xué)品，LPG具有閃點(diǎn)低、爆炸下限低、引燃能量小、爆炸范圍大等特點(diǎn)，而且氣化后體積會(huì)迅速擴(kuò)大250～350倍。LPG密度比空氣大，易在低洼處積聚，或沿地表擴(kuò)散，爆炸后會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和熱輻射?；仡櫼酝氖鹿拾咐?，LPG的破壞力和造成的損失是巨大而慘重的。分析事故原因，幾乎所有液化石油氣事故都源于泄漏。造成儲(chǔ)罐泄漏的原因很多，比如質(zhì)量原因、設(shè)計(jì)不當(dāng)、腐蝕破壞等，但絕大多數(shù)泄漏多發(fā)生在脫水閥部位，發(fā)生在脫水作業(yè)環(huán)節(jié)。由于液化石油氣儲(chǔ)罐的脫水排污閥處于儲(chǔ)罐的最低部，最容易因水層沉積而凍裂，并且經(jīng)常操作易損壞從而發(fā)生泄漏。儲(chǔ)罐本體第一道法蘭墊片，因未及時(shí)脫水而導(dǎo)致冬季凍裂，或因法蘭墊片質(zhì)量問題破裂造成泄漏。因此，加強(qiáng)液化石油氣罐區(qū)管理，完善球罐脫水設(shè)備設(shè)施，在煉化企業(yè)的危險(xiǎn)化學(xué)品管理中顯得尤為重要。

2 項(xiàng)目實(shí)施的必要性

錦西石化公司的液態(tài)烴儲(chǔ)存主要在調(diào)合車間的液化氣罐區(qū)和丙烯罐區(qū)。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），儲(chǔ)存介質(zhì)有液化氣、丙烷、丙烯和拔頭油。目前，除近幾年建設(shè)投用的 807#、808#（2 000 m3）、828#（1 000 m3） 和809#、810#（3 000 m3）5座球罐有二次脫水罐外，其他罐脫水還沿用罐底部閘閥控制，脫下的殘液直排到地面和室外。從員工操作和環(huán)境保護(hù)角度考慮，存在以下風(fēng)險(xiǎn)：

1）由于殘液直排造成一定的液態(tài)烴揮發(fā)到大氣中，在一定程度上造成大氣、土壤等周邊環(huán)境的破壞。

2）脫出的殘液不能及時(shí)揮發(fā)，或受氣壓低等影響，造成罐區(qū)內(nèi)液化氣積聚，遇到明火、靜電打火等，會(huì)釀成火災(zāi)、爆炸事故。

3）操作中由于風(fēng)向變化，造成操作者中毒窒息、凍傷等危險(xiǎn)。

在公司開展的危害因素識(shí)別與評(píng)價(jià)中，“球罐脫水直排”作為公司級(jí)重大危害因素被列入公司2010年隱患治理計(jì)劃內(nèi)。2010年初，引進(jìn)四川某公司開發(fā)研制的CTS-YⅢ型再脫式液化氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器2臺(tái)，目前已在丙烯罐區(qū)安裝并投入使用。

3 再脫式液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器

3.1 工作原理

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器（圖1），是針對(duì)液化石油氣具有易燃易爆和氣液相易變的特點(diǎn)，以及不能有任何泄漏的嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)的自動(dòng)脫水裝置。該裝置在不用其他動(dòng)力的條件下自動(dòng)脫除液化石油氣儲(chǔ)罐的沉降水，同時(shí)將液化石油氣嚴(yán)密地封鎖在儲(chǔ)罐中，可以提高脫水過程的有

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器是將2個(gè)功能相同的液化石油氣切水裝置連接起來，組成1個(gè)統(tǒng)一的液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器，使儲(chǔ)罐中的沉降水經(jīng)過連續(xù)2次分離沉降后再排出去，從而使排出水中的含烴量降到最低。脫水器實(shí)行2級(jí)脫水，具有2個(gè)自動(dòng)閥門保護(hù)，確保儲(chǔ)罐脫水的有效、可靠和安全，從而消除脫水直排帶來的環(huán)境污染和安全隱患，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，確保人身安全（表1）。

表1 CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器性能技術(shù)參數(shù)

自動(dòng)脫水器的工作原理（圖2）為：

1）利用浮子重力和不同介質(zhì)（液化石油氣和沉降水）的浮力差作為動(dòng)力，用杠桿原理放大作用力，使自動(dòng)閥門開啟和關(guān)閉。

2）利用聯(lián)通器原理和U型管作用，控制液體流向，促進(jìn)水和液化石油氣迅速分離并形成高位水封，嚴(yán)密封閉液化石油氣。

3）將2個(gè)功能相同的切水裝置連接組合起來，使沉降水實(shí)現(xiàn)2次沉降分離，使排出水中的含烴量減到最低限度。

3.2 安裝、使用與維護(hù)

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器安裝比較簡(jiǎn)單，只要將脫水器進(jìn)口a（圖1）與儲(chǔ)罐脫水口閥門連接，再連接好對(duì)應(yīng)的蒸汽伴熱出入口線。開啟2級(jí)脫水器上方壓力表，此時(shí)壓力顯示與儲(chǔ)罐壓力相等，檢查脫水器各管口和密封無泄漏即可，見圖3。

自動(dòng)脫水器正常運(yùn)行后，圖3中的閘閥、排污閥、排水閥處于常開狀態(tài)，旁通閥、通道閥關(guān)閉。儲(chǔ)罐中的沉降水首先進(jìn)入1級(jí)脫水器，當(dāng)達(dá)到一定量后，浮子受浮力作用帶動(dòng)脫水器下方的啟閉機(jī)構(gòu)，水排入2級(jí)脫水器。此時(shí)，2級(jí)脫水器上方壓力表指示的壓力會(huì)從0上升至儲(chǔ)罐壓力約1/2左右。同樣，當(dāng)2級(jí)脫水器浮子動(dòng)作后，水通過排水閥排出；隨著自動(dòng)脫水過程結(jié)束，壓力表指示漸漸回到0。

使用和維護(hù)中需注意的問題如下：

1）長(zhǎng)期運(yùn)行中，在2級(jí)脫水器上部可能產(chǎn)生殘留液化石油氣積聚，壓力表顯示超出儲(chǔ)罐壓力的1/2。初期積聚可打開2級(jí)脫水器上部備用口螺塞，將積聚的氣體排出殼體。

2）若發(fā)現(xiàn)壓力表指示的壓力升到儲(chǔ)罐壓力值，說明1級(jí)脫水器啟閉機(jī)構(gòu)關(guān)閉不嚴(yán)，液化氣進(jìn)入了2級(jí)脫水器上腔。此時(shí)，應(yīng)關(guān)閉脫水器排水閥，打開1、2級(jí)脫水器間的回液通道閥，用儲(chǔ)罐內(nèi)的沉降水將2級(jí)脫水器內(nèi)的液化石油氣置換回儲(chǔ)罐。此后，用旁通管進(jìn)行人工脫水，并找廠家維護(hù)。

3）冬季須啟動(dòng)蒸汽伴熱以防凍凝，同時(shí)注意保溫。伴熱溫度要控制在5～30℃之間，伴熱狀態(tài)下脫水器與儲(chǔ)罐間要保持暢通，嚴(yán)禁閥門關(guān)閉后憋壓加熱。

4）若儲(chǔ)罐積垢較多，脫水器長(zhǎng)期運(yùn)行后需要定期排污。排污時(shí)首先關(guān)閉排水閥，用儲(chǔ)罐內(nèi)的沉積水置換掉1級(jí)脫水器內(nèi)的液化石油氣，再關(guān)閉進(jìn)水口閘閥；然后打開排污閥，取下圖1中溫度計(jì)，從h口灌入清水，清洗完畢后再裝好溫度計(jì)和關(guān)閉排污閥，恢復(fù)常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)。

4 自動(dòng)脫水器應(yīng)用效果分析

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器至投用以來，運(yùn)行良好，基本解決了原來脫液帶氣的問題，提高了員工操作的安全系數(shù)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。主要有以下幾項(xiàng)收益：

1）社會(huì)效益巨大。避免了以往脫水直排造成一定程度的環(huán)境污染。

2）安全效益突出。有效地削減了以往脫水直排造成的液態(tài)烴泄漏，并擴(kuò)散、積聚造成事故的風(fēng)險(xiǎn)；避免了操作人員在脫水作業(yè)中受到中毒窒息、凍傷等傷害，從根本上消除了事故隱患。

3）經(jīng)濟(jì)效益明顯。以往脫水直排只有見到氣體才能判斷積水是否脫凈，勢(shì)必造成一定損失。按照操作規(guī)程要求，每班都要脫2～3次水；如果每次脫水帶出的液態(tài)烴以0.2 L計(jì)，1天按3個(gè)班次計(jì)算就有大約1.5 L，1年下來就會(huì)有超過540 L的液態(tài)烴損失，而這僅僅是1個(gè)儲(chǔ)罐，足可見經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 建議

再脫式液化氣儲(chǔ)罐自動(dòng)脫水器的應(yīng)用比較成功，但也有進(jìn)一步完善的必要，因?yàn)榻?jīng)過脫水器的沉降水最后還是排放到罐區(qū)地面上，無論從環(huán)保角度還是從現(xiàn)場(chǎng)管理角度都不適宜。目前，公司已經(jīng)將球罐脫液?jiǎn)栴}作為重大隱患立項(xiàng)整治。在整改方案中，在罐區(qū)外側(cè)增設(shè)1座污水收集罐（50 m3），在新建和原有球罐上均加裝2次脫水罐和自動(dòng)脫水器（脫水器出口背壓0.15 MPa）。當(dāng)球罐進(jìn)行脫水作業(yè)時(shí)，靠自動(dòng)脫水器背壓將含油污水送入污水收集罐，收集罐氣相連接到火炬放空系統(tǒng)，液相經(jīng)泵送入含油污水線上，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。這樣就形成了一個(gè)密閉脫水系統(tǒng)，更徹底地解決了問題。

[1]中國(guó)石油化工集團(tuán)公司.煉油基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2009：61.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.011

張宏亮，1998年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院，工程師，全國(guó)注冊(cè)安全工程師，從事安全技術(shù)工作，E-mail：zhl197438@163.com，地址：遼寧葫蘆島錦西石化公司調(diào)合車間，125001。

2011-08-16)