田利男

中國石油管道局工程有限公司管道投產(chǎn)運行分公司，中國·河北 廊坊 065001

馬來西亞煉化石化綜合發(fā)展烴烯儲罐EPCC 項目是石油公司RAPID 煉化項目的中產(chǎn)品儲運單元，其中丁二烯子彈罐4 臺(丁二烯)，單臺直徑8m，長度68m，工作溫度-20℃～50℃，壁板厚度31mm，容積3284m3。由于丁二烯的物理性質特殊，遇鐵離子極易引起聚合反應，在正式進料前，采用新360 度旋轉噴頭將酸液和鈍化液噴射至罐壁，從而達到除銹鈍化的效果，在氧氣與鐵離子之間形成保護膜，使罐內(nèi)不會生銹，在進料時以保證丁二烯產(chǎn)品不會聚合。

大型丁二烯子彈罐；化學清洗及鈍化；聚合反應；360 度旋轉噴頭

1 現(xiàn)狀調查

隨著全球的石化煉化行業(yè)的快速發(fā)展，石油化工最主要也是產(chǎn)量最大的石化產(chǎn)品之一的烯烴類產(chǎn)品的產(chǎn)量逐年遞增[1]，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。世界上已將烯烴產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志之一。丁二烯的主要儲存裝置是儲罐，但是近年來世界范圍內(nèi)儲罐裝置事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，在易聚合介質儲存領域提高儲罐的安全性和本質安全成為首要任務[2]。企業(yè)掌握了更先進、更安全、更經(jīng)濟的技術將在全球低溫儲存工程領域內(nèi)搶占先機。

馬來西亞煉化石化綜合發(fā)展烴烯儲罐EPCC 項目是馬石油公司RAPID 煉化項目的中產(chǎn)品儲運單元，其中丁二烯子彈罐4 臺(丁二烯)，單臺直徑8m，長度68m，工作溫度-20℃～50℃，壁板厚度31mm，容積3284m3。2018年9月1日至2018年11月1日，對四臺丁二烯子彈罐內(nèi)部進行銹蝕查看，并對當?shù)亟涤炅窟M行調研。經(jīng)進入罐內(nèi)查看，罐內(nèi)銹蝕嚴重且頑固性銹斑比較多。

2 方案選擇

在最開始提出的方案為在罐內(nèi)搭建可移動腳手架平臺，其中一個人在前面用高壓水槍將銹斑和浮銹打掉，第二個人立即用混有鈍化液的水槍對暴露在外的鐵面進行噴射，從而達到除銹和鈍化的效果。經(jīng)過理論論證和實際考察，此方法在除銹的效果非常好，可以完全將罐內(nèi)的銹斑和浮銹全部打掉。但是缺點為鈍化液有微毒性，此方法無法完全保證在罐內(nèi)受限空間工作人員的安全，因罐內(nèi)有27 個加強圈作為子彈罐內(nèi)壁支撐，在因此移動腳手架平臺極為不方便。

圖1 罐內(nèi)人工高壓除銹鈍化圖

3 最終技術方案及實施步驟

馬來西亞管道局承建的有4 臺大型臥式子彈罐（8m×68m），因儲存介質為丁二烯，極易與鐵離子聚合，因此子彈罐需要進行化學清洗，然后進行氮氣置換進行封存。

為提高酸洗鈍化效果及縮短時間，如果采用浸泡式化學清洗，酸液需求量巨大[3]，項目無法承擔藥劑費用及廢液處理費用，同時會對罐體及罐基礎產(chǎn)生沉降。若采用施工人員在子彈罐內(nèi)部手動除銹及鈍化工藝，對人員健康安全有極大傷害且工期無法保證。

為此專門針對8×68m 子彈罐設計了360°旋噴清洗裝置，主要由內(nèi)部臨時管道、6 個360 度噴嘴、內(nèi)部氮氣管網(wǎng)組合而成，化學液體加熱采用低壓蒸汽，通過前期水洗去塵土、去脂、酸洗去銹、鈍化鍍膜，一系列操作和流程檢測最終大罐內(nèi)壁鈍化效果。通過本方法能夠達到驗收標準，解決了用水過多廢水處理費用高的經(jīng)濟難題，并提高了清洗鈍化效率。這是本項目最大亮點。

經(jīng)過多方論證，最終確定在罐內(nèi)安裝臨時管道，利用360 度噴嘴對罐內(nèi)進行全方位無死角噴射，同時全程注入氮氣做保護。經(jīng)過計算，在罐內(nèi)搭建DN200 的匯管，同時在匯管上豎立6 個DN150 的管道作為噴嘴的主管。在清洗過程中，壓力控制在8-9bar 左右，化學清洗期間溫度在45-50 度之間。

圖1 罐內(nèi)部管道噴嘴示意圖

圖2 噴嘴噴射示意圖

根據(jù)ISO 圖紙，預制罐內(nèi)管道，采購噴頭并搭建及安裝內(nèi)部管道及噴嘴、布置氮氣管網(wǎng)，確定安裝角度符合圖紙要求；

開始對大罐上水，水洗和去脂結束后，開始化學清洗，在化學清洗期間提升液體溫度以使藥劑活性增強，同時注入氮氣以確保罐內(nèi)無氧氣在排液期間與鐵發(fā)生反應產(chǎn)生鐵銹。酸洗結束后進行加入中和藥劑，將PH 提升至9 左右[4]。

PH 提升后，加入鈍化藥劑，開始對子彈罐進行鈍化[5]。鈍化結束用干空氣或儀表風通風24 小時，隨后進罐拆除內(nèi)部管道、噴嘴、氮氣管網(wǎng)等，同時做最終內(nèi)部檢查。

4 結果及分析

4.1 化學清洗后對鐵離子含量的分析

在化學清洗后對排出酸液鐵離子含量進行實時分析[6]，當數(shù)值達到穩(wěn)定后可確定除銹已完成可進行中和反應并鈍化。

圖3 鐵含量數(shù)據(jù)分析圖

4.2 鈍化后的結果檢驗

經(jīng)過5-6 小時鈍化處理，可確定鈍化已完成。

圖4 鈍化后罐內(nèi)效果照片

技術方案步驟及成果檢測：

步驟 目的 主要檢測參數(shù) 測試測試工具 達標成果首次水洗 祛除罐內(nèi)灰塵雜質 渾濁度 渾濁度離心機分析儀 Δ30-35祛脂 祛除罐壁油脂PH溫度油紙檢測目視檢測PH 試紙點溫槍試紙≥11PH 40±10℃試紙無油脂酸洗 祛銹PH溫度溶解鐵銹試片檢測PH 試紙點溫槍鐵離子分析儀試片1-3PH 40±10℃鐵離子曲線穩(wěn)定平衡試片銹斑除掉鈍化 除銹后表面鈍化鍍膜PH溫度目視檢測PH 試紙點溫槍＞8PH 40±10℃罐內(nèi)壁呈灰色

5 結論

2019年1月，4 臺子彈罐完成化學清洗和鈍化以后，經(jīng)過檢查罐內(nèi)效果達到預期要求。在對廢水處理上，減少了化學清洗后排液的廢水量，由于只是用一次水量就完成了化學清洗→中和→鈍化的全部流程，因此節(jié)省了大量的廢水處理費用并縮短了工期。

此次大型子彈罐化學清洗及鈍化主要由內(nèi)部臨時管道、每個罐安裝6 個360 度旋轉噴嘴、內(nèi)部管道并排鋪設氮氣管網(wǎng)組合而成，化學液體加熱采用低壓蒸汽給泵出口匯管處加熱。通過前期水洗去塵土、去脂、酸洗去銹、鈍化鍍膜等一系列操作和流程，最終達到罐內(nèi)壁鈍化效果。通過本方法能夠達到驗收標準，解決了用水過多廢水處理費用高的經(jīng)濟難題，縮短了工期并提高了酸洗鈍化效率。