乙烯低温储存系统节能技术应用与建议

乙烯低温储存系统节能技术应用与建议 摘要:本文结合工作实践，介绍并比较了乙烯储存方法中几种不同的工艺方式、储存设备及优缺点，对乙烯低温储存过程中几种节能技术工艺进行了定性及定量分析，得出了一些看法和建议。仅供同行技术人员参考。 下载论文网关键词: 乙烯 低温储存 节能技术应用 结论与建议l乙烯的几种贮存方式与简单比较11加压法111工艺流程乙烯分离流程中如采用高压乙烯精馏方案时，一般由乙烯精馏塔的侧线采出液态乙烯(2.0MPa、-30左右)可以直接输送至球罐贮存，球罐内的液态乙烯经乙烯产品泵加压、加热汽化和过热后送出。正常操作时，球罐因冷损失蒸发的气体通过气相管线返回乙烯精馏塔。在乙烯装置停产时，气化的乙烯放入火炬系统。送至乙烯装置的下游加工装置，乙烯一般在常温气态下用臂线输送。一般用丙烯冷剂或甲醇进行加热和汽化操作。112储存设备贮存乙烯采用的容器主要是球罐。与圆筒形立式或卧式贮烯罐比较。在相同的压力和直径下，球罐的受力情况最好，钢材消耗量也较小。此外，球罐还具有占地面积较小，维护简单，土建工程量小等优点。球罐的材质在很大程度上决定了球罐贮存乙烯的先进性，国内过去一般进口国外板材(如LT_50-V一40G等)，现在也可以采用国产板材(如CF62钢等)，做到选材国产化。12低温法121工艺流程乙烯低温贮存的操作条件是：操作压力接近常压(正常操作压力0.102+112MPa)，操作温度略低于常压沸点(-103.8)。为处理界外输送来的高压乙烯产品，回收由于外界热量或其它能量导入引起的贮存罐内少量乙烯的蒸发。低温法贮存乙烯需建设一套较加压法复杂的完整工艺流程，典型的工艺流程见图一。由乙烯精馏塔的送来的液态乙烯经过预处理进入低温贮罐贮存，罐内的液态乙烯经乙烯产品泵加压，加热汽化和过热并回收冷量后送出至下游用户。正常操作时，低温贮罐因冷损失蒸发的气体通过乙烯压缩机加压，再经过制冷机提供的冷剂冷凝冷却。最终被回收回到低温贮罐。在事故时，气化的乙烯放入火炬系统。过去普遍认为，低温乙烯贮存技术复杂，自动化水平要求高，实际上自1966年提出低温常压贮存这项技术以来，低温贮存液化气产品，在LNG及合成氨工业中运用非常广泛，随着科学技术的进步，利用低温贮存技术储存乙烯也被人们逐步接受。122主要设备低温乙烯贮罐：一般为耐低温金属壁壳圆形拱顶罐。由耐低温合金钢制成(一般为9Ni钢)，罐外使用高效绝热材料保冷，最大限度降低冷损。减少系统的能耗。其他设备：由于低温法工艺需要，因此还需要乙烯蒸汽压缩机、冷冻压缩机组、换热器、安全火炬、分离罐等设备。13盐洞贮存乙烯上世纪七十年代石油危机后，美国从其战略储备的要求出发，采用了盐洞贮存技术，在美国本土合适的地区建成地下盐洞数十个，用于贮存石油、石油液化气、乙烯、乙烷、天然气等战略物资。据报道，盐洞深度一般在9001500m之间，乙烯贮存压力为1012MPa。洞底温度约在45左右。乙烯由压缩机送入盐洞贮存，使用时，由盐洞中送出的乙烯需要经过分离罐分离水份，再经干燥后输送到用户。14三种贮存方案的简单比较三种乙烯贮存方案中，加压法较为常用，低温法近年来也得到了大量的运用。而盐洞法由于其建设地点的特殊性，运用较少。三种贮存方案的简单比较如表l所示：2乙烯储存节能技术的应用除了通过选择合适的绝热材料，从根本上减少系统的能耗，也可以通过改进工艺流程来降低系统能耗。下面介绍2种改进的工艺流程，即混合器回收工艺和换热器回收工艺，并从设备能耗的角度加以比较：2.1乙烯低温储存系统传统的工艺流程见图2，低温储罐接收码头送来的液体乙烯，加压气化后送往下游用户。该过程中因热量的侵入而产生的乙烯蒸发气体(BOG)通过BOG压缩机加压、冷冻机组冷凝后送回至低温储罐中循环利用。其工艺参数：由乙烯低温罐送出的乙烯温度-101，压力0.6 MPa(绝压)；增压泵出口压力5.0MPa；气化器出口温度7，出口流量125 t/h；冷却器出口温度40，冷凝器出口温度-43。当下游用户有需求时,乙烯输出单元需从外界吸取热量使之气化，而系统产生的BOG需由制冷剂使之液化，系统流体的高品位冷量未能得到充分利用。2.2混合器回收工艺该工艺是将BOG压缩机压缩后的高温高压乙烯气抽出，与送往下游用户的过冷液相乙烯在静态混合器中混合，使其能在静态混合器中完全液化后用乙烯增压泵一起送往乙烯气化器。流程示意图详见图3。其工艺参数：经BOG压缩机压缩后抽出的高温高压气体进入静态混合器的温度76，压力1. 9MPa；其他参数维持不变。2.3热交换器回收工艺该方法是将BOG压缩机压缩后的乙烯气抽出，与送往下游用户的高压过冷液相乙烯进行热交换，然后再循环回至乙烯储罐中。流程示意图详见图3。其工艺参数：经BOG压缩机压缩后的乙烯温度76,压力1. 9MPa；乙烯换热器出口温度-90。其他参数维持不变。2.4能耗计算为了比较改进工艺的节能效果，现对设备的能耗进行计算。工艺流程采用化工稳态流程模拟软件PRO7. 0来计算。2.4.1静态混合器允许混入气体量的确定在混合器回收工艺中，为防止乙烯气体液化不完全而导致乙烯增压泵气蚀，就必须控制高压气体与过冷液体的进料质量比。表2通过设定不同的进料质量比，考察混合后的液化分率来确定其临界比例，其热平衡可知：Q总=0，即 （1）对混合器：T2=t2。式中：Q总为交换的热量，q为(冷、热)流体的质量流量，cp为比定压热容，T1,T2为热流体进、出口温度，t1，t2为冷流体进、出口温度，H为流体的焓值。经试算，结果如表2所示。表2静态混合器的计算结果由表2可知，高温乙烯能够完全被液化，高压气体与过冷液体的最大进料质量比为13. 708%,即由BOG压缩机允许分流的最大气体流量为15. 069 t/h(混合后总流量为125 t/h)。在本文的计算中，取BOG压缩机后分流的气体流量为15 t/h。2.4.2乙烯输出单元的能耗计算对不同工艺过程乙烯输出单元能耗Q进行计算，如式(2)。计算结果见表3。 （2）表3不同工艺流程输出部分能耗的比较由表3可知,低温乙烯储存工艺中要将125 t/h的乙烯蒸发需耗能16103 kW；采用混合器回收工艺能降低2 938 kW的能耗，占输出能耗的18. 24%；采用换热器回收工艺能降低2 825 kW的能耗，占输出能耗的17. 54%。由此可见2种改进的工艺均较大幅度地降低能耗，混合器回收工艺降低的能耗稍高于换热器回收工艺。2.4.3BOG液化单元能耗计算BOG压缩冷凝后，产生的液相乙烯-43，1. 9MPa(绝压)经过调节阀闪蒸至0. 115MPa(绝压)，闪蒸后的液体储存于储罐中，气体经储罐循环进入BOG液化单元。考查因有15 t/h高压乙烯气的分流，不同工艺过程BOG液化单元能耗的节能情况：