再脫式自動脫水器在液態烴罐區的應用與探討

張宏亮（中國石油錦西石化公司）

再脫式自動脫水器在液態烴罐區的應用與探討

張宏亮（中國石油錦西石化公司）

液化石油氣罐區脫水操作是關鍵作業環節，也是事故易發環節。由于目前很多脫水作業還存在直排問題，不但增加作業風險，也不利于環境保護，而應用再脫式自動脫水器可以有效地解決上述問題。再脫式自動脫水器在不用其他動力的條件下自動脫除液化氣儲罐的沉降水，同時嚴密地將液化氣封鎖在儲罐中，可以提高脫水過程的有效性、可靠性和安全性。再脫式自動脫水器性能穩定，維護方便，經濟效益突出。

液化石油氣 球罐區 自動脫水

1 背景

液化石油氣（LPG），是以碳三、碳四烴類為主組成的碳氫化合物，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，常溫常壓下為氣態，經壓縮后成為液化氣[1]。作為重要的燃料和化工原料，LPG在工業和日常生活領域使用廣泛。而LPG易燃易爆的物化性質，也決定了其在生產、儲存、運輸和使用過程中存在危險性。作為火災危險性甲A類危險化學品，LPG具有閃點低、爆炸下限低、引燃能量小、爆炸范圍大等特點，而且氣化后體積會迅速擴大250～350倍。LPG密度比空氣大，易在低洼處積聚，或沿地表擴散，爆炸后會產生強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。造成儲罐泄漏的原因很多，比如質量原因、設計不當、腐蝕破壞等，但絕大多數泄漏多發生在脫水閥部位，發生在脫水作業環節。由于液化石油氣儲罐的脫水排污閥處于儲罐的最低部，最容易因水層沉積而凍裂，并且經常操作易損壞從而發生泄漏。儲罐本體第一道法蘭墊片，因未及時脫水而導致冬季凍裂，或因法蘭墊片質量問題破裂造成泄漏。因此，加強液化石油氣罐區管理，完善球罐脫水設備設施，在煉化企業的危險化學品管理中顯得尤為重要。

2 項目實施的必要性

錦西石化公司的液態烴儲存主要在調合車間的液化氣罐區和丙烯罐區。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），儲存介質有液化氣、丙烷、丙烯和拔頭油。目前，除近幾年建設投用的 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。從員工操作和環境保護角度考慮，存在以下風險：

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

2）脫出的殘液不能及時揮發，或受氣壓低等影響，造成罐區內液化氣積聚，遇到明火、靜電打火等，會釀成火災、爆炸事故。

3）操作中由于風向變化，造成操作者中毒窒息、凍傷等危險。

在公司開展的危害因素識別與評價中，“球罐脫水直排”作為公司級重大危害因素被列入公司2010年隱患治理計劃內。2010年初，引進四川某公司開發研制的CTS-YⅢ型再脫式液化氣儲罐自動脫水器2臺，目前已在丙烯罐區安裝并投入使用。

3 再脫式液化石油氣儲罐自動脫水器

3.1 工作原理

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

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲罐自動脫水器是將2個功能相同的液化石油氣切水裝置連接起來，組成1個統一的液化石油氣儲罐自動脫水器，使儲罐中的沉降水經過連續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。脫水器實行2級脫水，具有2個自動閥門保護，確保儲罐脫水的有效、可靠和安全，從而消除脫水直排帶來的環境污染和安全隱患，減輕勞動強度，確保人身安全（表1）。

表1 CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲罐自動脫水器性能技術參數

自動脫水器的工作原理（圖2）為：

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

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

3）將2個功能相同的切水裝置連接組合起來，使沉降水實現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

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲罐自動脫水器安裝比較簡單，只要將脫水器進口a（圖1）與儲罐脫水口閥門連接，再連接好對應的蒸汽伴熱出入口線。開啟2級脫水器上方壓力表，此時壓力顯示與儲罐壓力相等，檢查脫水器各管口和密封無泄漏即可，見圖3。

自動脫水器正常運行后，圖3中的閘閥、排污閥、排水閥處于常開狀態，旁通閥、通道閥關閉。儲罐中的沉降水首先進入1級脫水器，當達到一定量后，浮子受浮力作用帶動脫水器下方的啟閉機構，水排入2級脫水器。此時，2級脫水器上方壓力表指示的壓力會從0上升至儲罐壓力約1/2左右。同樣，當2級脫水器浮子動作后，水通過排水閥排出；隨著自動脫水過程結束，壓力表指示漸漸回到0。

使用和維護中需注意的問題如下：

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

2）若發現壓力表指示的壓力升到儲罐壓力值，說明1級脫水器啟閉機構關閉不嚴，液化氣進入了2級脫水器上腔。此時，應關閉脫水器排水閥，打開1、2級脫水器間的回液通道閥，用儲罐內的沉降水將2級脫水器內的液化石油氣置換回儲罐。此后，用旁通管進行人工脫水，并找廠家維護。

3）冬季須啟動蒸汽伴熱以防凍凝，同時注意保溫。伴熱溫度要控制在5～30℃之間，伴熱狀態下脫水器與儲罐間要保持暢通，嚴禁閥門關閉后憋壓加熱。

4）若儲罐積垢較多，脫水器長期運行后需要定期排污。排污時首先關閉排水閥，用儲罐內的沉積水置換掉1級脫水器內的液化石油氣，再關閉進水口閘閥；然后打開排污閥，取下圖1中溫度計，從h口灌入清水，清洗完畢后再裝好溫度計和關閉排污閥，恢復常規運行狀態。

4 自動脫水器應用效果分析

CTS-YⅢ型再脫式液化石油氣儲罐自動脫水器至投用以來，運行良好，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，降低了勞動強度。主要有以下幾項收益：

1）社會效益巨大。避免了以往脫水直排造成一定程度的環境污染。

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

3）經濟效益明顯。以往脫水直排只有見到氣體才能判斷積水是否脫凈，勢必造成一定損失。按照操作規程要求，每班都要脫2～3次水；如果每次脫水帶出的液態烴以0.2 L計，1天按3個班次計算就有大約1.5 L，1年下來就會有超過540 L的液態烴損失，而這僅僅是1個儲罐，足可見經濟效益顯著。

5 建議

再脫式液化氣儲罐自動脫水器的應用比較成功，但也有進一步完善的必要，因為經過脫水器的沉降水最后還是排放到罐區地面上，無論從環保角度還是從現場管理角度都不適宜。目前，公司已經將球罐脫液問題作為重大隱患立項整治。在整改方案中，在罐區外側增設1座污水收集罐（50 m3），在新建和原有球罐上均加裝2次脫水罐和自動脫水器（脫水器出口背壓0.15 MPa）。當球罐進行脫水作業時，靠自動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，液相經泵送入含油污水線上，經處理后達標排放。這樣就形成了一個密閉脫水系統，更徹底地解決了問題。

[1]中國石油化工集團公司.煉油基礎知識[M].北京:中國石化出版社,2009：61.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.011

張宏亮，1998年畢業于撫順石油學院，工程師，全國注冊安全工程師，從事安全技術工作，E-mail：zhl197438@163.com，地址：遼寧葫蘆島錦西石化公司調合車間，125001。

2011-08-16)