關于低溫乙烯儲運系統流程節能優化的相關研究

于海鵬

【摘 ?要】乙烯屬于石油化工領域當中極為關鍵的一項原料，大概75%的石油產品均是通過乙烯加工出來的。對于低溫乙烯來講，做好運輸及儲存過程中的節能優化，可更好的提高乙烯儲運系統的安全與效益。由此，本文對低溫乙烯儲運系統流程節能優化方面展開了深入的研究，希望給低溫乙烯儲運系統流程節能方面提供一些建議。

【關鍵詞】低溫乙烯;儲運系統;節能優化

現階段乙烯在石油領域中非常的重要，是生產石油關鍵的原料，因為低溫乙烯一般都是液態的，所以低溫乙烯的儲運過程都是在乙烯的沸點溫度以及常壓下進行的。由于乙烯的溫度較低，為保障儲存的安全性，應使用厚壁的儲罐來儲運乙烯，同時還應使用大容量的儲罐，這樣才能更好的遠距離儲運。由此使得目前大容量的乙烯儲運系統被大規模的使用，對其節能優化方面進行研究是非常有必要的。

一、絕熱方面

（一）低溫乙烯儲罐

對于低溫乙烯儲罐來說，其屬于低溫乙烯儲運系統中非常關鍵的設施。低溫乙烯的儲存狀態均是液態的，溫度為-102℃，儲罐的內溫與外溫的溫差特別大，必須重視保冷設計，以降低冷損失、能耗量，確保安全儲運。現階段低溫乙烯儲罐最為常見的就是雙層壁平底罐，此罐的內部是耐低溫的鎳鋼以及不銹鋼;其外部是低合金鋼;其結構是樁柱架空通風式;內罐罐底部是通過泡沫玻璃來絕熱并支承;罐壁的夾層是依靠珠光砂與彈性玻璃棉來進行絕熱的;吊頂是依靠玻璃纖維以及礦棉來進行絕熱的，這就在很大程度上降低了冷損和系統的耗能損失。

（二）低溫乙烯儲運系統

對于低溫乙烯儲運系統來說，應重點關注這幾方面內容：保冷材料的選擇、保冷計算、計算法。首先，保冷材料的選擇，為降低冷損，一般低溫乙烯儲運系統都應用的是高度絕熱的材料以及適當的保冷厚度。其中，絕熱材料主要包括：聚氨脂泡沫塑料（PUR）、泡沫玻璃和三聚酯（PIR），這些材料具有絕熱程度強、容重小、防潮以及抗燃的功效，它們主要被應用于設施的保冷。由于泡沫玻璃的抗壓能力極強，不會發生形變，而且還不吸收水、抗燃、安全節能，所以被主要用來做儲罐罐底以及管道的保冷。對于PUR來說，其溫度是-65℃之上，其價格比PIR以及泡沫玻璃的要低，所以被用來做低溫乙烯管道雙層異材保冷的外層，這樣能夠降低導熱的系數以及成本，同時減少投資，其內層使用PIR或者泡沫玻璃，以加大耐低溫的屬性。其次，保冷計算，通常保冷層的厚度不僅會影響到管道的保冷程度，還會影響到裝置的穩定性，因此應針對不同的環境來選取合理的保冷計算法。1.表面溫度法。此方法主要用于保冷層的外溫大過露點的溫度，其能夠有效避免保冷層的外部發生凝露，從而造成保冷層的外部對空氣的放熱性能變大的情況發生，一般保冷層的外部溫度應該高于當地露點溫度的1-3℃。2.最大允許冷損量法。此方法主要用于長距離儲運低溫乙烯，其能夠有效避免由于長距離輸送而造成的外部熱量進到管道中，導致介質因為升溫而產生氣化，該方法應按照管道的長度以及最大允許冷損量來設計保冷的厚度，同時借助表面溫度法實施計算，讓外層的溫度大過露點溫度。3.經濟厚度計算法。為降低冷損，同時得到經濟的成效，應采取經濟厚度計算法。

二、低溫乙烯儲運流程節能優化

（一）低溫乙烯儲運流程

對此流程來說，低溫液態乙烯通過管道輸送到儲罐當中，儲罐里的低溫乙烯借助輸送泵加壓，隨后進入到汽化器中進行加熱與汽氣化，乙烯汽氣化完成后再通過管道輸送至下游的用戶裝置中。在儲存的過程中，為保持儲存罐的壓力與溫度，儲罐內氣相的乙烯經壓縮機壓縮之后進入乙烯冷凍機組進行冷凝，冷凝后的乙烯凝液通過節流閃蒸分離后液相的乙烯通過管道輸送至低溫乙烯儲存罐中。

（二）乙烯換熱器

正常情況下，在乙烯通過管道到達下游用戶的過程中，必須進行加熱使其汽化，而乙烯儲罐中的BOG需經過與制冷劑機組內的制冷劑丙烯換熱后冷凝液化，所以可以通過以下優化，達到乙烯儲運系統節能的目的，具體的流程為：將乙烯壓縮機壓縮之后的乙烯BOG氣體和低溫乙烯儲罐外送的液相乙烯在乙烯換熱器里換熱冷凝，然后使用乙烯凝液罐進行收集后輸送至低溫乙烯儲罐中，以減少損耗。

（三）空溫式乙烯汽化器

與上述相同，在乙烯通過管道到達下游用戶的過程中，必須進行加熱使其汽化，其中乙烯汽化器就是蒸汽的熱源，許多蒸汽的消耗就是低溫乙烯系統耗能形式之一，所以應借助空溫式乙烯汽化器來進行加熱氣化，代替以往用蒸汽加熱氣化的形式，這樣能夠有效節能。對于乙烯輸送泵加壓過程來說，其流量應為17t/h，壓力應為3.3MPa，溫度應為-104℃，進入空溫式乙烯汽化器中，此過程分成兩段：汽化段與加熱段，分為三組，即A、B、C，一組6臺，汽化段的出口溫度是-9.3℃，采用循環切換A、B兩組汽化器，其切換頻率是6-8h，C組是加熱段，持續的運行。冬天由于溫度低而影響換熱的效率，所以應在汽化器之后安裝加熱器，同時空溫式乙烯汽化器還要有通風的設置，通風裝置較占地方，但是相比于直接應用乙烯汽化器，還是會節省相當的費用，這就充分體現出了空溫式汽化器節約優化的優點。

三、總結

通過上述內容我們可知：低溫乙烯儲運裝置的節能優化之處就是低溫乙烯儲罐、設施和管道的保冷流程以及液態乙烯加壓汽化外輸過程中冷量的有效利用，只有使用高效的保冷材料、正確的保冷計算法、合理的保冷結構以及優化乙烯存儲外輸的流程，方可有效的降低冷損，提高能源利用率。本文主要探討了低溫乙烯儲運流程節能優化，主要包括：低溫乙烯儲運流程、乙烯換熱器、空溫式乙烯汽化器，希望以上內容能對相關單位有所幫助。

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（作者單位：天津大沽化工股份有限公司）