石油化工裝置防凍問題

1、石油化工裝置防凍問題1、防凍技術(shù)措施理念(1) 在當前能源緊缺、價格上漲情況下 ,要做到注意節(jié)約能源 , 應(yīng) 根據(jù)不同生產(chǎn)工藝情況 ,既要防止凍結(jié)給生產(chǎn)帶來危害 , 又要防止能 源浪費。因此在設(shè)計中 ,要盡量避免產(chǎn)生凍結(jié)的可能性 , 要考慮管線能 自排凈, 有時可增加旁通管路以備檢修時仍能維持循環(huán)。閥門要安裝 在合適的位置 , 并避免有死角以保證管線能連續(xù)流動。(2) 裝置自控水平提高后 , 將采用大量儀表及導(dǎo)線。 因此, 在冬季 也要注意采用伴熱防凍保溫措施 , 不使生產(chǎn)受影響。(3) 可優(yōu)先考慮采用裝置副產(chǎn)的低能位蒸汽。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗 , 使用電伴熱系統(tǒng)的一次投資比蒸汽伴熱約高 50%,但

2、電伴熱能源利用 率高,常年運行費低 , 如果電汽價格比小于一定值時 , 則電伴熱投資差 額回收期會縮短。(4) 有些工藝條件不容許采用蒸汽伴熱或電伴熱 , 要采用如熱 水、導(dǎo)熱油或聯(lián)苯 -聯(lián)苯醚等熱載體閉式循環(huán)系統(tǒng) , 并在規(guī)定的溫度范 圍內(nèi)循環(huán)運行。如輸送物料苯(冰點5.5 °C ,沸點80.1C)時,在冬季時 由苯庫經(jīng)管架管線輸送至生產(chǎn)裝置，而苯則在庫區(qū)先加熱到約30 40C, 外管線用熱水伴熱 , 使冬季苯在管內(nèi)不被凍結(jié)。即使輸送完后 , 留在管內(nèi)剩余的苯亦不會凍結(jié)。但不能用蒸汽來伴熱 , 因蒸汽會使管 內(nèi)苯沸騰氣化。 熱載體聯(lián)苯 - 聯(lián)苯醚滲透性特強 , 泄出的氣味刺激性大

3、不利于環(huán)保。(5) 當采用蒸汽伴熱防凍時 , 常因光管伴熱效果不佳。 因此 , 建議在伴管與主管之間敷設(shè)如導(dǎo)熱膠泥一類高導(dǎo)熱系數(shù)材料來代替?zhèn)鳠?性能差的空氣 ,形成連續(xù)的熱結(jié)合體 , 可有效地增加接觸面積 , 降低熱 阻。(6) 當石化生產(chǎn)裝置檢修、 暫時停車或發(fā)生事故時要使冷卻水能 繼續(xù)保持循環(huán) ,尤其在寒冷季節(jié)循環(huán)冷卻水水池要有防凍措施 , 決不 能被凍結(jié) , 使循環(huán)水泵仍能工作。 水的總管及分管要設(shè)截斷閥門 ( 最好 能電動啟閉 ), 當運轉(zhuǎn)的供水泵不工作時即啟動備用水泵。 停運泵的水 管線要能排凈剩余水而不凍結(jié)。(7) 設(shè)計時要仔細檢查PID圖上需防凍的工藝管線、閥門和儀表 等的伴熱措

4、施 , 并在施工圖中繪制出管道空視圖和伴熱蒸汽系統(tǒng)圖。在設(shè)計規(guī)范中對蒸汽伴熱管徑、 數(shù)量、最大允許長度以及在最大 允許長度范圍內(nèi)出現(xiàn)袋形彎的累計上升高度都作了規(guī)定 , 這對蒸汽伴 熱系統(tǒng)的設(shè)計起到指導(dǎo)作用。2 伴熱方法選用通則和實例由于裝置各工藝管道內(nèi)介質(zhì)不同 , 生產(chǎn)條件各異 , 因此選用伴熱 介質(zhì)及伴熱方式首先應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝條件 , 同時考慮能源消耗、 成本、 維修等因素進行綜合考慮后再決定。供熱介質(zhì)仍為以下幾種 :熱水 ; 蒸汽; 循環(huán)熱媒體 ; 電熱 石化行業(yè)一般采用外伴熱或夾套伴熱和內(nèi)伴熱管兩種伴熱方式。 這些都是采用蒸汽作供熱介質(zhì)。電熱也是外加熱保溫 , 它施工方便、 能源利用率高

5、 ,所以當前發(fā)展較快 , 但一次投資比蒸汽伴熱約高 50%。內(nèi)伴熱管因不允許有管道焊縫留在工藝管道內(nèi)部 , 且有彎管使施 工不便 , 會引起伴熱管的熱變形 , 所以這種內(nèi)伴熱結(jié)構(gòu)很少用于石化 裝置的工藝管道 , 尤其不適合于輸送腐蝕性、易燃易爆及熱敏性強的 介質(zhì)管道。2.1 蒸汽伴熱 目前蒸汽外伴熱管是國內(nèi)外石化裝置普遍采用的一種伴熱方式。 伴熱管放出的熱量 ,一部分補充主管內(nèi)介質(zhì)的熱損失 , 另一部分通過 管外保溫層散失到四周環(huán)境。 采用硬質(zhì)保溫預(yù)制外殼要使主管與伴熱 管間有一空間 , 這樣使伴熱小管放出的熱量可幾乎全部補償主管的熱 損失, 所以這種伴熱形式熱源的耗量較經(jīng)濟。在輸送介質(zhì)溫度高

6、于150C時,并要求介質(zhì)還有一定的溫升，則可 采用23根伴熱管，甚至還要采用傳熱膠泥填充在外伴管與主管之間 使之形成一個整體。它相當于用 3根同直徑常規(guī)伴熱管的功用。目前 這種傳熱膠泥國內(nèi)也已生產(chǎn) , 實踐證明采用傳熱膠泥的外伴熱管 , 可 以代替投資昂貴的夾套管及多根伴熱管。外蒸汽伴熱管之所以能在石化工廠中得到廣泛使用 , 其主要原因 如下:(1) 石化工廠內(nèi)有副產(chǎn)蒸汽或乏汽可以利用 , 而且蒸汽潛熱大 , 從而降低伴熱費用。(2) 適用范圍普遍，操作溫度在150C以下的工藝管道都可采用。(3) 不需什么特殊材料，便于施工和管理。國內(nèi)300kt/a合成氨和 520kt/a 尿素聯(lián)合工廠、 3

7、00 600kt/a 乙烯裝置及大部分石油化工裝 置等基本上都采用蒸汽伴熱來防止凍結(jié)。因有富余低壓蒸汽可利用 ,同時為了節(jié)約蒸汽 ,可在裝置區(qū)內(nèi)設(shè)兩個蒸汽伴熱系統(tǒng) , 分別供常年 及冬季伴熱用 , 到夏季可將冬季伴熱管閥門關(guān)掉。2.2 電伴熱在沒有多余蒸汽及汽源的場合 , 如長輸油品管道、油庫及油田等 地區(qū)可以采用電伴熱。另外對于復(fù)雜的管線及儀表管線等 , 用電熱帶 既方便施工也能有效利用能量 , 還容易有效控制溫度。因此, 電伴熱主要適用于下列情況 :(1) 由于用電伴熱可有效進行溫度控制 , 可防止熱敏介質(zhì)管道過 熱。(2) 適用于沒有蒸汽或其它熱源的較邊遠地區(qū) , 如油田井場、井 口裝置

8、的設(shè)備和管道的伴熱及長輸油品管道的伴熱。(3) 非金屬管道一般不能采用蒸汽伴熱 , 但可用電伴熱。(4) 使管道系統(tǒng)簡單，且又能維持溫度超過150C。使用情況及用戶反映 :避免了蒸汽伴熱的跑、冒、滴、漏 ; 無環(huán)境 污染;自動調(diào)節(jié)發(fā)熱溫度 ;節(jié)能;滿足石化廠防腐、防爆要求 , 安全可+,靠。3 蒸汽伴熱及電伴熱選用比較 蒸汽伴熱和電熱帶伴熱廣泛應(yīng)用于石油化工裝置 , 用來防止物料 凝結(jié)、結(jié)晶等 , 而使生產(chǎn)能在寒冷季節(jié)保持正常運轉(zhuǎn)。但它們之間在 材料、安裝建設(shè)及運行成本費用上仍存在一些差異。3.1 溫度控制(1) 電熱帶伴熱要求有溫度控制設(shè)施 , 并要求設(shè)置信號指示燈來 顯示工作狀態(tài)。對于輸送

9、熱敏性介質(zhì)的場合 , 采用電伴熱較易于控制 溫度, 且熱能利用率高。(2) 蒸汽伴熱僅借指示溫度計來人工調(diào)整溫度 , 這是蒸汽伴熱的 不足之處。3.2 能源費用目前國內(nèi)工業(yè)用電價格為0.650.8元/kWh,比國外高。氐壓蒸汽價格為7075元/t,折合為0.260.28元/kWh。因 此電汽價比為 2.52.9 。如裝置有副產(chǎn)中、 低壓蒸汽或閉式操作壓力 冷凝水經(jīng)閃蒸可得到0.1氐壓蒸汽，那么利用低壓蒸汽作 伴熱的能源費用很低。如低壓蒸汽按20元/t收取維護費，則折合價為 0.074元/kWh,則此電汽價比為8.810.8。假設(shè)電伴熱一次投資高出 蒸汽伴熱約 50%,即使電伴熱能源利用率高 ,

10、 但投資回收期將約為 5年 或更長。目前國內(nèi)裝置電價較高 , 加之供電較緊張 , 而政策規(guī)定不鼓勵使 用電熱。假如裝置無廉價蒸汽且屬邊遠地區(qū) , 則采用電伴熱是可取的 , 當然某些裝置在關(guān)鍵部位采用電伴熱也是可行的。3.3 建設(shè)安裝費根據(jù)國外建設(shè)公司 /承包商通常的報價 , 如果人工費兩者相近 , 則 電伴熱材料費將比蒸汽伴熱材料費高出一倍 , 總之蒸汽伴熱系統(tǒng)的建 設(shè)安裝費僅為電伴熱的 1/2 或1/3 。假如蒸汽供給管是預(yù)制組裝的以及冷凝水集水總管可以利用現(xiàn) 有, 則蒸汽伴熱系統(tǒng)的建設(shè)安裝費將更低。3.4 安全性蒸汽伴熱相對較安全 , 但如安裝不好也許會出現(xiàn)蒸汽泄漏 , 造成 人員燙傷或保

11、溫層損壞。電伴熱一般也很安全 , 但如果安裝或維護不良 , 也會發(fā)生電氣故 障。3.5 可靠性蒸汽伴熱和電伴熱系統(tǒng)都難免會出現(xiàn)故障 , 如汽源供應(yīng)中斷或電 伴熱線路故障。 但相比之下 , 電伴熱則較少發(fā)生故障。 另外, 由于電熱 帶外表面釋熱低且均勻 , 所以在失靈后靠表面摸觸則不易被察覺。3.6 維護費與電伴熱相比 ,蒸汽伴熱較易發(fā)生故障 , 因此比電伴熱需要更多 的維護 , 如管線焊接處出現(xiàn)泄漏或缺陷以及管線可能出現(xiàn)腐蝕 , 因而 就增加了維修量及能源費。根據(jù)經(jīng)驗 , 蒸汽伴熱的維護費比電伴熱約 高一倍 , 它與機械和電氣人員的工資及其技術(shù)水平、施工熟練及管理 水平等有關(guān)。從上述初步對比

12、, 蒸汽伴熱和電伴熱各有利弊。 就國內(nèi)目前情況 , 似乎石油化工裝置往往有多余廉價蒸汽 , 因此蒸汽伴熱在相當時期內(nèi) 仍將為首選。4 蒸汽外伴熱設(shè)計和運行4.1 常見問題以下列舉伴熱管線設(shè)計常見的問題(1) 伴熱流程不合理 , 造成干管和支管回路中阻力不同 , 使末端 伴熱介質(zhì)流量偏小。(2) 蒸汽干管少 , 把負荷差別較大的支路連到同一干管上 , 形成 伴熱介質(zhì)流量不好調(diào)節(jié) ,甚至缺少檢測溫度計 , 使伴熱效果無法檢測 , 甚至造成蒸汽短路。(3) 伴熱管無高點放氣閥或低點放水閥門 , 使管線中形成袋形而 阻止伴熱介質(zhì)的流動。(4) 控制閥門數(shù)量不夠或安裝位置不合理。(5) 疏水器工作不正常

13、。4.2 解決措施為了要解決上述問題 , 可采取以下措施。(1) 根據(jù)被伴熱管線的運行參數(shù)選用合適的伴熱管徑。(2) 同一干線上的各支路所帶負荷要接近 , 而負荷相差較大的支 路應(yīng)分別連結(jié)在不同干管上。(3) 合理設(shè)置高點放氣閥和低點放水閥 , 對埋地管線的低點放水 處應(yīng)設(shè)閥門池。(4) 合理設(shè)置蒸汽分配站和疏水站 , 以方便操作和維修 , 分配站 應(yīng)留有一定數(shù)量的備用接頭。(5) 正確選擇及安裝疏水器 , 使冷凝水能順暢排出。對疏水器要 定期檢查 , 在寒冷地區(qū)要采取防凍措施 , 以維護正常運行。(6) 由于輸送主管與伴熱管之間熱脹量不同 : 當伴熱管供汽點與排凝點之間的直線不超過4om寸，

14、可采用中間固定在主管的管卡上，以便使熱脹量均勻分配到伴熱管的兩端 , 并在伴熱管引入點處及引出處的保溫結(jié)構(gòu)上留出約100m長的空隙以填充軟質(zhì)保溫材料，不妨礙 伴熱管的位移；當長度大于40伸寸，除主管為L形自然補償?shù)墓芏瓮猓?一般每隔3040m設(shè)一個補償器，補償器可采用U形或Q形，當主管道 上有法蘭或閥門或彎管時，可在法蘭或閥門或彎管處設(shè)U形或Q形補 償器, 且所有補償器不得出現(xiàn)袋形。(7) 因?qū)岷谩⒁讖澢液芤着c黃銅管件相接 , 通常采用紫銅管 做伴熱管。當蒸汽壓力高于時或冷凝水有腐蝕性，則建議采 用不銹鋼做伴熱管。而碳鋼管道常用于蒸汽壓力低且無腐蝕的情況。5 結(jié)論(1) 要根據(jù)裝置具體情況和公用工程條件 , 通過經(jīng)濟分析比較確