丁二烯儲(chǔ)運(yùn)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化

摘要：本文對(duì)丁二烯儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)中的一些要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了闡述，對(duì)工藝、設(shè)備安全進(jìn)行設(shè)計(jì)上的技術(shù)優(yōu)化，保障了儲(chǔ)運(yùn)的安全。

關(guān)鍵詞：丁二烯儲(chǔ)運(yùn)；球罐；優(yōu)化；安全

丁二烯是用于合成橡膠ABS樹脂、酸酐等的主要原料，工業(yè)上主要采用球罐或臥式罐儲(chǔ)存。丁二烯建規(guī)火險(xiǎn)為甲級(jí)，與空氣混合能形成爆炸性混合物，在空氣中的爆炸極限為1.4%~16.3%，另外丁二烯易與氧生成過(guò)氧化物，也容易發(fā)生自聚放熱，其過(guò)氧化聚合物是不穩(wěn)定的，易爆、易積累，易引起丁二烯球罐發(fā)生爆炸事故和管道的堵塞。因此丁二烯在儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)中防止自聚和過(guò)氧化物的生成是非常重要的。

1工程概況

山東VOPAK在現(xiàn)有的廠區(qū)新建兩臺(tái)2000m3的丁二烯球罐及相關(guān)的配套設(shè)施。

2工藝

2.1工藝包括碼頭卸船、棧臺(tái)卸火車、球罐儲(chǔ)存、冷凍循環(huán)及裝車，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)在事故情況下的倒罐功能。

2.2丁二烯球罐的主要技術(shù)參數(shù)

2.3工藝設(shè)計(jì)上的幾個(gè)要點(diǎn)、難點(diǎn)

每個(gè)球罐設(shè)計(jì)兩套安全閥，避免安全閥口易被堵塞，采用爆破片和安全閥串聯(lián)的方式。此外還設(shè)計(jì)一套遠(yuǎn)程手動(dòng)控制排放系統(tǒng)，當(dāng)壓力超過(guò)正常操作范圍壓力時(shí)，由控制室手動(dòng)排放至洗滌塔或火炬系統(tǒng)。

防止球罐在非正常壓力、溫度、液位下操作，在球罐頂設(shè)計(jì)壓力、溫度、液位遠(yuǎn)傳信號(hào)指示、報(bào)警及緊急停車系統(tǒng)。

丁二烯性質(zhì)非?；钴S，在沒有任何誘發(fā)劑的情況下，受熱即可以發(fā)生自聚合反應(yīng)，伴隨放熱，溫度繼續(xù)升高，再自聚，從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。因此，球罐操作溫度控制在27℃以下，采用循環(huán)冷凍水與丁二烯進(jìn)行熱交換，保持溫度在15℃。

丁二烯易與氧反應(yīng)生成過(guò)氧化物，因此嚴(yán)格與空氣接觸，并采用球罐頂?shù)猓獨(dú)獾募兌纫?9.8%，此外還需定時(shí)用在線氧分析儀對(duì)球罐氣相進(jìn)行采樣和分析。圖1 取樣裝置。

防止球罐受外界環(huán)境溫度變化影響，采用儲(chǔ)罐保冷設(shè)計(jì)；并在夏季較高溫度的情況下，對(duì)球進(jìn)行固定噴淋冷卻，甚至加入相應(yīng)的阻聚劑。

2.4 工藝計(jì)算

球罐的充裝率 Φt=Φb*ρb/ρt

Φt-任意溫度下球罐的充裝系數(shù)；

Φb-最高工作溫度下球罐的充裝系數(shù)；

ρb-最高工作溫度下丁二烯的密度；

ρt-任意溫度下丁二烯的密度；

充裝系數(shù)是一個(gè)很重要的概念，避免在過(guò)低溫度下，充裝過(guò)多，當(dāng)溫度升高，壓力增大；或在高于操作溫度下進(jìn)料，球罐充裝量過(guò)少，造成球罐利用率降低。

安全閥計(jì)算 安全閥按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中壓力容器安全泄放量的計(jì)算。本項(xiàng)目是按照有完善的絕熱材料保溫層的液化氣體壓力容器的安全泄放量的計(jì)算：

式中：Ws-壓力容器的安全泄放量，Kg/h；

q-在泄放壓力下液化氣體的氣化潛熱，KJ/Kg；

λ-常溫下絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)，KJ/m2.h.℃；

σ-保溫層的厚度，m；

Ar-容器的受熱面積，m2；

t-泄放壓力下的飽和溫度，℃。

球罐上氮封閥的設(shè)定值。球罐上氮封閥的壓力設(shè)定值是需要根據(jù)操作溫度下的飽和蒸汽壓來(lái)確定。當(dāng)?shù)忾y的壓力值設(shè)定值過(guò)高，球罐上安全閥容易頻繁開啟，反之，設(shè)定過(guò)低，達(dá)不到保護(hù)球罐瞬時(shí)產(chǎn)生的真空負(fù)壓和防止過(guò)氧化物產(chǎn)生。

固定管板式換熱器的計(jì)算。忽略換熱器的熱量損失，計(jì)算冷、熱流體的負(fù)荷。其中丁二烯走管程，冷凍水走殼層。該條件下?lián)Q熱器的換熱面積為32m2，為了防止換熱器的內(nèi)漏，丁二烯滲入到冷凍水系統(tǒng)，在冷凍水系統(tǒng)放空口設(shè)計(jì)丁二烯濃度檢測(cè)報(bào)警器。

2.5注水的設(shè)計(jì)

根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-92）1999年版規(guī)范要求，在罐底部設(shè)置注水的目的是考慮當(dāng)全壓力式儲(chǔ)罐發(fā)生管口或閥門泄露時(shí)，即在貯罐下部形成水封阻止液體的外泄，防止事故的發(fā)生。注水前，應(yīng)用氮?dú)鈱⒐艿腊踩脫Q，以免注水時(shí)，該段空氣進(jìn)入罐內(nèi)。注水補(bǔ)漏是一種搶救的方案，要求企業(yè)制定詳盡的操作規(guī)程和平時(shí)的模擬演練。此外，在設(shè)計(jì)上，選用質(zhì)量可靠的法蘭、墊片、閥門，避免由于質(zhì)量問(wèn)題引起球罐底部液體泄露。

總之，在丁二烯儲(chǔ)運(yùn)工藝設(shè)計(jì)中，針對(duì)各細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合考慮，避免丁二烯的自聚和與空氣接觸或與氧反應(yīng)，發(fā)生放熱使設(shè)備的壓力升高或產(chǎn)生過(guò)氧化物而爆炸。當(dāng)然，根據(jù)丁二烯的物質(zhì)性質(zhì)和儲(chǔ)存特性，做到工藝先進(jìn)，設(shè)備選用合理，嚴(yán)格規(guī)范的操作就能夠保證生命財(cái)產(chǎn)安全下，創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富。

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