李旭(中化泉州石化有限公司,福建 泉州 362103)
工業(yè)環(huán)氧乙烷產(chǎn)品(EO)純度在99.95%以上,冷凍介質(zhì)為乙二醇水溶液,從理論上講及行業(yè)內(nèi)多年實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看,都極少會(huì)出現(xiàn)EO成品罐換熱器凍堵的情況。因其環(huán)氧乙烷特殊的毒害性和易燃易爆性,一旦成品罐換熱器凍堵,無(wú)法循環(huán)冷卻,成品罐內(nèi)低溫液態(tài)EO會(huì)揮發(fā)成氣態(tài)EO,引起設(shè)備超壓、發(fā)生泄漏、火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn),危害影響巨大,必須引起足夠重視[1]。
中化泉州20/50萬(wàn)噸/年環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置(簡(jiǎn)稱(chēng):EOEG裝置)采用SHELL MASTER專(zhuān)利技術(shù),來(lái)自EO精制塔C-303測(cè)線采出高純度EO,經(jīng)EO產(chǎn)品泵P-306增壓后,經(jīng)EO產(chǎn)品換熱器E-801冷卻至-5 ℃,送入EO儲(chǔ)罐V-801(A/B/C),當(dāng)測(cè)線EO不合格,EO產(chǎn)品泵也可將物料送至EO濃縮塔C-204回?zé)?,EO精致系統(tǒng)和EO儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)同屬一套EOEG裝置內(nèi)。
在EO儲(chǔ)運(yùn)單元,儲(chǔ)罐中的產(chǎn)品EO通過(guò)EO裝車(chē)循環(huán)泵P-801(A/B/C/D/E/F)維持物料循環(huán),循環(huán)管線中的HPEO經(jīng)過(guò)EO循環(huán)換熱器E-802(A/B/C)冷卻至-5 ℃后返回儲(chǔ)罐,維持儲(chǔ)罐溫度在-5 ℃左右。EO裝車(chē)循環(huán)泵還將部分HPEO通過(guò)裝車(chē)循環(huán)線送至裝車(chē)站,進(jìn)行EO汽運(yùn)裝車(chē),裝車(chē)循環(huán)線保持連續(xù)循環(huán),裝車(chē)循環(huán)線內(nèi)未裝車(chē)物料返回儲(chǔ)罐,保持同一儲(chǔ)罐循環(huán),或者將物料轉(zhuǎn)移至其他儲(chǔ)罐。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)EO不合格或被污染,EO裝車(chē)循環(huán)泵也可將物料送至EO濃縮塔C-204回?zé)?。?chǔ)罐中的產(chǎn)品EO還可通過(guò)EO輸送泵P-802A/B將HPEO送至界外下游工廠,輸送循環(huán)管線中的HPEO經(jīng)過(guò)EO循環(huán)換熱器E-802(A/B/C)冷卻至-5 ℃后,返回V-801(A/B/C)。EO儲(chǔ)運(yùn)單元冷凍機(jī)組Z-801A/B/C為上述換熱器提供-17 ℃冷凍水,冷卻介質(zhì)為-17 ℃乙二醇水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%),EO儲(chǔ)罐的壓力控制為0.4 MPa,采用氮?dú)獗Wo(hù)。氮?dú)鈦?lái)自管網(wǎng),分別用作EO儲(chǔ)罐壓力控制、冷凍水罐T-801壓力控制、EO儲(chǔ)罐安全閥吹掃和裝車(chē)管線吹掃。系統(tǒng)內(nèi)的排放氣體將用氮?dú)馑椭练揽瘴账﨏-304。
EO儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)流程示意圖如圖1所示。
圖1 EO儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)流程示意圖
EOEG裝置在建設(shè)中交后于2020年9月19日一次投料開(kāi)車(chē)成功(簡(jiǎn)稱(chēng):原始開(kāi)車(chē)),2022年年初大檢修后,于2022年1月19日投料開(kāi)車(chē)(簡(jiǎn)稱(chēng):空塔開(kāi)車(chē))。1月21日EO精制塔C-303開(kāi)始空塔進(jìn)料開(kāi)車(chē),4 h后C-303產(chǎn)品側(cè)線開(kāi)始采出至C-204循環(huán)調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)量。19日21點(diǎn)分析EO產(chǎn)品質(zhì)量合格,22:30分,連續(xù)兩次分析結(jié)果合格后隨即將產(chǎn)品切至V801A。
EO產(chǎn)品正常采出后,在逐步提高EO負(fù)荷時(shí)發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品采出流量閥全開(kāi)最高提至5 t/h,遠(yuǎn)低于正常流量。而EO產(chǎn)品泵P-306在EO精制塔建立回?zé)捈胺盗匣責(zé)挄r(shí)流量均正常,將流量控制閥及跨線全開(kāi),最大采出流量只能達(dá)到5.4 t/h(額定流量為30 t/h),遠(yuǎn)低于正常流量,并且還處于緩慢下降趨勢(shì)。隨即再次將EO測(cè)線采出切回至C-204回?zé)捔鞒蹋琍-306采出流量正常。EO精制塔提負(fù)荷受限,初步懷疑P-306至V-801流程不暢通。全面排查P-306至V-801全線流程,結(jié)果顯示流量控制閥、前后手閥、流量計(jì)均全部正常,初步懷疑P-306至V-801流程上止回閥卡澀。1月22日白班,將P-306至V801止回閥下線檢查正常,止回閥正常完好、無(wú)卡澀。
儲(chǔ)罐V-801A液位滿足后,啟動(dòng)EO裝車(chē)循環(huán)泵P-801A,通過(guò)儲(chǔ)罐自循環(huán)流程對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行循環(huán)冷卻,此時(shí)流量無(wú)法突破P-801A流量低連鎖50 t/h,致使循環(huán)泵無(wú)法啟動(dòng),EO儲(chǔ)罐無(wú)法及時(shí)有效建立循環(huán)冷卻。隨后投用裝車(chē)循環(huán)線,使P-801A流量越過(guò)流量低連鎖,啟動(dòng)正常,建立EO儲(chǔ)罐循環(huán),但E-801與E-802A無(wú)明顯制冷效果。為防止成品罐內(nèi)液態(tài)EO因無(wú)法及時(shí)冷卻而揮發(fā)成氣態(tài)EO,發(fā)生火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn),隨即將V-801A物料通過(guò)裝車(chē)循環(huán)線轉(zhuǎn)移至V-801B,啟動(dòng)P-801C泵,可以滿足P-801C泵流量低流量連鎖,建立自循環(huán),通過(guò)E-802B循環(huán)冷卻。
隨后同時(shí)全面排查V-801A循環(huán)、冷卻流程、控制閥均正常,冷凍水壓力、溫度、流量正常,冷凍機(jī)組Z-801A/B/C運(yùn)行正常,冷凍水泵P-803及冷凍水罐T-801各運(yùn)行參數(shù)正常。
排查EO存儲(chǔ)系統(tǒng)開(kāi)工前各單元干燥情況顯示,EO產(chǎn)品進(jìn)料線、EO產(chǎn)品換熱器、EO儲(chǔ)罐、EO循環(huán)換熱器、EO裝車(chē)循環(huán)泵、裝車(chē)循環(huán)線各系統(tǒng)均干燥合格,露點(diǎn)在-50~-70 ℃之間,均滿足EO存儲(chǔ)系統(tǒng)干燥要求。而在此期間,EO側(cè)線采出產(chǎn)品始終合格,水含量始終維持在0.006%左右。此時(shí),對(duì)已進(jìn)料的V-801A/B儲(chǔ)罐成品采樣分析發(fā)現(xiàn),A、B儲(chǔ)罐中EO產(chǎn)品水含量均超標(biāo),其中A罐EO產(chǎn)品水含量峰值達(dá)1.19%,并且A罐作為首先進(jìn)料罐,產(chǎn)品水含量明顯高于B罐,在此期間EO產(chǎn)品測(cè)線及EO成品罐V-801A/B的LMSE分析結(jié)果如表1所示。
表1 EO產(chǎn)品測(cè)線及EO成品罐V-801A/B的LMSE分析結(jié)果
分析結(jié)果顯示,儲(chǔ)罐成品EO水含量不合格,根據(jù)EO水溶液混合物凝固點(diǎn)趨勢(shì),結(jié)合上述流程排查及E-801與E-802A無(wú)明顯換熱效果等現(xiàn)象,判斷EO產(chǎn)品換熱器E-801、EO循環(huán)換熱器E-802A內(nèi)部EO產(chǎn)品側(cè)(管程)存在局部?jī)龆?,從而造成P-306至V-801流程不暢,E-801與E-802A換熱器無(wú)明顯制冷效果。EO水溶液混合物凝固點(diǎn)趨勢(shì)如圖2所示[2]。
圖2 EO水溶液混合物凝固點(diǎn)趨勢(shì)圖
而且V-801A罐作為首先進(jìn)料罐,產(chǎn)品水含量高于B罐,由此判斷造成本次環(huán)氧乙烷成品儲(chǔ)罐換熱器凍堵的直接原因是:EO產(chǎn)品在輸送過(guò)程中水含量超標(biāo),達(dá)到EO水溶液凝固冰點(diǎn)而造成換熱器局部?jī)龆隆?/p>
為驗(yàn)證上述判斷,隨即在1月22日18:00左右開(kāi)始將E-801和E-802A冷凍水(-17 ℃)中斷,通過(guò)換熱器殼程低點(diǎn)導(dǎo)淋和高點(diǎn)放空,通入40 ℃除鹽水進(jìn)行解凍,期間維持P-306采出及P-801A/C泵循環(huán),P-306采出進(jìn)V-801B罐,同時(shí)將V-801B不合格產(chǎn)品返回至V-801A。解凍維持2 h后,P-306采出流量穩(wěn)步升高、P-801泵循環(huán)流量也逐步升高,E-801與E-802A換熱效果逐漸明顯,以上現(xiàn)象表明上述判斷方向正確。繼續(xù)對(duì)E-801和E-802A解凍、置換,隨著P-306采出流量穩(wěn)步提高,V-801B罐隨著進(jìn)料量穩(wěn)步增加,B罐水含量隨著進(jìn)料量的增加先是降低,待換熱器完全解凍后,高含水量的不合格EO進(jìn)入V-801B,產(chǎn)品中水含量升高至0.114%,隨著P-306采出合格EO產(chǎn)品持續(xù)調(diào)和,最終在1月23日10:00,V-801B成品分析合格,V-801A不合格產(chǎn)品統(tǒng)一通過(guò)P-801A返料線返回至C-204繼續(xù)回?zé)?。?yàn)證處理過(guò)程V-801B罐水含量LMSE分析結(jié)果如表2所示。
表2 驗(yàn)證處理過(guò)程V-801B罐水含量LMSE分析結(jié)果
事后回顧本裝置中交后原始開(kāi)車(chē)情況,當(dāng)時(shí)也出現(xiàn)EO測(cè)線產(chǎn)品合格,切至成品罐后水含量超標(biāo)(換熱器未凍堵),因當(dāng)時(shí)P-801泵機(jī)封檢修,因此當(dāng)時(shí)判定成品罐后水含量超標(biāo)原因?yàn)楸皿w在清洗置換時(shí),少量除鹽水進(jìn)入成品罐導(dǎo)致。
針對(duì)本次空塔開(kāi)車(chē)現(xiàn)象,事后再次排查EO存儲(chǔ)系統(tǒng)本次開(kāi)工前干燥情況,系統(tǒng)各處均干燥合格,露點(diǎn)在-50~-70 ℃之間,滿足干燥要求,系統(tǒng)各處也未有設(shè)備檢修等可能導(dǎo)致成品罐后水含量超標(biāo)原因,本次不但產(chǎn)品水含量超標(biāo),而且還發(fā)生換熱器凍堵。由此判斷說(shuō)明原始開(kāi)工水含量超標(biāo)的原因分析不成立。
再次全面排查EO產(chǎn)品泵P-306至球罐輸送流程,發(fā)現(xiàn)之前一直忽視的設(shè)計(jì)漏洞:因本裝置在設(shè)計(jì)時(shí)將EO精致系統(tǒng)和EO儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)放置在同一套裝置內(nèi),P-306出口至球罐流程根部閥門(mén)位置設(shè)置在EO儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)界區(qū)處,距離P-306出口至C-204返料線手閥過(guò)遠(yuǎn),每次空塔開(kāi)車(chē)過(guò)程中,啟動(dòng)P-306回?zé)挷缓细癞a(chǎn)品,會(huì)使不合格產(chǎn)品充滿P-306出口至成品儲(chǔ)罐流程管線(約200 m),產(chǎn)品切至球罐過(guò)程中,該不合格物料會(huì)隨之帶入到EO成品儲(chǔ)罐V-801,造成EO成品儲(chǔ)罐換熱器凍堵。
另外本次開(kāi)工EO精制塔C-303回流罐V-304,未進(jìn)行干燥置換,也造成P-306初始回?zé)挼牟缓细癞a(chǎn)品水含量極高,導(dǎo)致P-306出口至球罐流程管線的不合格物料水含量很高,更加劇了EO產(chǎn)品水含量超標(biāo)和EO成品儲(chǔ)罐換熱器凍堵現(xiàn)象。
為從根本上避免此類(lèi)情況的再次發(fā)生,最直接的方法是:擇機(jī)在P-306出口至球罐流程初始端根部,增加隔離手閥,防止空塔開(kāi)車(chē)過(guò)程期間,不合格物料回?zé)掃^(guò)程中,使其進(jìn)入產(chǎn)品管線,污染球罐產(chǎn)品,保障儲(chǔ)罐產(chǎn)品快速合格,減少系統(tǒng)返料回?zé)?。以上措施暫未?shí)施的情況下,在有空塔開(kāi)車(chē)情況,可采用將P-306出口至球罐流程手閥前物料,回收回?zé)挼姆绞教幚?,避免該不合格物料污染成品罐,提高裝置經(jīng)濟(jì)效益。另外EO精制塔C-303空塔首次開(kāi)車(chē)前,將回流罐V-304吹掃干凈,保持干燥,可以減少不合格產(chǎn)品水含量,加快測(cè)線產(chǎn)品合格時(shí)間,減少EO精致系統(tǒng)返料回?zé)挕?/p>