液氮存儲、變壓與汽化關(guān)鍵技術(shù)
引言：在某石化公司化工廠(chǎng)100萬(wàn)t/a加氫裂化裝置事故氮新項目設計方案中，選用了真空泵隔熱液氮儲槽、低溫液氮泵、高效率水浴式氣化器及真空泵*熱管技術(shù)，為加氫裂化裝置試運行及安全性穩定運作出示了強有力確保。
關(guān)鍵字：低溫液氮;存儲;氣化;技術(shù)性
某石化公司化工廠(chǎng)100萬(wàn)t/a加氫裂化裝置，在事故情況下(如循環(huán)系統氫制冷壓縮機互鎖關(guān)機、管式反應器床層飛溫等)要用N2，以維護管式反應器等關(guān)鍵機器設備。依照小區業(yè)主授權委托規定，加氫裂化事故情況下高壓氮氣總需量12000m3(熱力學(xué)溫度)，企業(yè)時(shí)間使用量4000m3/h(熱力學(xué)溫度)，氣路工作壓力8.0MPa。
該石化公司化肥廠(chǎng)液氮純凈度99.99%，工作溫度一188℃?？辗衷O備擴量更新改造后，液氮每日剩下約10m3，存儲在儲槽4111一V4-1、2內，按時(shí)排盡，奢侈浪費巨大?；蕪S(chǎng)增加液氮小車(chē)裝貨設備若為化工廠(chǎng)事故氮系統軟件出示液氮。因為液氮存儲、變壓及汽化系統軟件響應速度為5～15min，不可以在*時(shí)間考慮加氫裂化事故情況天燃氣。因而，企業(yè)將化工廠(chǎng)閑置不用的高壓氮氣瓶做為緊急儲存罐(稱(chēng)之為氮氣瓶區)，加氫裂化裝置產(chǎn)生事故時(shí)氣罐區能夠馬上氣路。那樣，事故氮區包含氮氣瓶區與液氮存儲管理，總儲供氣量約78120m3(熱力學(xué)溫度)，運輸工作能力為4000m3/h(熱力學(xué)溫度)加氫裂化裝置事故情況下，事故氮區可出示充裕的8.0MPaN2，徹底可考慮小區業(yè)主規定。小編對事故氮新項目設計方案中的難題、選用的新技術(shù)應用等開(kāi)展簡(jiǎn)略詳細介紹。
1、設計方案難題
1.1低溫儲槽揮發(fā)率
揮發(fā)率是由外界發(fā)熱量傳到儲槽內部造成汽化汽體的氣化，一天之中這些氣化品質(zhì)占合理容積品質(zhì)的占比。儲槽內部的發(fā)熱量關(guān)鍵由隔層保溫隔熱材料、內筒與外筒中間的固定不動(dòng)座、各種各樣從內筒到外筒的管道及其其他設計方案預制構件傳承。保溫隔熱材料的挑選對揮發(fā)率有挺大的危害口。
1.2低溫液氮泵出入口工作壓力
液氮經(jīng)低溫液氮泵變壓至8.0MPa后進(jìn)到氣化器吲，即可取得該工作壓力下的汽體。
1.3低溫液氮管路隔冷特性
液氮與自然環(huán)境大約200℃的溫度差，常見(jiàn)的隔熱保溫方式 在低溫液體運輸全過(guò)程中冷量損害挺大，特別是在泵通道*容易造成汽蝕。
2、設計方案內容
2.1加工工藝計劃方案
將化工廠(chǎng)閑置不用的高壓氮氣瓶做為緊急儲存液氮罐，加氫裂化事故情況時(shí)氣罐區能夠馬上氣路，但耗氣量不夠。因為氣罐占地面積過(guò)大，為節約農田，運用液氮氣高效液相壓縮比高的特性，在建了液氮儲槽、液氮泵、氣化器、液氮槽罐車(chē)及其相對設備，以填補氣罐耗氣量不夠的難題，液氮變壓、汽化后供貨到加氫裂化裝置。應用的液氮來(lái)源于該石化公司化肥廠(chǎng)，根據液氮槽罐車(chē)可將化肥廠(chǎng)液氮裝運至化工廠(chǎng)事故氮系統軟件。
依據加工工藝必須，提升2臺液氮罐、2臺液氮泵和1臺氣化器，預埋2臺液氮罐、2臺液氮泵和1臺氣化器的部位，為之后設備要求留出充足室內空間。
2.2生產(chǎn)流程
(1)液氮存儲管理液氮從化肥廠(chǎng)儲槽4111一V4—1、2裝進(jìn)專(zhuān)用型槽罐車(chē)H]，槽罐車(chē)將液氮拉運至化工廠(chǎng)事故氮區，將液氮卸至低溫液氮儲槽V一1、2。加氫裂化裝置事故情況下，液氮自低溫儲槽送進(jìn)低溫液氮泵P-1、2充壓至8.0MPa，在氣化器內汽化后經(jīng)濟管理道送進(jìn)加氫裂化裝置。
(2)氣罐區0.9MPaN2自化工廠(chǎng)底壓N2管道網(wǎng)來(lái)，經(jīng)氮壓力機充壓后管輸至氮氣瓶R一1～20。加氫裂化裝置事故情況下，高壓氮氣經(jīng)濟管理道送進(jìn)加氫裂化裝置。
2.3穿管以及他
設計方案中須加設液氮罐與液氮泵間穿管、氣化器D-1N2出入121與低溫開(kāi)水進(jìn)出口貿易穿管及配套設施設計方案。
3、設計方案中選用的*技術(shù)性
3.1液氮儲槽
低溫液氮儲槽是立柱式移動(dòng)式真空泵粉末狀隔熱儲槽，關(guān)鍵由下列3一部分構成。
(1)接下來(lái) 儲槽為兩層圓柱形構造，外不銹鋼封頭采用碟型不銹鋼封頭，內筒以及穿管均用低合金鋼生產(chǎn)制造，外筒用16MnR生產(chǎn)制造，隔層填滿(mǎn)隔熱珠光砂并真空包裝，另外設定了歷經(jīng)獨特解決的催化劑載體，以增加儲槽的使用壽命。
(2)保險裝置及自動(dòng)控制系統儲槽內外筒均下設保險裝置，內筒有2組閥門(mén)和內筒防爆型設備，外筒有防爆型設備。內筒保險裝置關(guān)鍵由2套閥門(mén)、爆破片構成，一用一備，用于避免因真空泵無(wú)效、增加過(guò)快造成內筒變壓超出應用程度導致抗壓強度毀壞、泄露?？蛻?hù)在應用前要按《高壓容器安全性監督技術(shù)規范》規定開(kāi)展校檢即可應用[6]。外筒防爆型設備用于避免因出現意外事故造成真空無(wú)效、內筒泄露導致隔層內部工作壓力升高。
(3)電腦操作系統儲槽上設定有閥門(mén)種類(lèi)，閘閥布局于儲槽底端周邊。①充灌口。充灌口設定有液體進(jìn)、出入口閥及快插接頭，有利于向儲槽內進(jìn)液、卸液。②增壓機及工作壓力調整設備。增壓機布局在儲槽外下邊。工作壓力調整設備由增加閥、調壓閥、閥門(mén)、增壓機、進(jìn)液閥及回閥門(mén)構成，客戶(hù)依據要求調整相對閘閥，儲槽就能排出來(lái)要求工作壓力的液體。③排液閥。其結構緊湊、占地小[7]。儲槽、增壓機構成封閉系統，不在另加一切電力能源的狀況下就能向外供貨液體或汽體，確保了排污液體或汽體的純凈度。
3.2氣化器
選用高效率水浴式氣化器[8]，選用90℃低溫開(kāi)水與髙壓液氮(液氮泵變壓后)傳熱，減少了機器設備項目投資，*好地考慮了供氮要求。3.3真空泵隔熱管真空泵隔熱管為高真空泵雙層隔熱低溫液體輸送管道，其壓力不超20Ⅷa(可依據客戶(hù)必須設計方案)，設計方案溫度一270℃，工作中物質(zhì)為L(cháng)N2、L02、LAr、LH2、LHe和LNG，內、外管材料0Crl8Ni9，隔層工作壓力低于0.004Pa，管路冷損量不超0.5～2W/m，管路真空泵漏率低于2×10_10Pa?L/s。
在液氮管道運輸中，因為液氮與工作溫度溫度差很大，常見(jiàn)的聚氨酯聚氨酯發(fā)泡隔熱保溫方式 在低溫液體運輸全過(guò)程中冷量損害挺大，特別是在泵通道*容易造成汽蝕。而真空管系雙層構造，內、外管均為特殊高品質(zhì)不銹鋼鋼管，隔層中選用*的高真空泵專(zhuān)用型雙層隔熱、反輻射源高分子材料，并維持真空泵情況，進(jìn)而把制冷量損害操縱到*少。本新項目中液氮儲槽與液氮泵通道中間管路約長(cháng)20m，選用真空泵隔熱管安裝簡(jiǎn)練，應用狀況優(yōu)良。
真空管可按段制做，各管路中間選用公和母連接頭聯(lián)接，隔冷好用，安裝、維護保養便捷，可很多節約當場(chǎng)安裝勞動(dòng)量和人工費。依據客戶(hù)必須，可在管路上立即安裝高真空泵雙層隔熱低溫截止閥門(mén)、產(chǎn)品、過(guò)慮、緊急切斷閥、氣動(dòng)調節閥和防護系統等。
3.4管路軟性設計方案
因實(shí)際操作情況下液氮管路溫度極低，在工作溫度和實(shí)際操作溫差下存有因澎漲或收攏造成形變的難題，融合應力分析數值，選用提升管路軟性的方法，不錯處理了這一難點(diǎn)。
3.5安全設備設計方案
如前所述，儲槽內外筒均下設保險裝置，液氮泵出入口及氣化器出入口均設定了閥門(mén)。該新項目為間歇性應用，停止使用期內，因為管路兩邊閘閥關(guān)掉，管路底點(diǎn)堆積的液氮受工作溫度的危害，將會(huì )會(huì )汽化造成過(guò)壓，故在將會(huì )出現此難題的管道設定了管路閥門(mén)，并集中化排污至設備放空自己主管。在氣化器間等易堆積N2的地區設定氧含水量探測器，避免N2泄露導致工作人員室息。
4、運用實(shí)際效果
事故氮新項目更新改造于2008-06剛開(kāi)始工程施工，2009-05動(dòng)工投入使用，投入使用實(shí)際效果不錯，超過(guò)了預估目地。事故氮系統軟件實(shí)際有關(guān)主要參數見(jiàn)表1。
由表1測算所知，事故氮系統軟件總儲供氣量78120m3(熱力學(xué)溫度)，運輸工作能力為4000m3/h(熱力學(xué)溫度)，商品為8.0MPaN2，考慮事故情況下要求。能夠看得出，液氮系統軟件具備存儲量大、占地小等優(yōu)點(diǎn)。
5、結束語(yǔ)
在100萬(wàn)t/a加氫裂化裝置事故氮新項目設計方案中，選用了真空泵隔熱液氮儲槽、低溫液氮泵、高效率水題，融合應力分析數值，選用提升管路軟性的浴式氣化器及真空泵*熱管技術(shù)
