常溫存儲全壓力式液位變送器切水密閉處理

摘要：本文就實際項目針對常壓存儲全壓力式液位變送器切水提出了一種密閉處理的方案，方案主要通過管道聲音和壓力表讀數(shù)變化判定切水結(jié)束。

液位變送器 [1] 通常都采用全壓力式球罐常溫存儲，液位變送器產(chǎn)品會帶有一定量的溶解水。當(dāng)存儲溫度降低時，溶解在液位變送器中的溶解水由于過飽和會析出形成游離水，游離水在靜置一段時間后，因為水密度比液位變送器大會逐漸沉降在球罐底部。沉降在球罐底部的水可能會導(dǎo)致以下問題：

a）產(chǎn)品不合格。比如說液化石油氣要求產(chǎn)品不含游離水 [2] ；

b）由于水的凝固點高于液位變送器，液位變送器在非嚴(yán)寒地區(qū)存儲時都不做保溫，因此當(dāng)環(huán)境溫度低于水凝固點一定值后，會導(dǎo)致水凝固膨脹，進(jìn)而導(dǎo)致法蘭或閥門密封泄漏事故；

c）水會腐蝕設(shè)備和管道；

d）影響下游裝置生產(chǎn)。比如說聚丙烯裝置要求丙烯含水不大于150ppm。因此液位變送器存儲通常有脫水作業(yè)的需求，這在石油化工生產(chǎn)企業(yè)顯得尤為重要。

1 液位變送器切水現(xiàn)狀

國內(nèi)液位變送器切水方法主要采用規(guī)范 [3] tuijian方法：

a）采用有防凍措施的二次脫水罐切水；

b）采用彈簧快關(guān)閥直接切水。

規(guī)范tuijian的方法都要求切水時有人員在場，防止切水過程中出現(xiàn)液位變送器泄漏而不能及時處理釀成事故。比如說2015年山東石大科技石化有限公司“7·16”著火爆炸事故一定程度上就是因為現(xiàn)場無人員監(jiān)護(hù)導(dǎo)致。而市面上液位變送器自動切水器在切水作業(yè)過程中也應(yīng)有人員在場監(jiān)控作業(yè)。

對于切水之后的排放，工廠和油庫大部分都采用現(xiàn)場直排，這樣便于操作人員觀看是否有液位變送器排出（看到白煙）。

2 切水密閉處理現(xiàn)狀

液位變送器切水作業(yè)通�？吹接邪谉煹臅r候就已經(jīng)有大量液位變送器排出來了。排放出來的液位變送器在環(huán)境無風(fēng)的情況下容易在低洼點聚集形成爆炸混合物，且會導(dǎo)致非甲烷總烴排放超標(biāo)。因此切水后密閉處理既是安全要求也是環(huán)保要求。

液位變送器切水密閉處理主要問題在于切出來的水溶解有少量液位變送器，而且切水過程中不可避免的直接排放液位變送器，如果直接把切水管路密閉接入含有污水系統(tǒng)，有可能因為液位變送器的大量蒸發(fā)和切水帶壓串入其他系統(tǒng)和單元，引起安全事故。而且液位變送器在氣化過程中會形成局部低溫，在有水的情況下，存在導(dǎo)致其他設(shè)備活動結(jié)構(gòu)失靈的問題。國內(nèi)部分工廠也在液位變送器切水密閉處理上做過努力，其中武漢石化就是其中之一。武漢石化采用的是二次脫水罐切水后去常壓閃蒸罐閃蒸，閃蒸氣相進(jìn)入低壓瓦斯系統(tǒng)，液相再排入含油污水系統(tǒng)處理，現(xiàn)已安全投用10年有余。

3 切水密閉處理方案

某石化廠有液位變送器共計41臺，介質(zhì)主要為液化氣、丙烯�，F(xiàn)有切水措施為：罐進(jìn)出主線的#下端開口設(shè)DN50的切水線，雙閥后切水至附近排水溝自然蒸發(fā)。2015年受某石化廠委托對現(xiàn)有切水措施進(jìn)行改造，改造要求滿足規(guī)范，并實現(xiàn)密閉切水和回收蒸發(fā)液位變送器，滿足環(huán)保要求。

切水方案采用彈簧快關(guān)閥直接切水，然后并入閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，閃蒸后氣相去火炬系統(tǒng)，通過氣柜進(jìn)行回收，液相利用離心泵送至酸性氣火炬分液罐后進(jìn)行后續(xù)處理。

3.1 閃蒸罐

閃蒸罐設(shè)計為臥罐，容積應(yīng)考慮#大1個球罐組一次切水的總?cè)萘浚�容積定為5m 3 。設(shè)計壓力按#高接入介質(zhì)的球罐設(shè)計壓力考慮，本次為丙烯，考慮靜液位壓力后取2.26MPa（G）�？紤]冬季防凍和介質(zhì)氣化吸熱，儲罐做保溫和外蒸汽伴熱。閃蒸罐入口接液位變送器罐組切水管網(wǎng)，頂部出口去火炬管道，底部出口接離心泵去含酸性氣火炬分液罐。

3.2 直接切水

由于沒有設(shè)二次脫水罐，按規(guī)范 [3] 采用彈簧快關(guān)閥直接切水�？紤]可能會排放出液位變送器氣化產(chǎn)生低溫，彈簧快關(guān)閥閥后一定長度管道采用不銹鋼管，其他管道均為碳鋼。為了防止管線中介質(zhì)結(jié)冰，切水管網(wǎng)做蒸汽伴熱保溫。

切水操作如下：在需要切水時（球罐先要靜置數(shù)小時），打開彈簧快關(guān)閥前后閘閥并觀察彈簧快關(guān)閥后壓力表數(shù)值，確認(rèn)彈簧快關(guān)閥閥后壓力數(shù)值正常，工人開啟彈簧快關(guān)閥同時聽管道聲音并觀察壓力表度數(shù)，當(dāng)管道聲音突然變大或壓力表度數(shù)突然變大時可判定切水結(jié)束。

對于以聲音判斷切水結(jié)束的方法是源于現(xiàn)場經(jīng)驗。根據(jù)現(xiàn)場觀察，現(xiàn)場直接切水操作時，沒有烴排出時水流在管道中聲音很小約40dB，在有烴排出時管道1m以外聲音會達(dá)到70dB以上（針對丙烯球罐切水操作的研究結(jié)果）。這是因為在烴進(jìn)入切水管道后由于背壓積聚降低，切水管道的烴會迅速氣化使得管道流速迅速增大，表象就是聲音增大，而此時由于烴類的氣化會導(dǎo)致切水管道內(nèi)壓力會產(chǎn)生較大波動，這些可以作為判斷切水結(jié)束的依據(jù)。

3.3 安全措施考慮

a）閃蒸罐按壓力容器設(shè)有安全閥，并按火災(zāi)工況計算安全閥卸放量；

b）切水線出口在匯聚管線之前設(shè)置止回閥防止切水管路高壓回流；

c）切水線上在彈簧快關(guān)閥和閥后切斷閥之間設(shè)置壓力表，可根據(jù)壓力表度數(shù)初步檢查閥門泄漏和有無高壓回流；

d）彈簧快關(guān)閥和閥后切斷閥之間采用不銹鋼，防止切水時介質(zhì)汽化較多使得碳鋼材質(zhì)超過#低溫度范圍使用；

e）閃蒸罐入口管線設(shè)置遠(yuǎn)傳壓力表，當(dāng)管道壓力超過各儲罐#低壓力時報警，作為防止高壓回流的另一道安全保障；

f）閃蒸罐設(shè)置高高液位連鎖和低溫連鎖切斷進(jìn)水管線，作為閃蒸罐安全保護(hù)；

g）閃蒸罐與火炬連通管口設(shè)置止回閥和防爆轟阻火器防止回火；

h）去火炬管線和泵出口污水線上均設(shè)有流量計，用于判斷切水管系是否有泄漏情況；

i）切水管道應(yīng)考慮水錘的沖擊力，管道布置時應(yīng)充分固定。

4 結(jié)束語

某石化廠切水系統(tǒng)于2018年建成投用，投用至今反饋使用效果較好，通過管道聲音和壓力表讀數(shù)變化判定切水結(jié)束的方法真實可行，現(xiàn)場切水也不再對大氣直接排放液位變送器，提高了安全性，滿足的環(huán)保要求。