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乙烯球罐使用液氧液位計防止低溫結冰的改造方案
蘭州某石化企業的460kt/a乙烯裝置配套的液態烴罐區于2014年3月1日破土動工, 2015年7月建成投產。液態烴罐區共有14具球罐, 分別用于儲存乙烯、丙烯、裂解碳四、抽余碳四、丁烯一、碳五等中間產品, 其中用于儲存液相乙烯的有6具容積為1500m3的球罐, 儲存條件為壓力：1.65~1.75MPa；溫度一30~一36℃, 球罐本體材質為低溫鋼07MnNiCrMoV。為了保證球罐的安全穩定運行, 每一具球罐均安裝有雙液位計, 一種是伺服液位計, 另一種是液氧液位計。
1、運行現狀
球罐自2006年6月建成投用以來, 丙烯、裂解碳四、抽余碳四、丁烯一、碳五球罐的兩套液位計運行比較正常, 兩套液位計互為備用, 一旦其中一套液位計出現問題, 另一套能夠正常指示, 為崗位操作工提供操作依據。而乙烯球罐(R301A-F)自投用以來, 由于設計制造方面存在缺陷, 沒有充分考慮乙烯低溫儲存的特殊條件, 磁翻板液面計表面掛霜結冰嚴重, 刻度被冰層包裹, 根本無法看到液位指示, 只能夠根據伺服液位計的指示進行操作。在伺服液位計定期校對、失靈或者檢修時, 無法正常操作, 給球罐的運行帶來很大的安全隱患。
2、缺陷改造
為了保證乙烯球罐安全穩定運行, 投用初期磁翻板液面計結冰就很嚴重, 開始以為是由于施工時保冷材料沒有安裝好、保冷材料的厚度不夠等原因造成的, 因此對保冷材料全部重新安裝并增加了保冷材料的厚度, 但效果不明顯。后又組織崗位操作工對液氧液位計上的冰定期進行人工清理, 由于乙烯球罐容積大（1500m3），液位計長約12米，清理難度非常大，在清除作業過程中涉及高空等危險作業，增加了員工的工作危險性和勞動強度，而且經過人工清理的液位計在運行3~4小時后，又開始掛霜結冰，運行周期太短。另外每次在清除結冰的過程中, 都會對磁翻板液面計和閥座有所損傷, *終可導致磁翻板液面計損壞報廢。后來又嘗試切斷液面計根部閥切斷, 采用自然化冰的方式來清除掛冰, 這樣雖然減小了操作工的勞動強度, 但這種辦法除冰時間太長,對安全生產不利。為了徹底解決磁翻板掛冰的現象, 經過反復論證, 技術人員提出用工廠空氣進行吹掃的方案并在其中一具乙烯球罐上進行試驗。通過試驗發現用工廠空氣連續吹掃掛冰的液位計, 基本能夠徹底解決液氧液位計掛冰。
試驗于2015年10月初開始,2015年12月底結束，實驗初期由于氣溫加高（約25°C），防止結冰的效果好；到了冬季嚴寒季節，又暴露出由于工廠空氣帶水仍然出現使液位計結冰現象。針對上述情況, 考慮對工廠空氣進行加熱, 并于2016年1月又經過為期個月的試驗和觀察, 嚴寒季節磁翻板結冰也得到徹底解決。圖1為冬季所拍攝的照片, 與改造前相比效果非常好。
圖1液位計改造后的照片
液氧液位計改造后的現場情況
此次試驗的成功為徹底解決乙烯球罐磁翻板結冰提供了寶貴的經驗, 因此將試驗期間所用的臨時管線和設備經過進一步完善, 于2016年4月底完成全部乙烯球罐（R301A-F）液氧液位計的改造, 液位計上的空氣吹掃管為自制設備, 進氣端裝一閥門用于調節空氣量, 另一端封閉, 在靠進液位計翻板側每間斷開5cm一個中的孔用于空氣吹掃為保證吹掃空氣的溫度在加熱器出人口增加一旁線, 流程見圖2。
圖2 改造后工藝流程
乙烯球罐（R301A-F)液氧液位計全部改為工廠空氣吹掃后, 液氧液位計的指示非常準確和清楚。系統所用工廠空氣由乙烯裝置工廠空氣管網提供, 加熱熱源利用球罐區低壓蒸汽凝液, 參數如下:
(1)工廠空氣:0.6mpA,常溫
(2)低壓蒸汽壓力:0.35MPa, 溫度140℃。
經過摸索和觀察, 工廠空氣吹掃系統夏季可以不開換熱器, 冬季氣溫較低時可將換熱器投用, 保證吹掃空氣的溫度在35~40℃即可滿足工藝要求, 由于利用了低壓蒸汽凝液余熱, 不消耗蒸汽是此次改造的一大亮點。
3、結束語
經過此次改造從根本上解決了液氧液位計結冰嚴重的現象, 為低溫物料儲存采用液氧液位計提供了寶貴的經驗, 同時為乙烯球罐安全穩定運行打下了堅實的基礎。其實如果冬季現場周圍環境溫度不會太低導致翻板刻度指示器結冰，而只是介質溫度較低容易結晶，那么可以直接選用凱銘儀表防凍保溫液氧液位計，更加簡單也更加節省成本。
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