化工設(shè)備的技術(shù)升級(jí)改進(jìn)措施

劉建明(江陰華西化工碼頭有限公司，江蘇 無錫 214446)

1 一種管線高架排氣處理裝置設(shè)計(jì)

液體化工儲(chǔ)罐進(jìn)貨結(jié)束，碼頭外管線打球掃線后，與儲(chǔ)罐連接的內(nèi)管線，特別是高架管線內(nèi)存有一定壓力的余量氮?dú)猓绊憙?chǔ)罐收油數(shù)量的準(zhǔn)確性，難以計(jì)量。采取辦法是高架管線最高點(diǎn)安裝排氣小管子，進(jìn)行排氣。但排出的氣體中除了氮?dú)馔猓€有油氣，即可燃或有毒氣體，造成環(huán)境污染。基于此，本設(shè)計(jì)是為了解決上述問題。

1.1 儲(chǔ)罐內(nèi)管線結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)罐內(nèi)管線從交換站的進(jìn)料口到儲(chǔ)罐根閥排污閥的連接管線，尺寸分為DN250和DN200，管線經(jīng)過消防通道時(shí)必須架高，再從罐區(qū)沿地面與儲(chǔ)罐連接，管線高低起伏。儲(chǔ)罐收油結(jié)束，碼頭外管線使用氮?dú)獯蚯驋呔€后，內(nèi)管線高架段存有一定余量的氮?dú)夂涂扇加卸練怏w的混和物。因高架段水平高度與對(duì)應(yīng)儲(chǔ)罐內(nèi)物料液位有差異，常常儲(chǔ)罐液位比管線高架高出十多米，理論計(jì)算高架段管線內(nèi)氣體壓力為100 kPa左右。當(dāng)然也有儲(chǔ)罐液位低于管線高架，這樣高架段管線內(nèi)就沒有帶壓混和氣體，這里暫不做討論。為了收油數(shù)量的準(zhǔn)確性，每次儲(chǔ)罐收油掃線結(jié)束后，必須將高架段管線內(nèi)混和氣體放空排盡，達(dá)到滿管線狀態(tài)。管線在收油前后，前滿后滿，便于計(jì)量，減少誤差。為排除高架管線余氣，在高架段管線最高點(diǎn)設(shè)置排氣小管子，下端安裝小閥門，排氣下方放置一接液桶。開啟小閥門排氣，排到有液體放出即為排氣結(jié)束。在排氣過程中，存在兩方面不足：一是排出的氣體有壓力，往往帶有一定的液體，濺到接液桶外；二是排出的混和氣體為VOCs氣體，具有一定的可燃性和毒性，傷害人員，污染大氣環(huán)境，引起燃燒爆炸[1]。

1.2 液體化工品簡單介紹

江陰華西化工碼頭有限公司(以下簡稱“我公司”)儲(chǔ)罐除了儲(chǔ)存油品外，還儲(chǔ)存液體化工品，如：丙酮、甲苯等幾十個(gè)品種。在眾多的液體化工品中，分為溶于水、微溶于水和不溶于水。溶于水的有丙酮、正丙醇、異丙醇、甲醇、乙醇等，微溶于水的有正丁醇、異丁醇等，不溶于水的有甲苯、二甲苯等類。

丙酮是我公司的主要儲(chǔ)存產(chǎn)品，現(xiàn)著重介紹。丙酮，分子式C3H6O，比重0.79，閃點(diǎn)-20 ℃，易揮發(fā)易燃，與水互溶，可混溶于乙醇、乙醚、氯仿、油類、烴類等多數(shù)有機(jī)溶劑。可見丙酮分子量小，易溶于水[2]。

1.3 裝置設(shè)計(jì)

為解決高架排氣的上述問題，設(shè)計(jì)了廢氣處理裝置(圖1)，包含氣液分離裝置和水溶液吸收裝置。氣液分離裝置是利用螺旋分離原理，高架排出的丙酮和氮?dú)饣旌蠚怏w進(jìn)入該裝置后，大部分氣體和液體分離，液體向下滴入收集裝置，仍有部分混合氣體進(jìn)入水溶液吸收裝置。水溶液吸收裝置為圓桶型，內(nèi)有一定水位的水或水溶液[3]。帶有多空的進(jìn)氣管插入圓桶內(nèi)，進(jìn)氣管四周設(shè)置多孔的集氣罩，延緩氣體在水溶液中停留時(shí)間，增加丙酮在水中溶解度。圓桶上端設(shè)置隔離層，防止水液吹出桶外。

圖1 廢氣處理裝置

上述帶壓混合氣體進(jìn)入分離收集和水吸收后，一是可以收集回收部分液體化工品；二是可以減少有毒有害氣體排向大氣中，減少環(huán)境污染。水溶液吸收裝置內(nèi)丙酮溶于水達(dá)到飽和后，廢液作為污水去公司污水處理站生化處理，或蒸餾回收丙酮。

1.4 優(yōu)缺點(diǎn)分析

(1)該裝置無需動(dòng)力裝置，不使用電力能源。(2)裝置為撬裝式，下裝萬向輪子，可移動(dòng)，使用方便。(3)該裝置可以加裝加溫保溫，吸收?qǐng)A桶內(nèi)換成百分之十左右氫氧化鈉水溶液，用于處理苯酚高架排氣廢氣。產(chǎn)生的苯酚廢水用專用的裝置分解處理。同時(shí)也可以用來處理冰醋酸廢氣。(4)該裝置水溶液吸收裝置內(nèi)改成生物柴油，來吸收甲苯、二甲苯等不溶于水，或微溶于水的如丁醇等液體化工品。最后生物柴油作為燃料使用。(5)該裝置缺點(diǎn)是裝置體型小，進(jìn)入的廢氣量需人工控制，否則引起水溶液噴濺，也影響廢氣水溶液吸收。(6)改進(jìn)措施，增大裝置體積，增加一級(jí)吸收裝置，而且每個(gè)裝置間設(shè)止回閥[4]。

2 利用蒸汽加溫盤管改成熱水循環(huán)自動(dòng)加熱裝置

一個(gè)不銹鋼3 500 m3常壓化工儲(chǔ)罐，儲(chǔ)存液體化工品苯酚，原是罐底設(shè)置蒸汽加溫盤管，加熱物料由人工控制。現(xiàn)利用原有盤管改成熱水循環(huán)自動(dòng)加溫裝置。

2.1 原有裝置

我公司原有一3 500 m3的不銹鋼液體化工品儲(chǔ)罐，一直儲(chǔ)存苯酚。罐內(nèi)距罐底360 mm上方鋪設(shè)DN50雙路不銹鋼盤管，總長300 m，傳熱面積54 m2。兩路進(jìn)蒸汽，兩路出疏水。蒸汽盤管使用蒸汽壓力0.2～0.3 MPa。罐邊安裝有雙金屬機(jī)械溫度計(jì)，還裝有遠(yuǎn)程到中控室的電子溫度計(jì)。

苯酚，化學(xué)分子式C6H5OH，熔點(diǎn)43 ℃，常溫下微溶于水。苯酚熔點(diǎn)較高，常溫下是固體，需要加溫，溫度高于其熔點(diǎn)10 ℃左右，才能便于裝卸運(yùn)輸儲(chǔ)存。工藝要求儲(chǔ)存溫度控制在50～55 ℃，不超過60 ℃，超過60 ℃苯酚變黃色。

原來由現(xiàn)場巡檢人員觀察罐邊的雙金屬機(jī)械溫度計(jì)上溫度，結(jié)合中控室電腦上的遠(yuǎn)程溫度，決定是否要開蒸汽進(jìn)行罐里物料加溫，由作業(yè)人員現(xiàn)場操作。缺點(diǎn)是：(1)溫度難控制，而且蒸汽盤管附近溫度高達(dá)多于100 ℃，引起盤管附近物料苯酚局部溫度過高，易使苯酚局部分解變黃色，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(2)每次人工開蒸汽先放冷凝水，再緩慢開蒸汽，時(shí)間長、操作不方便、不安全，容易造成蒸汽燙傷。(3)現(xiàn)場和中控人員需經(jīng)常查看罐內(nèi)溫度，溫度不能過高也不能過低，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。(4)蒸汽在罐內(nèi)快速加溫，易使少量苯酚氣化。氣化的苯酚在罐頂上的呼吸閥里冷卻結(jié)晶，堵塞呼吸閥的進(jìn)出口，而且易使呼吸閥的上下兩閥盤粘接，呼吸閥不能呼吸工作，造成癟罐或脹罐[5]。

2.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.2.1 熱水罐設(shè)計(jì)

制作一約5 m3容積的圓桶形熱水罐，如圖2所示。

由圖2可知，熱水罐為不銹鋼材質(zhì)，沒有鐵銹等雜質(zhì)。安裝有：人孔，便于罐內(nèi)檢修；翻板式液位計(jì)，用于觀察水罐里水位；自來水管，初期罐內(nèi)補(bǔ)水，清洗；溢流管，多出的蒸汽冷凝水溢出收集；排污口，罐內(nèi)清洗排污。蒸汽管在罐內(nèi)固定，直接用蒸汽對(duì)罐內(nèi)水加溫，并安裝自動(dòng)控制閥門。水罐的熱水進(jìn)管和出管，連接苯酚罐的熱水盤管，通過管道泵打循環(huán)；管道泵安裝回流管，調(diào)節(jié)熱水流量壓力。

圖2 熱水罐

2.2.2 熱水盤管設(shè)計(jì)

原苯酚罐內(nèi)蒸汽加熱盤管結(jié)構(gòu)不變，僅需將原蒸汽加溫一進(jìn)口連接到熱水管的出口，另一原蒸汽加溫進(jìn)口連接到熱水管的進(jìn)口。拆掉原蒸汽加溫出口的兩疏水閥，用DN50的U形管連接兩口子。這樣蒸汽加溫盤管變成熱水加溫盤管，形成一進(jìn)一出的回路，盤管里熱水與熱水罐里的較高溫度熱水，循環(huán)交換，從而達(dá)到加溫苯酚的目的。所有外露的熱水管和熱水罐做好保溫，防止熱損失。

2.3 自控系統(tǒng)：

采用PLC系統(tǒng)控制，設(shè)定熱水罐溫度55～65 ℃。當(dāng)熱水溫度低于55 ℃，自動(dòng)開啟蒸汽閥門，加熱熱水；當(dāng)熱水溫度高于65 ℃時(shí)，關(guān)閉蒸汽閥門。設(shè)置苯酚罐內(nèi)溫度50～55 ℃。當(dāng)苯酚溫度低于50 ℃時(shí)，熱水循環(huán)泵自動(dòng)啟動(dòng)，把熱水罐里熱水循環(huán)打入苯酚罐內(nèi)的熱水盤管，來加熱罐內(nèi)苯酚，反之當(dāng)溫度高于55 ℃自動(dòng)停泵，停止加熱苯酚。總之，該裝置原理是在熱水罐里直接用蒸汽加溫?zé)崴瑹崴h(huán)加熱苯酚，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

2.4 優(yōu)缺點(diǎn)分析

(1)蒸汽加溫?zé)崴畷r(shí)，因水錘有震動(dòng)，需改進(jìn)。(2)如果一個(gè)熱水罐的熱水連接多個(gè)苯酚罐加溫，則需在苯酚罐熱水盤管進(jìn)口安裝自動(dòng)控制閥門，實(shí)現(xiàn)同時(shí)或單獨(dú)給多個(gè)苯酚罐加溫。此時(shí)需要一定投資。(3)改進(jìn)后的裝置，操作方便，減少工作量，節(jié)省勞力；苯酚溫度。

3 結(jié)語

化工企業(yè)技術(shù)升級(jí)是一個(gè)系統(tǒng)工程，由于化工生產(chǎn)過程中需要耗費(fèi)大量的原料，并產(chǎn)生大量廢物。通過設(shè)備技術(shù)升級(jí)實(shí)現(xiàn)減排目的，促進(jìn)化工企業(yè)單位投入產(chǎn)出比最大化，提高生產(chǎn)效益。