CN103343877B - 利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法及其系统。该方法包括如下步骤：1）打开乙烯储罐底部阀门，通过伸入其顶部的管道通入常温氮气进行干燥；2）同时将低温氮气通入其顶部和底部进行预冷，所述低温氮气通过并联接入气液分离器的液氮与次低温氮气混合后制得，所述次低温氮气通过液氮气化后得到；3）通过稳定接入气液分离器的次低温氮气量和不断增加通入气液分离器的液氮量，逐步降低低温氮气的温度以使乙烯储罐的温度逐步降低。本发明的系统通过设置两个并联的支路分别用于气化液氮和动态调节液氮的流量，动态调整用于预冷乙烯储罐的低温氮气温度，使低温氮气温度可控地、梯度地降低，从而达到预期的预冷效果，使用安全，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及利用低温氮气预冷低温液体储罐(温度＜-50℃)的技术，尤其涉及一种利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法及其系统。
背景技术
大型低温液体乙烯储罐预冷是指储罐在初次充装低温液体前，利用具有不同温度梯度的介质，对储罐实现温度由高到低的冷却，直到储罐达到接收低温液体的条件，防止储罐温度骤降而造成的应力变形、损坏。
目前乙烯储罐预冷一般由乙烯本体来实现，缺点在于：由于是利用乙烯部分气相与液相混合送入储罐，影响预冷装置出口温度的因素有气化量、气化后温度、以及液体量，这些因素很难控制得很好，因此预冷装置出口温度时高时低，难以达到温度逐步下降的目的，影响储罐的预冷效果；另一方面，使用乙烯预冷，成本也较高(11000元/吨)，并且不安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法，以实现预冷装置出口温度可控，达到温度梯度降低、逐步下降的目的。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种实现上述温度梯度降低的利用低温氮气预冷乙烯储罐的系统。
为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法，包括如下步骤：
1)打开乙烯储罐底部阀门，并通过伸入乙烯储罐顶部的管道将常温氮气通入乙烯储罐对其进行干燥，以使乙烯储罐内露点温度≤-50℃；然后，
2)分别通过伸入乙烯储罐顶部和底部的管道将一定温度的低温氮气同时通入乙烯储罐的顶部和底部对乙烯储罐进行预冷，所述低温氮气通过并联接入气液分离器的液氮与次低温氮气混合后制得，所述次低温氮气通过液氮气化后得到；再后，
3)通过稳定接入气液分离器的次低温氮气量和不断增加通入气液分离器的液氮量，逐步降低低温氮气的温度以使乙烯储罐的温度逐步降低；
其中，步骤2)和3)中低温氮气的起始温度为0℃，最终温度为-100℃，每个温度梯度为5℃，每个温度下通入乙烯储罐的低温氮气温度在稳定后保持通入8-12min，然后进入下一个温度。
进一步地，所述次低温氮气是液氮进行气化通过空气换热装置和/或水浴换热装置制备而得。
为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种为实现上述温度梯度降低的利用低温氮气预冷乙烯储罐的系统，包括分别伸入乙烯储罐顶部的液相乙烯输入管道和伸入乙烯储罐底部的气相乙烯输入管道，所述液相乙烯输入管道和气相乙烯输入管道上分别设置有液相乙烯流量控制阀和气相乙烯流量控制阀，所述液相乙烯流量控制阀和气相乙烯流量控制阀的输出端之间通过设置有阀门的管道相连，所述气相乙烯流量控制阀的输入端与气液分离器的上端出气口相连，所述气液分离器的上部输入端和下部输入端分别与第一液氮输入管道和第二液氮输入管道的一端相连，所述第二液氮输入管道上设置有气化装置，所述第一液氮输入管道上设置有旁通阀和手动阀，所述第一液氮输入管道和第二液氮输入管道的另一端均用于与外界液氮源相接，所述气液分离器上端出气口设置有温度显示控制器，所述温度显示控制器的输出端与旁通阀的控制端相连，从而用于调节旁通阀的阀门开度值以使气液分离器上端出口的低温氮气温度等于设定温度。
进一步地，所述气化装置为空气换热装置或水浴换热装置中的一种。
进一步地，所述气化装置为并联设置的空气换热装置和水浴换热装置。
本发明具有以下主要优点：
1、本发明通过一个支路气化液氮，另一个支路根据气液分离器上端出气口温度动态调节液氮的流量，并在气液分离器中相混合，从而动态调整了用于预冷乙烯储罐的低温氮气温度，使用于预冷乙烯储罐的低温氮气温度不仅可控，而且可以梯度降低预冷温度，从而达到预期的预冷效果。
2、本发明通过氮气进行预冷，可以避免液氮污染乙烯储罐的情况发生。
3、安全系数更高，成本低。氮气不仅化学性质稳定，而且成本原较乙烯低，因此使用氮气预冷不仅比用乙烯预冷安全，而且大幅降低了预冷成本，并能够避免预冷温度骤降导致储罐内胆损伤的问题。
附图说明
图1为本发明的低温氮气预冷乙烯储罐的系统结构示意图；
图2为现有技术的液相乙烯预冷乙烯储罐的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述：
由图1和图2可以看出，本发明的为实现温度梯度降低的利用低温氮气预冷乙烯储罐1的系统与现有技术的乙烯储罐预冷系统都包括有伸入乙烯储罐顶部的液相乙烯输入管道2和伸入乙烯储罐底部的气相乙烯输入管道3，所述液相乙烯输入管道2和气相乙烯输入管道3上分别设置有液相乙烯流量控制阀4和气相乙烯流量控制阀5，所述乙烯储罐的顶部出口设置有排气管6，所述排气管6上依次设置压力显示控制装置7和放散阀8，乙烯储罐1的下部出口设置有排液阀9，乙烯储罐1的底部设置有温度监测装置，不同的是，本发明所述液相乙烯流量控制阀4和气相乙烯流量控制阀5的输出端之间通过设置有阀门的管道10相连，所述管道10上的阀门包括旁通阀101和逆止阀102，所述气相乙烯流量控制阀5的输入端与气液分离器11的上端出气口相连，所述气液分离器11的上部输入端和下部输入端分别与并联的第一液氮输入管道12和第二液氮输入管道13的一端相连，所述第二液氮输入管道13上设置有气化装置14，所述第一液氮输入管道12上设置有旁通阀15和手动阀16，所述第一液氮输入管道12和第二液氮输入管道13的另一端均用于与外界液氮源相接，所述气液分离器11上端出气口设置有温度显示控制器17，所述温度显示控制器17的输出端与旁通阀15的控制端相连，并且温度显示控制器17上设置有设定温度显示和实际温度显示，在设定并显示不同的温度时，可以调节旁通阀15的阀门开度值以使气液分离器11上端出气口的低温氮气温度的实际温度等于设定温度。所述气化装置14可以为单独的空气换热装置18、也可以为单独的水浴换热装置19，还可以为空气换热装置18和水浴换热装置19并联，所述空气换热装置前设置有阀门20，所述水浴换热装置19前设置有阀门21。其中在气温较高时，可单独使用空气换热装置18，气温较低时，可单独使用水浴换热装置19，而在气温适中时，可将空气换热装置18和水浴换热装置19并联同时使用。本实施例中，将空气换热装置18和水浴换热装置19并联同时使用。气液分离器11设置有接有溢流阀23的溢流口，以维持液氮在一定的体积，方便低温液氮与次低温氮气快速换热。
本发明的工作原理如下：
1、首先将常温氮气接入到液相乙烯输入管道2，以对乙烯储罐1进行干燥。稍开液相乙烯流量控制阀4，排液阀9，根据压力显示控制装置7的压力变化显示，用放散阀8控制乙烯储罐1罐内压力为2kPa，吹扫一小时，在排液阀9处取样分析，当露点≤-50℃后方可进行下一步预冷工作。
2、液氮槽车22通过软管与第一液氮输入管道12和第二液氮输入管道13接好，将液氮槽车22升压至0.5MPa。设定温度显示控制器17的温度为0℃，预冷从顶部和底部同时进气开始。关闭液相乙烯流量控制阀4和旁通阀15，稍开阀门20、21、气相乙烯流量控制阀5、旁通阀101、逆止阀102，全开手动阀16，旁通阀15在温度显示控制器17的信号指示下进行开启动作。根据压力显示控制装置7的压力显示和乙烯储罐1底部的温度显示，逐步开大阀门20、21、气相乙烯流量控制阀5、旁通阀101、逆止阀102，最终至全开，同时通过放散阀8的开度控制乙烯储罐1内压力＜10KPa(即压力显示控制装置7的压力显示＜10KPa)。
3、当乙烯储罐1内压力稳定，温度显示控制器17显示的低温氮气实际温度稳定地等于设定温度，观察乙烯储罐1罐体底部温度监测装置的各温度测点，当各测点温度稳定后维持12分钟，然后调整温度显示控制器17的设定值，降低预冷用低温氮气的温度，对储罐进行持续冷却。温度显示控制器17的设定值按每5℃一个梯度分别从起始温度向下设定，即0℃、-5℃……，每次调整前需保证温度显示控制器17显示的低温氮气实际温度稳定地等于设定温度，并保证乙烯储罐1罐体底部温度监测装置的各温度测点稳定10分钟，然后再进行下一次设定。
4、待预冷温度达到-100℃后，用放散阀8控制乙烯储罐1罐内压力为0kPa以排放掉罐内氮气，排放完成后关闭气相乙烯流量控制阀5、旁通阀101、逆止阀102、空气换热装置18、水浴换热装置19和手动阀16，将本发明的为实现温度梯度降低的利用低温氮气预冷乙烯储罐1的系统改变为现有技术的乙烯储罐预冷系统，使用液相乙烯对储罐进行乙烯置换氮气作业，同时将储罐进一步冷却到-101℃，置换完毕后乙烯储罐1正常投用。
Claims (5)
1.一种利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1）打开乙烯储罐底部阀门，并通过伸入乙烯储罐顶部的管道将常温氮气通入乙烯储罐对其进行干燥，以使乙烯储罐内露点温度≤-50℃；然后，
2）分别通过伸入乙烯储罐顶部和底部的管道将一定温度的低温氮气同时通入乙烯储罐的顶部和底部对乙烯储罐进行预冷，所述低温氮气通过并联接入气液分离器的液氮与次低温氮气混合后制得，所述次低温氮气通过液氮气化后得到；再后，
3）通过稳定接入气液分离器的次低温氮气量和不断增加通入气液分离器的液氮量，逐步降低低温氮气的温度以使乙烯储罐的温度逐步降低；
其中，步骤2）和3）中低温氮气的起始温度为0℃，最终温度为-100℃，每个温度梯度为5℃，每个温度下通入乙烯储罐的低温氮气温度在稳定后保持通入8-12min，然后进入下一个温度。
2.根据权利要求1所述利用低温氮气预冷乙烯储罐的方法，其特征在于：所述次低温氮气是液氮进行气化通过空气换热装置和/或水浴换热装置制备而得。
3.一种为实现权利要求1所述方法而设计的利用低温氮气预冷乙烯储罐的系统，包括分别伸入乙烯储罐（1）顶部的液相乙烯输入管道（2）和伸入乙烯储罐底部的气相乙烯输入管道（3），所述液相乙烯输入管道（2）和气相乙烯输入管道（3）上分别设置有液相乙烯流量控制阀（4）和气相乙烯流量控制阀（5），其特征在于：所述液相乙烯流量控制阀（4）和气相乙烯流量控制阀（5）的输出端之间通过设置有阀门的管道（10）相连，所述气相乙烯流量控制阀（5）的输入端与气液分离器（11）的上端出气口相连，所述气液分离器（11）的上部输入端和下部输入端分别与第一液氮输入管道（12）和第二液氮输入管道（13）的一端相连，所述第二液氮输入管道（13）上设置有气化装置（14），所述第一液氮输入管道（12）上设置有旁通阀（15）和手动阀（16），所述第一液氮输入管道（12）和第二液氮输入管道（13）的另一端均用于与外界液氮源相接，所述气液分离器（11）上端出气口设置有温度显示控制器（17），所述温度显示控制器（17）的输出端与旁通阀（15）的控制端相连，从而用于调节旁通阀（15）的阀门开度值，以使气液分离器（11）上端出口的低温氮气温度等于设定温度。
4.根据权利要求3所述的利用低温氮气预冷乙烯储罐的系统，其特征在于：所述气化装置（14）为空气换热装置（18）或水浴换热装置（19）中的一种。
5.根据权利要求3所述的利用低温氮气预冷乙烯储罐的系统，其特征在于：所述气化装置（14）为并联设置的空气换热装置（18）和水浴换热装置（19）。
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