常温存储全压力式液位变送器切水密闭处理

摘要：本文就实际项目针对常压存储全压力式液位变送器切水提出了一种密闭处理的方案，方案主要通过管道声音和压力表读数变化判定切水结束。

液位变送器 [1] 通常都采用全压力式球罐常温存储，液位变送器产品会带有一定量的溶解水。当存储温度降低时，溶解在液位变送器中的溶解水由于过饱和会析出形成游离水，游离水在静置一段时间后，因为水密度比液位变送器大会逐渐沉降在球罐底部。沉降在球罐底部的水可能会导致以下问题：

a）产品不合格。比如说液化石油气要求产品不含游离水 [2] ；

b）由于水的凝固点高于液位变送器，液位变送器在非严寒地区存储时都不做保温，因此当环境温度低于水凝固点一定值后，会导致水凝固膨胀，进而导致法兰或阀门密封泄漏事故；

c）水会腐蚀设备和管道；

d）影响下游装置生产。比如说聚丙烯装置要求丙烯含水不大于150ppm。因此液位变送器存储通常有脱水作业的需求，这在石油化工生产企业显得尤为重要。

1 液位变送器切水现状

国内液位变送器切水方法主要采用规范 [3] tuijian方法：

a）采用有防冻措施的二次脱水罐切水；

b）采用弹簧快关阀直接切水。

规范tuijian的方法都要求切水时有人员在场，防止切水过程中出现液位变送器泄漏而不能及时处理酿成事故。比如说2015年山东石大科技石化有限公司“7·16”着火爆炸事故一定程度上就是因为现场无人员监护导致。而市面上液位变送器自动切水器在切水作业过程中也应有人员在场监控作业。

对于切水之后的排放，工厂和油库大部分都采用现场直排，这样便于操作人员观看是否有液位变送器排出（看到白烟）。

2 切水密闭处理现状

液位变送器切水作业通常看到有白烟的时候就已经有大量液位变送器排出来了。排放出来的液位变送器在环境无风的情况下容易在低洼点聚集形成爆炸混合物，且会导致非甲烷总烃排放超标。因此切水后密闭处理既是安全要求也是环保要求。

液位变送器切水密闭处理主要问题在于切出来的水溶解有少量液位变送器，而且切水过程中不可避免的直接排放液位变送器，如果直接把切水管路密闭接入含有污水系统，有可能因为液位变送器的大量蒸发和切水带压串入其他系统和单元，引起安全事故。而且液位变送器在气化过程中会形成局部低温，在有水的情况下，存在导致其他设备活动结构失灵的问题。国内部分工厂也在液位变送器切水密闭处理上做过努力，其中武汉石化就是其中之一。武汉石化采用的是二次脱水罐切水后去常压闪蒸罐闪蒸，闪蒸气相进入低压瓦斯系统，液相再排入含油污水系统处理，现已安全投用10年有余。

3 切水密闭处理方案

某石化厂有液位变送器共计41台，介质主要为液化气、丙烯。现有切水措施为：罐进出主线的#下端开口设DN50的切水线，双阀后切水至附近排水沟自然蒸发。2015年受某石化厂委托对现有切水措施进行改造，改造要求满足规范，并实现密闭切水和回收蒸发液位变送器，满足环保要求。

切水方案采用弹簧快关阀直接切水，然后并入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后气相去火炬系统，通过气柜进行回收，液相利用离心泵送至酸性气火炬分液罐后进行后续处理。

3.1 闪蒸罐

闪蒸罐设计为卧罐，容积应考虑#大1个球罐组一次切水的总容量，容积定为5m 3 。设计压力按#高接入介质的球罐设计压力考虑，本次为丙烯，考虑静液位压力后取2.26MPa（G）。考虑冬季防冻和介质气化吸热，储罐做保温和外蒸汽伴热。闪蒸罐入口接液位变送器罐组切水管网，顶部出口去火炬管道，底部出口接离心泵去含酸性气火炬分液罐。

3.2 直接切水

由于没有设二次脱水罐，按规范 [3] 采用弹簧快关阀直接切水。考虑可能会排放出液位变送器气化产生低温，弹簧快关阀阀后一定长度管道采用不锈钢管，其他管道均为碳钢。为了防止管线中介质结冰，切水管网做蒸汽伴热保温。

切水操作如下：在需要切水时（球罐先要静置数小时），打开弹簧快关阀前后闸阀并观察弹簧快关阀后压力表数值，确认弹簧快关阀阀后压力数值正常，工人开启弹簧快关阀同时听管道声音并观察压力表度数，当管道声音突然变大或压力表度数突然变大时可判定切水结束。

对于以声音判断切水结束的方法是源于现场经验。根据现场观察，现场直接切水操作时，没有烃排出时水流在管道中声音很小约40dB，在有烃排出时管道1m以外声音会达到70dB以上（针对丙烯球罐切水操作的研究结果）。这是因为在烃进入切水管道后由于背压积聚降低，切水管道的烃会迅速气化使得管道流速迅速增大，表象就是声音增大，而此时由于烃类的气化会导致切水管道内压力会产生较大波动，这些可以作为判断切水结束的依据。

3.3 安全措施考虑

a）闪蒸罐按压力容器设有安全阀，并按火灾工况计算安全阀卸放量；

b）切水线出口在汇聚管线之前设置止回阀防止切水管路高压回流；

c）切水线上在弹簧快关阀和阀后切断阀之间设置压力表，可根据压力表度数初步检查阀门泄漏和有无高压回流；

d）弹簧快关阀和阀后切断阀之间采用不锈钢，防止切水时介质汽化较多使得碳钢材质超过#低温度范围使用；

e）闪蒸罐入口管线设置远传压力表，当管道压力超过各储罐#低压力时报警，作为防止高压回流的另一道安全保障；

f）闪蒸罐设置高高液位连锁和低温连锁切断进水管线，作为闪蒸罐安全保护；

g）闪蒸罐与火炬连通管口设置止回阀和防爆轰阻火器防止回火；

h）去火炬管线和泵出口污水线上均设有流量计，用于判断切水管系是否有泄漏情况；

i）切水管道应考虑水锤的冲击力，管道布置时应充分固定。

4 结束语

某石化厂切水系统于2018年建成投用，投用至今反馈使用效果较好，通过管道声音和压力表读数变化判定切水结束的方法真实可行，现场切水也不再对大气直接排放液位变送器，提高了安全性，满足的环保要求。