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杨 震 刘建明 黑剑锋 李永春 陕西延长中煤榆林能源化工有限公司
【摘 要】蒸汽凝液系统是石油化工装置不可或缺的组成部分，主要为工艺系统提供热量。蒸汽凝液系统运行不稳定或故障对装置工艺系统的稳定运行造成很大影响。本文通过分析装置蒸汽凝液系统管线水击问题，并提出了相应的解决措施，保证了蒸汽凝液系统管线的安全稳定运行。【关键词】凝液系统；水击；处理措施
一、概述闪蒸罐
陕西延长中煤榆林能源化工有限公司1500kt/a催化裂解（DCC）制乙烯装置以常压渣油为原料，反再单元采用石油化工科学研究院和中国石化工程建设公司共同开发的催化裂解(DCC)工艺技术，乙丙烷裂解炉及乙烯分离系统采用美国石伟公司工艺技术，装置年产26万吨/年聚合级乙烯，33万吨/年聚合级丙烯产品。
DCC装置的工艺凝液系统如图1，低压蒸汽（LS，压力为1.0MPa）经各用户后冷凝为低压凝液（LC）并入低压凝液管网，进入中/低压凝液闪蒸罐V-4930，闪蒸后的蒸汽并入低低压蒸汽管网，凝液进低低压凝液闪蒸罐V-4940；低低压蒸汽（LLS，压力为0.6 MPa）经各用户后冷凝为低低压凝液（LLC）并入低低压凝液管网，进入低低压凝液闪蒸罐V-4940，闪蒸后的蒸汽经闪蒸蒸汽放空冷却器全部冷凝下来又回到低低压凝液闪蒸罐，凝液送出装置并入除盐水管网。
装置区内蒸汽伴热回水就近并入凝液总管。
E-4530 脱乙烷塔底再沸器；E-4631 丙烯汽提塔蒸汽再沸器；E-4451 脱乙炔保护床进料加热器；E-4910 冷火炬罐蒸汽加热器；E-4920 冷火炬罐蒸汽汽化器；V-4930 低低压凝液闪蒸罐；V-4940 中低压凝液闪蒸罐；
图1 改造前蒸汽凝液流程简图
二、装置凝液管线水击的危害及现场排查
发生水击时管道内压力会剧烈的波动，其值可达到工作压力的数倍甚至上百倍，使管材及管道上的阀门及其他附件等承受巨大压力，并伴随着管壁的扩张和收缩，并发出强烈的噪声，同时高频交变的压力作用在管道上，加之冲击的流体使设备管道受损，高频交变的压力会使管道振动，易使管道、支吊架发生位移破坏。 凝液管线出现多处水击，部分凝液回水管线水击严重无法正常并入凝液管网，蒸汽凝液现场排放，造成了浪费，增加了装置运行成本；影响装置的“6S”管理水平的进一步提升；更重要的是对装置的安全运行带来很大隐患。
经现场工作人员排查，DCC装置主要的水击现象为：
1.脱乙烷塔底蒸汽再沸器E-4530蒸汽凝液调节阀处水击严重，管线支座破坏，后改为现场排放，水击减弱；
2.丙烯汽提塔底蒸汽再沸器E-4631蒸汽凝液调节阀处水击，地面管线支座破坏后对其进行加固；凝液并入总管处，水击导致管线振动大，焊缝多次撕裂泄漏；
3.热分离单元凝液总管管廊处（图1中A点）附近管线水击频率较高，长时间出现噼里啪啦的声音；
4.裂解压缩单元东侧管廊（图1中B点）附近管线出现轻微水击；
5.热分离单元脱乙炔保护床进料加热器E-4451低压凝液调节阀处水击严重，地面管线支座破坏后对其进行加固，并改为现场临时排放；凝液排出温度远低于低压凝液总管温度。
6.低压凝液总管在进V-4930前约30米管线出现频率较低、振幅较大的水击。
三、水击发生的原因分析
在压力管道中，由于液体流速急剧改变，造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象，称为水击，也称水锤。
凝液管线中通常为气液两相流，气液两相流在管道内的流动状态随管内的流速及气液相的密度、表面张力等性质不同而表现出不同的流动状态。气液相平衡，气相均匀分散在液相中，匀速流动为正常的流动状态，不会引起管线振动。当受到其他因素干扰，使气液相平衡破坏，管道内流动状态发生变化，气相快速运动而引起周期性的起波状，形成泡沫栓，沿管道以比液相平均速度大的速度流动，碰撞回弯管件，会引起水击现象。当管道水击产生的振动与管道结构系统的固有频率接近或相同时，就会形成机械共振，此时管道水击破坏力最大，可能严重破坏管道及其附件。
结合DCC装置蒸汽凝液系统运行和现场检查情况，判断出现以上现象的原因为：
1.管线设计管径余量过大，导致流速过慢，在流动过程中温度降低，当部分支管的高温凝液并入后，低温凝液部分汽化，气相量增大，导致气液相不平衡；
2.回水总管压力过低，使部分冷凝的水汽化，气相量增大；
3.工况不稳定，导致加热器后凝液调节阀开度变化频繁，气相量不稳定；
4.操作工况偏离设计值较大，使蒸汽用户回水温度远低于设计值，两股温度相差较大的凝液汇合破坏彼此的气液平衡。
5.通常蒸汽用户出口标高均低于凝液管线标高，原蒸汽凝液系统所有支管均从总管顶部并入，导致凝
液支管出现袋形，支管上部易聚集气泡，阻碍液相流动。
四、采取的改造措施
针对装置内蒸汽凝液管线水击实际情况，重新设计配管：1.保持脱乙烷塔底蒸汽再沸器E-4530、丙烯汽提塔底蒸汽
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