石油化工管道在低溫環境下凍結主要是介質停止流動后的熱量散失過程。
當管道內介質持續流動時,雖然存在散熱損失,但通常溫度不會降至凝固點以下;而一旦介質停止流動,由于無法獲得熱量補充,溫度會逐漸降低至凝固點或冰點,導致介質凍結。凍結過程通常從管道內壁開始,形成環狀凍結層并逐漸向中心擴展,最終可能完全堵塞管道。
這種凍結現象在含有水分的介質中尤為常見,水分結冰后體積膨脹可能造成管道破裂。此外,某些化工介質在低溫下會形成固體水合物,如甲硫醇與水混合物在寒冷天氣中形成的固體水合物堵塞管道,曾導致過嚴重的安全事故。
出現凍結,可通過物理、化學解凍法應急處理!
物理解凍:對于已凍結的管道,可使用60-80℃的熱水緩慢澆淋或灌注,避免溫度驟變導致管道破裂。也可使用電吹風沿管道均勻加熱,保持30厘米距離防止局部過熱。大型工業管道可采用專用加熱帶或熱風槍進行解凍。
化學解凍:添加抗凝劑可降低介質凝固點,快速解決凍結問題。但需選擇與介質兼容的產品,并嚴格按照說明添加。對于油品管道,可添加柴油抗凝劑改善低溫流動性,但需注意抗凝劑可能因停放過夜而再次凍結的風險。
解凍后應全面檢查管道系統,確認無泄漏或結構損傷。對于曾發生凍結的管道,應加強后續監控,必要時進行壓力測試。嚴重凍結導致的管道破裂需立即停用并專業維修。
預防石油化工管道低溫凍結需要采取多層次的技術措施:
?排空處理?:對于間歇運行或長期不用的設備管線,應進行徹底排空。具體步驟包括關閉相關閥門并加裝盲板防止內漏,打開高點和低點閥門排空物料,使用氮氣吹掃殘留介質,并保持低點排凈閥常開。地下閥門井內的消防設施也需排空處理,關閉根部閥后保持排凈閥常開。
?保溫措施?:保溫是基礎防凍手段,需對設備、管線及其附件加裝保溫棉隔熱。特別要注意沒有伴熱的管線末端、盲端及現場壓力表的保溫完整性。廠房等室內空間需確保門窗密閉,及時投用暖氣系統;地下閥門井則需做好密封保暖,必要時采取額外保溫措施。
?伴熱系統?:伴熱是主動防凍的有效方式,包括熱水伴熱(適用于操作溫度不高的場合)、蒸汽伴熱(適用于介質溫度<150℃的情況)和電伴熱(適用于熱敏性介質和分散管線)。電伴熱系統能精確控制溫度,防止過熱,特別適合復雜形狀設備的伴熱需求。伴熱介質的選擇需綜合考慮物料性質、指標要求和運行成本。
預防為主、應急為輔的綜合策略是應對石油化工管道低溫凍結的最有效途徑。
