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液化石油气的罐区设计

文档作者: 童伟东        文档来源: 镇海炼化工程公司
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Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd 油气储运 2002年 油气储存 液化石油气的罐区设计 童伟东 (镇海炼化工程公司 童伟东:液化石油气的罐区设计,油气储运,2002,21(6)4~6,35 摘要介绍了镇海炼化公司液化石油气罐区设计中采用的一些新技术,对液化石油气的储 存方式、球罐的设计,泵的选用和罐区安全设计等进行了析提出了液化百油气区设计中的一 些问题和建议。 主题词液化石油气球形罐罐区设计 存两种。储罐储存是目前采用最广泛的储存方式。 一前言 储罐储存又分为常温压力储存低温压力储存和低 温常压储存。 根据镇海炼油化工股份有限公司“九五”发展规(1)常温压力储存 划,将镇海炼化公司建成中国石化集团公司加工国 储罐压力随气温而变化并接近或略低于气温 外含硫原油的基地,增强国际克力,原有800×下的饱和蒸气压力。常见的储罐型式主要有卧罐和 101/a原油加工能力的基础进行扩建,形成1600球罐两种卧罐容积一般小于120m球罐容积 10t/a的原油加工能力随着原油加量的不一般大于120m目前我国石化行业普遍采用球 断扩大液化石油气产量也大度增加需建设与之罐常温压力储有方式储存液化石油气,近年来,由 相配套的液化石油气罐区,以满足液化石油气的储于储存规模的不断扩大以及材料设计和制造安装 和出厂要求。为此,对国内外球罐建造技术水平等方面的进步,液化石油气球罐逐向大型化发展, 和发展趋势作了充分的调研和技术经济分析,并与但由于在制造上受板材厚度等因素的制约,目前混 低温常压罐作了技术经济比较最后确定了由9座合液化石油气球罐(设计压力1.77MPa)的最大容 2000m3球罐构成的罐区建设案。该方案包括积为2000m 球罐采用国产SPV355(11)钢板和34块球片国内(2)低温压力储存 首次采用)的混合式结构,采用高效率、气蚀余量小 根据当地气温情况将液化石油气降至某一适当 的筒袋式泵、罐区配备完善可靠的安全和环保设施温度下储存,其储存压力较常温储存压力低。此科 等项内容。该罐区于1998年完成施工图设计199作法可以降低球罐设计压力,提高单罐容积,节省占 年初顺利投产。建成后的罐区具有国内液化石油气地,节约钢材,但需要设置制冷设备。对于北方地 球罐中容积最大、结构最先进、安全性能最好和国产区四季温差较大如果能选择一个合适温度制冷 化程度最高的特点。 系统运行时间就会较短,常年运行费用就会减少,投 资可大为降低。 二液化石油气储存方式的方案比选(3)低温常压储存 液化石油气在低温(如丙烷在-42.7异丁烷 1、液化石油气的储存方式 在12.8()下,其饱和蒸气压力接近于常压。此时 液化石油气储存方式主要有地层储存和储罐储将液化石油气储存在薄壁容器中,可以减少投资,但 315207,浙江省宁波市镇海电话:571864247 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing house. all rights reserved. http://www.cnki.net Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 标准分享网wwwbzfw.com免费下载 第21卷第6期 童伟东:液化石油气的罐区设计 5 由于储存温度较低需设置制冷设备,并采取保冷防和占地,所以考虑采用目前最大容积的混合液化石 冻措施储罐及部分管道需用低温钢运行费用较油气球罐,即建设9座2000m液化石油气球罐的 高。只有在储存量较大的情况下,节省下的建设方案。 投资才能补偿较高的运行费用。 方案二:低温常压储存。该液化石油气罐区需 2、方案比选 具备装车出厂和供煤气公司用气等功能,宜设1~2 由于该罐区所在位置的常年气温相差不是很大座球罐。国外的低温常压储罐容量一般为20000~ (年平均气温16.3C,极端最高气温38.5℃,极端最30000m3,本罐区的总容量达不到大型低温常压储 低气温6.6C),采用低温压力储存不合适,因此只罐的容量,因此考虑采用国内的低温常压储存技术 对常温压力储存方案和低温常压储存方案作技术经即采用7000m3液化气低温常压储罐(吊顶式双壁 济比较。根据镇海炼化公司的液化气产量和储存天罐)和国产制冷设备。根据此方案拟建2座2000 数(8~10天)确定该罐区需新增罐容18000m3m3液化气球罐和2座700m液化气低温常压储 方案一:常温压力储存。因为建造大型球罐符罐及相配套的制冷设施,制冷设备来用直接制冷式 合国内外球罐大型化的发展趋势,并且可节省投资 两种液化石油气储存方案比较见表1 表1液化石油气储存方案比较 储存方案工程费用占地面积定员操作费用 设备检修及 (10元)(m)(人)(10元) 流程操作 维护工作量 技术 使用经验 常温压力储存849418100862简单容易较小比较成熟比较丰富 低温常压储存7130161270复难度大较大国内基本成熟仅洛阳石化有 经过分析和比较,综合考术性和经济性选 基本型式球壳采用34块球片的三带混合式结 择了常温压力储存方式(方案一) 构,拉杆型式为可调式,立柱根数为10根。 三2000m3球罐的国产化设计 四、立式筒袋泵的应用 1、材料国产化设计 由于液化石油气在球罐储存中处于饱和状态, 该球罐设计采用舞阳厂生产的SPV355H)因此有效汽蚀余量为: 高韧性压力容器用钢板,特点是,质量达到了日产 (NPSH) =-(. +) SPV355的水平,优于国产16MnR,稳定性和韧性式中H——实际几何安装高度,即进口侧容 好钢板抗湿硫化氢应力腐蚀开裂能力强,板面宽。 器的最低液面至泵中心线的垂直距 2、大球片混合式结构 离(高度差),灌注时为负值,吸上时 国内设计的2000m3球罐的球片数量一般为 为正值m 66块或78块。该种球罐由于采用了大板面的 h泵入阻力降m SPV355(H)板,球片数量仅为34块,焊缝长度为假设最低液面距罐底1m(所占体积较小)泵 388m相当于以往设计的1000m球罐的焊缝长入口阻力降为0.6m,则其有效汽蚀余量为2.55 度球罐的设计参数如下。 m考虑安全裕量,则泵所需的气蚀余量必须小于 储存介质:混合液化气H2S重量组分不高于1.9m,这对于一般的离心泵是不可能达到的,所以 0.002% 在输送液化石油气时易产生汽蚀现象,常用的解决 设计压力:1.77MPa 方法有以下几种。 设计温度:-10~50C: (1)采用增压器增压。将球罐内的液相液化石 全容积:2026m3; 油气经增压器加热气化后,由气相线返回至球罐内 规格尺寸:15700mm×17896mm×46mm以提高球罐内压力使之高于饱和蒸气压。由于增 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All righ Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 油气储运 2002年 压器需用蒸气作为热源,因此运行费用较高,而且操 表2装车主要技术参数 作控制比较麻烦。 型号 流量 (m/h)(m) 扬程转速 (2)利用压缩机升压。用压缩机将气体从一球 (r/min) 罐内抽出压入另一球罐内,使后一罐内压力提高 TTMC100X4 100 82 1475 再用泵抽。操作时需要两个球罐同时操作,操作比 密封形式(NPSH)K T 较麻烦。 (m) (mm)(mm) (3)用氮气增压。将氮气充入球罐中,提高球罐 串联机械密封1.1555 855 内压力。由于氮气留在罐内易使球罐超压,因此需 要经常放压,放压时会带走部分液化气。 五、液化石油气罐区的安全设计 (4)留置较高的最低液位或抬高球罐支腿,但降 低了罐的利用率或增加了投资。 作为易燃易爆产品,液化石油气的危险性和火 这些解决方法都可以提高有效汽蚀余量,在操灾危害性都很大液化石油气罐区的安全设计至关 作和经济性上都有一定的缺点,但如果能降低泵的重要。 必需的气蚀余量,就能很好地解决此问题。立式筒1、密封设施 袋泵为多级、径向剖分式泵(见图1),由于叶轮的位 近年来,液化气站的事故大多数是由于法兰或 置在泵的最下端因此可以在对气蚀性能要求苛刻其它接头的密封失效介质泄漏而造成的。采用密封 的条件下运行,非常适合液化气的压力输送。 性能优良的金属石墨缠绕垫,可以有效地防止液化 石油气的泄漏,减少爆炸混合气体聚集的机率,确保 正常工况下的安全。 2、安全泄压设施 球罐作为压力容器,为了防止因火灾、操作故障 等原因造成罐内压力超过其设计压力而发生爆炸事 故,需要设置安全泄压设施。 安全阀的设计计算按《压力容器安全技术监察 NPSH 规程》中火灾情况下的最大泄放量考虑。为方便安 全阀的校验和检修,满足火灾状态下最大泄放量的 要求,每座球罐设两个安全阀 NPSH 液化石油气放空采用密闭式,并将气体排至低 压瓦斯系统,进气柜回收或放火炬燃烧,以保证罐区 的安全。 3、检测及报警设施 图1立式筒袋泵结构图 除采用伺服式液位计进行液位远传检测报警和 立式筒袋泵的气蚀余量的计算式为: 磁浮子液位计进行现场液位检测外,还设置独立的 (NPSH)+K(NPSH),安全裕量≥0.6m液位高报警和高高报警开关。液位高高报警开关与 式中(NPSH)有效汽蚀余量,m; 罐根阀联锁,防止液位超高。 (NPSH),必需汽蚀余量m; 罐区设可燃气体检测报警设施和火灾报警设 K安装基础面到首级叶轮叶片施,万一发生泄漏,可及早发现,防止事故的扩大。 最低点的距离,m。 4、注水防漏设施 可以通过改变外壳的长度以及泵的安装深度来 当球罐发生泄漏时,向罐内注水,使液化石油气 满足对气蚀性能的要求。立式简袋泵除气蚀余量小液面升高,将破损点置于水面以下,可以减少或防止 外还有效率高性能稳定的特点液化石油气装车液化石油气的泄漏,为堵漏赢得时间和创造便利条 泵主要参数见表2 (下转第35页) 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing house. all rights reserved. http://www.nki.net Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 标准分享网www. www. bzfxw. com.com免费下载 第21卷第6期 黄炳华等:旋流器串并联工作特性研究 35 变量有旋流器进口流量Q溢流口流量Q,和底式中P旋流器并联运行时的能耗,kW; 流口流量Q;第三类为关系变量,有旋流器进口与 i—并联旋流器编号,i=1,2,…,N; 溢流口压差△P1(即P-P)、进口与底流口压差 P,—并联旋流器单级压降,MPa; △2(即p-p)压差比PRD和溢流比YLB B并联旋流器能耗修正系数,由试验确 试验结果分析采用正交试验表L(2)。由级 定。 差分析表明,P对去除率(分水率及除油率)影响最 大,其次是P,P影响最小。其关系如下: E=60.8694p07+29.67085 +7.0544×4.8828P+ (13) 60 式中E并联旋流器去除率。 (3)压差比和溢流比对并联旋流器分离效果的 40 影响旋流器的压差比PRD和溢流比YLB对旋 20 流器的分离效果也有一定的影响,它们之间的关系 102030405060708090100 如下: 综合含水率% E=92.0445+1.3867PR 0.02454ylbn+ (14)图5并联旋流器的分离效果与原油综合含水率的关系 式中PRD并联旋流器的平均压差比,无因 由于试验介质的局限性,应用这些特征方程时 次 需要根据具体的品性质进行验证。 (4)原油综合含水率对并联旋流器分高效的 考文献 影响并联旋流器的分离效果受原油综合含水率影1.王同生污水除油旋流器研究,油气田地面工程1998,17(2 响,它们之间的关系(见图5)如下: 2730 e=41.945c (15)2,刘儿:液一液水力旋流器的压降、流量和分流比的关系,油气 (5)并联旋流器能耗关系并联旋流器能耗可 田地面工程2000,19(2)27~30 以认为是并联单级旋流器能耗之和的平均值,即: 3.刘志军:旋流式油水分离器性能研究,石油化工设备1998, 27(2)27-31 P= (16) (收稿日期:2001-12-15) P=5/18B[1+flb,(prd,-1)p(17) 编辑:孟凡强 (上接第6页) 存仍具有占地少、钢材省、投资低、安全性高等优点。 件避免更大灾害的发生本罐区在泵入口设置了低温储存技术在国外已非常成熟,使用也相当普遍, 注水线,平时用8字盲板隔离,当发生泄漏时,可打而在我国尚属起步阶段,因无完整的设计标准规范, 开8字盲板用泵向罐内注水。 有些技术问题还需进一步研究解决,应大力开发这 5、其它安全措施 一技术。 在爆炸危险区域的电气设备、控制仪表均按《爆 立式筒袋泵在液化石油气的输送上具有效率 炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB5008高、气蚀性能优良、运行稳定等优点,可推广应用 92)的规定采用防爆型。 为确保罐区的安全,球罐设置固定式水喷雾冷 参考文戴 1.《煤气设计手册》编写组:煤气设计手册,中国建筑工业出版社 却系统固定式水炮和移动式消防冷却供水系统 (北京)1986 罐区还设有手提式干粉灭火器。 2,何友梅液化石油气的低温常压储存,油气储运1998,17(4) 虽然本罐区经方案比选后采用了常温压力储存 方式,但对储量较大的液化石油气罐区,特别是对进 收稿日期:2002-02-21) 口低温液化气的大型液化石油气罐区,低温常压储 编辑:刘春阳 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing house. all rights reserved. http://www.enki.net Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 第21卷第6期 油气储运 57 作者介绍 李永亮助理工程师,1974年生,1997年毕业于天津大学化工专业,现在中国石油天然气管道工程有限公司 从事管道设计工作。 童伟东工程师,1969年生,1991年毕业于西安交通大学化学工程专业,现在浙江镇海炼化工程公司从事储 运设计工作。 陈家新见本刊2002年第5期作者介绍。 喻西崇见本刊2002年第1期作者介绍。 董玉华在读博士生,1973年生1999年毕业于西安石油学院材料加工专业,获硕士学位。现在西安交通大 学材料学院攻读博士学位。 贺成才在读博士生,1964年生,1983年毕业于内江师专1993年毕业于曲阜师范大学获计算数学硕士学 位,现在西南石油学院攻读博士学位,从事计算数学、层保护、计算流体力学的研究工作。 张志广见本刊2002年第2期作者介绍 何悟忠高级工程师,1956年生,1980年毕业于浙江化工学院腐蚀与防护专业,现在中国石油管道公司沈阳 调度中心从事管道管理工作。 谷旭东工程师,1971年生,1993年毕业于大津大学材料系腐蚀与防护专业,现在天津关西涂料化工有限公 司技术部从事涉外技术作。 刘杨工程师,1967年生,1989年毕业于大连大学工民建专业,现在中国石油天然气管道局职教中心从事 教学与科研工作。 黄炳华工程师,1971年生,1992年毕业于石油大学(山东采油工程专业。现在胜利油田东胜公司从事生 产技术管理工作。 钟富荣高级工程师,1934年生,1961年毕业于北京石油学院物理专业,现已退休 陈苏屏工程师,1970年生,1992年毕业于石油大学(山东)油储运专业,现在中国石油化工集团公司荆门 石油化工设计院从事储运设计工作 袁功民工程师,1964年生,1988年毕业于中国人民解放军后勤工程学院油料储运专业,现任广州军区油料 训练大队油料装备修理教研室主任。 范伟建工程师,1970年生1993年毕业于抚顺石油学院石油储运专业,现在齐鲁石化公司储运厂从事储运 工艺管理工作。 吴长炼见本刊2002年第5期作者介绍。 张穹助理工程师,1973年生,1998年毕业于北京石油大学化学工程专业,现在中国石化集团管道储运公 司管道设计研究院从事油气储运设计工作。 李广钊工程师,1970年生,1992年毕业于华南理工大学体传运及控制专业,现在茂名石化港口公司安装 环保科从事安全管理工作。 尹航工程师,1972年生,1992年毕业于石油大学(山东)应用机电专业,现在中石化集团管道储运分公司 邹城输油处从事电气技术管理工作。 姚志祥见本刊2002年第2期作者介绍。 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing house. all rights reserved. http://www.enki.net Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd. 标准分享网ww www. bzfxw. com.com免费下载 OIL GAS STORAGE AND TRANSPORTATION (MONTHLY) Vol. 21 No. 6(Total No. 162) Jun. 25,2002 CONTENTS AND ABSTRACTS OVERVIEW. LI Yongliang and HU Shixin: The Technical Point on the Design of Alliance Pipeline's Cathodic Protection System and its Reference Significance,OGST,2002,21 (6) 1~3. The design of Alliance Pipeline's cathodic protection system consists of two parts, that is trunkline ca- odic protection system and gas compressor station's cathodic protection system. The former's major de- asis is the parameter of soil resistivity along the pipeline, the crossings of high-voltage DC transmis- the later is that of deep-anode groundbeds at compressors, rectifiers and ent test stations etc.. The selection determination method and technical point of ca- thodic proteetion system of these parameters are introduced in the paper. A design parameters comparison between Alliance Pipeline's cathodic protection system and the West-to-East Ges Pipeline Project is made. The results show that the design parameters of cathodic protection system for the West-to-East Gas Pipeline are available and rational. The authors consider that hat the cesiga experience of Alliance Pipeline's cathodic protection system can ce used as a guideline to refer in the design of cathodic protection system for the West-to-East Gas Pipeline Project. Subject Headings: long distance pipeline, cathodic protection system, design, experience, reference, sig- nificance OIL & GAS STORAGE. TONG Weidong: The Design of LPG Tank Farm ,OGST, 2002,21 (6)4~6,35. In this paper, some new design methods applied in the LPG tank farm in Zhenhai Refining & Petro- chemical Corporation are introduced. The analyses on the storage way of LPG,the design of spherical tank. the selection of pump and safety design of LPG tank farm are carried out, some problems existed in the de- sign of LPG tank farm and suggestions to solve the problems are put forward. Subject Headings: LPG,tank farm,design DESIGN & CALCULATION. CHEN Jiaxin and TAN Yufei: Determination of Optimal Running Scheme about Injection Process of the Natural Gas Storage Reservoirs,OGST,2002,21(6)7~10. By establishing the injection-production performance mathematic model of water-driving underground gas reservoir, this paper sets up the dynamic characteristics of pressure and saturation in reservoir when gas is injected. The minimum power consumption at compressor is taken as the objective functions in the summer,and the total amount of surplus natural gas in given period and pressure in each single well when injecting and the saturation confines are taken as restrict conditions, the optimum running modes in the summer is set up by use of composite optimum-regulating method, which provides a theoretical fundamer nt for optimizing running mode of a practical underground gas storage in the summer. Subject Headings underground gas reservoir, injection process, numerical simulation,optimal running 2 301994-2006 China Academic Journal Electronic publishing house. all rights reserved. http:/www.enki.ne
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