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油气集输工艺技术现状与展望-第六章-容器

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油气集输 集输工艺 集输管道 管道安装
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第六章 容器 在油气集输生产过程中,原油、天然气、轻烃等需要暂时停留、存放、缓冲或处理,故拥有大量的各种类型的容器,以立式油罐最多,另外,还有卧式油罐、球罐、分离器等,容积从几立方米到 5 万立方米,有常压和压力容器。这里主要介绍油罐及其维护技术,另外,还将介绍目前应用较为迫切的压力容器液位监测技术。 1 油罐 油罐是油库及联合站最重要的设备,在油田数量众多,油罐的作用是沉降脱水、缓冲、存放或备用,对原油平稳运销、管道安全运行有着极其重要的作用。油罐是用钢板组装焊接而成,容积一般有 1000、5000、乃至 5 万、10 万立方米。按建造类型来分,有固定拱顶罐和浮顶罐等。罐的发展趋势 储罐的发展趋势是容积愈来愈大,钢材性能要求愈来愈高。国外大型原油储罐发展历程从 1955 年建造 50000属油罐到现在已有 40 多年的时间。1962 年美国首先建成 100000顶油罐,直径 87m,高 21m。日本 1965 年建成 100000顶油罐,1971 年建成 160000顶油罐,直径 109m,992 年 10 月建成 305000地下式浮顶油罐,直径 97m,高 罐发展的总趋势是向大型化发展。 我国油罐建设在 60 年代末限于当时油罐技术水平和钢铁工业实际,金属油罐的单体容积不大于 20000了 70 年代中后期,石油管道工业的需要加上钢铁工业的技术进步,在大连鲇鱼弯码头油库,建成我国第一批50000顶油罐。80 年代初,为了适应我国石油工业的发展,迎头赶上世界先进水平,石油天然气总公司决定从国外引进先进技术,建造大型原油储罐。管道局引进了大型原油储罐的设计、建造、管理等一系列先进技术,先后在秦皇岛、大庆、仪征、黄岛等地建造了一批 50000 100000大型浮顶油罐。油罐大型化主要有节省钢材、节省投资、占地面积少、操作管理简单等优点,几座大罐比一群小罐在生产运行、维护维修方面要简单,既可以降低运行成本,又易实现自动化管理。 用钢材 油罐用钢材主要是碳钢,钢材选择一要遵循安全可靠、经济合理的原则,二要考虑油罐设计温度、压力、材料机械性能、焊接性能、产生裂纹的倾向性等因素。由于油罐的大型化,导致罐壁越来越厚,对脆性破坏十分敏感,其原因是:①罐壁板焊后不能进行整体消除焊接残余应力热处理;②若油罐发生不均匀沉降,油罐所受的应力和力矩远远超过水压试验时的应力;③若油罐使用温度低于钢板的脆性使用温度,材料的韧性急剧下降,引起油罐的脆性破坏。所以油罐罐壁厚度受多因素制约是有限制的。美国石油协会规范 定,罐壁最大厚度约 38国油罐规范 定为 40本油罐规范定低碳钢最大厚度 38强钢为 45国石油化工标准也有要求。 油罐大型化,钢材强度要求高,用于大罐的钢材主要有两种高强钢,一种是细晶粒正火钢,另一种是调质钢。正火刚的碳当量含量一般较调质钢的高一些)。目前西欧一些国家建造大型油罐多采用正火钢,如 本建造大型油罐多采用调质钢,如 两种钢材的焊接性能与缺口韧性指标都比较好。 我国高强度钢的生产也有突破,武汉钢铁公司等单位共同研制出了07强钢,整体性能优于 是产量较低,11 年来累计产量约为 3000 吨。07强钢完全可以用于建造 100000型油罐要求,2000 年燕山石化公司就用此钢材建造了 2 座 100000型油罐。以前的100000型油罐用钢基本上引进日本 质钢。 罐结构形式 按照储罐建设的地点分,可以分为地面储罐、低下储罐、海上储罐。地面储罐又可以分为地上和半低下两种,按照储罐建造材料分,又可以分为金属储罐和非金属储罐两大类。地下储罐可以分为地下岩洞储罐、地下钢储罐、地下混凝土储罐。地下岩洞一般利用地下天然岩洞或废弃的矿井,采用地下水封闭岩洞裂缝。岩洞储罐在日本和前苏联有所发展。海上储罐是在海岸附近固定大型油轮作为储存石油的大型油罐,此类油罐在日本和东南亚国家都有过采用。 我国原油储罐基本上属于地面储罐,主要有金属和非金属储罐,在我国石油工业的各个时期起到了重要作用。60 年代末,为了适应输油管道建设工期短、速度快的要求,限于当时的设计水平和国产钢材的实际情况,借助自己掌握的经验,建设了一批 20000下的小型金属储罐,满足了当时的输油管道需要。70 年代,随着我国石油工业的迅速发展,管道输量不断增加,小型金属储罐已经不能满足需要,限于当时钢材缺乏,原油储罐向非金属储罐方向发展,建造了大批容量 10000 0000 等规格的非金属储罐,有矩形砖罐、钢筋混凝土圆拱顶罐、方形砖罐、圆柱形砖罐形式。但是其严密性差,油气损耗大,存在安全隐患,此类储罐使用一段时期后,保护层脱落,钢筋外露,在感应雷电作用下容易产生火花,当火花周围油气浓度达到爆炸极限时,就会引起爆炸。非金属油罐着火爆炸事故教训惨重。70 年代中期以后,特别是 80 年代,20000上金属储罐得到了长足发展,浮顶油罐占据了主导地位。而且大型油罐群的自动化管理、消防正积极推广,浮顶油罐复合密封、罐壁除蜡、罐体防腐等技术日益成熟并被采用。 胜利油田的大型储罐在规模、自动化管理水平上与管道局的水平有较大差距,与自己的产能也不配套。石化公司上市后,原油价格市场化,原油储备能力显得日益重要,发生在 98 年中期和 2000 年年底原油库存危机就说明了油田储罐总容量不足。建议油田扩大原油储备能力,提高防范市场风险的能力。 漏预防措施 对于金属油罐,最有效的防止泄漏办法就是改革油罐结构,特别是罐底结构,即使用夹层结构。为了防腐,首选的方法是在罐内进行玻璃钢衬里,另一种就是采用阴极保护技术进行防腐,即在油罐表面安装锌阳极。(1)改进罐体结构 美国 司研制出一种对新建及原有油罐进行“二次封闭及渗漏检测”的技术,它集密闭、检漏、回收于一体,能够方便地进行检漏和回收泄漏油品。这种油罐就是在现有油罐钢底板下面铺设高密度聚乙烯衬垫层,中间填充混凝土或沥青砂层。还设有导管用来监测油罐底板,若已监测到渗漏时,还可以用来冲洗二次封闭面。 高密度聚乙烯垫层 2~,有一定的坡度,倾向油罐中间的钢制集油槽,槽通过管道与油罐外侧的立管连通,操作人员从立管里就能发现泄漏。混凝土层厚 100~300支撑作用。在混凝土表面开一些细沟,能使罐底板上任意一点渗出的油品迅速地排入集油槽中。 在油罐基础的圈梁上还安装有 6聚乙烯导管,直通上层罐底下面,在新罐底板安装之前预先插到罐壁中。该导管与混凝土表面上的集油细沟处于同一水平面上,其用途有三个:一是在试水前检验油罐底板的完整性或确定油罐底板渗漏点。当油罐一开始进水时,从导管处注入空气,然后监视罐底板上有无气泡就可知道有无渗漏。二是油罐使用中发现底板渗漏时也可使用这个导管。油罐放空后取下导管盖,排出残余油品,在清洗混凝土层表面时,该导管可作为水观测点。清洗水可通过渗漏监测系统进入,从导管处可观测到注入的水。三是可用来安装石油检测传感器(如导电性粉体元件等),便于更换。 这种油罐形式也存在一些缺点,比如混凝土方式安装容易,但不能设阴极保护,且易出现裂纹;油砂一旦出现泄漏,沥青即被溶解,使得罐底处于无保护状态。 对此,美国俄克拉何马州 司所属的 炼油厂建造了 10 座双层钢底板的新型油罐,采用真空检漏技术,能测出微小渗漏。 (2)玻璃钢双层罐 玻璃钢双层罐的出现,是基于人们对于泄漏引起的环保问题的高度重视。欧美及日本等国已广泛将这种 ,用作地下油罐、加油站、敏感区域的储槽等。 双层结构之间的间隙,有利于监测泄漏,它借助于外层结构的液位计设置,保障了内层罐泄漏的及时发现与报警,避免了单层罐因泄漏造成的污染事故。当然,强度也明显高于单层结构。油罐夹层中可充入乙二醇,一旦发生泄漏,乙二醇液位会发生变化,监测系统会自动报警。 罐维修 在油罐内外腐蚀的共同作用下,碳钢储罐底板的年平均腐蚀速度为 1mm/般一座油罐在 5 年以后就会发生漏油。我国目前基本上都采用局部贴补和整体更换底板的方法,局部贴补就是在局部腐蚀的钢板切除,然后焊接补上一块钢板。整体更换罐底则是将油罐整体吊起后将罐底板更换。这种方法都需要动火焊接,在易燃易爆的油库内施工是危险和相当繁琐的。 美国从 90 年代开始,采用玻璃钢复合材料整修油罐。这种复合材料衬层具有很高的强度,能遮盖住腐蚀所造成的穿孔部位,还具有很好的防腐蚀性能,可延长油罐使用寿命 10~20 年。施工步骤是:清罐、表面除绣清洗、贴补玻璃钢衬层、、试验验收 4 个环节。与更换罐底相比,施工简捷,费用低。 2 液位及油水界面检测技术 油罐等容器的液位和油水界面的测量是一项非常重要的工作。通过检测油罐液位,可以掌握生产动态,调控指挥生产,避免出现冒顶、抽空等事故,知道了油罐水位高低,可以指导放水操作,准确计算库存。总的来说,容器液位的测量就是两个目的,一是用于生产动态监控,避免发生事故;二是用于计量,及时准确地掌握原油产量。生产过程监控要求的精度较低,厘米级即可;而盘库要求的精度较高,除了要求液位精度在毫米级以外,由于原油含水量随着容器高度的不同而变化,还应该测量全剖面的原油含水量变化。罐液位、油水界面的自动监测 胜利油田油罐液位、油水界面的检测方法,直到今天主要还是使用量油尺靠“人工上罐检尺”,误差较大,工人劳动强度大,工作效率低,而且因为工作疏忽、检测不及时而造成冒顶、抽空等事故时有发生。特别是油水界面人工难以确定,造成放水操作困难、沉降脱水效果不好,就必然增加加热炉的负荷,导致外输原油含水超标,给生产运行既带来大量工作量,又严重影响到安全、经济、平稳运行。实现油罐液位、油水界面的自动检测一直是各单位非常关心的内容。人们希望工人坐在值班室内,就可以准确地知道油罐液面和油水界面所处的位置,从而可以准确地进行排放底水的操作,对于降低原油含水、减少燃料动力消耗,保证安全生产具有重要的意义。目前,国内油罐液位、油水界面自动检测技术五花八门。根据测量方式的不同,可分为接触式和非接触式两种类型。 接触式仪表 接触式是指测量使用的传感器直接与油罐内介质接触。各种以浮子式和电容式为传感器的测量系统均属此类。①浮子式 这是目前使用最多的一种仪表。它由浮筒、钢带、编码机构等组成,浮筒随着油罐液面上下浮动,编码机构把浮筒所处位置转换成电信号、或者光信号,传送到值班室。使用光编码方式的,就是“光导电子液位仪”。从 60 年代末到 80 年代,国外主要研制和使用的是各种钢带浮子液位计。这类仪表的主要缺点是机械摩擦影响计量精度,精度一般在±3来研制出了伺服式液位计,伺服马达的使用消除了机械摩擦引起的误差,提高了灵敏度和复现性,精度达到±1型产品有美国 司生产的 6500 型伺服式液位计,荷兰 司的 811 型伺服式液位计等。1989 年,德国 司推出储罐所参数测量系统,可测量出同一罐内四种不同介质的液位、密度、界面和质量,具有泄漏报警和液位极限报警功能。这几种产品代表了当今世界油罐液位测量的技术水平。在国内,近 20 年来,也一直是钢带浮子液位计占主要地位。80 年代初,大连第五仪表厂研制成功钢带浮子液位计并在金山石化一厂应用,洛阳炼油厂经过调查对比,全厂 80 多座油罐全部使用了大连第五仪表厂的钢带表。80 年代后期,北京自动化仪表四厂又引进了美国 司制造技术生产钢带液位计。90 年代初,又有几种钢带表的改进产品问世。首先是航天总公司三院智控公司研制了 型光导电子液位计,它利用了力平衡和光导原理。当罐内液位处于某一位置时,浮标重量、重锤重量和液位浮力三力处于平衡状态。重锤与浮标间由钢带相连,连接钢带的中间一段为信息码带。当液位变化时,信息码带随连接钢带上下移动,取样器将信息码带上的光码读出,经光电变换后送至二次仪表处理和显示。该仪表减小了对机械工艺的要求,提高了精度,全量程的系统差为±2其它钢带表相比,由温度变化导致钢带长度和储罐高度的变化,仍然对液位测量带来一定的附加误差。可由电脑进行数据处理和误差补偿。中科院声学所研制的 型光导液位计 1990 年通过鉴定,在镇海炼化罐区等单位得到了应用。该表的特点是将钢带改为钢丝,力平衡仍用盘簧,计量通过绕钢丝的鼓轮转角计量高度。对鼓轮转角的测量是通过两组光导元件对与鼓轮相连的计数齿的计数得到的。其优点是现场没有电源接入,信号靠光导纤维送回值班室,不存在防爆问题。另一种新产品是大连第五仪表厂推出的高精度伺服马达式液位计,精度达到±1的工作原理是:当浮子所在的液位发生变化时,浮子所受的浮力也发生变化,该变化被霍尔元件测出后,驱动可逆马达,放松或者收紧吊浮子的钢丝,使力重新达到平衡。该仪表可以用作计量。钢带液位计精度较高,可达到毫米级,现场指示清楚,价格便宜,保养得当的话,使用效果良好。直到现在,各种形式的钢带表仍然受到很多用户的青睐。该仪表的缺点是对第一次安装要求较高,安装比较麻烦,需要清罐后进入罐内安装,且机械摩擦影响计量精度;需要经常维护,以防止出现断带、扭带等现象;在使用中一旦浮子脱落,维修很不方便。②压力换算法其技术原理是:在油罐底部设置一个静压传感器,由油品的密度计算得出液位高度。也有的从油罐引出两条引压管,直接与差压变送器连接,通过气体传递压力变化,油罐内没有电信号,增加了防爆的安全可靠性。该仪器是投入式的,安装和维护十分方便,只需从检尺孔投入即可,这种方法受到密度变化的影响,计量精度较浮球法低,一般在±5右。③光纤传感器它是将入射光纤与接收光纤的交界处烧结成小球状的传感头,传感头接触到不同的介质时,由于光波导的传输原理,输出端的光强产生与介质折射率相应的变化,从而判别出油、气界面和油、水界面。该传感器用光,不用电,具有安全可靠、准确等优点,在石油等易燃易爆场合具有明显的优越性。④浮球感应法所谓浮球法,就是靠一个比重小于油和一个比重介于油、水之间的两个浮球,沿着导管外侧随界面的变化而升降,浮球内装有永久磁铁,由导管内的装有磁敏感元件(简单的有干簧管、霍尔元件,精确的有磁致伸缩传感器)来感知浮球所做的位置,将信号传输到值班室内的仪表。干簧管、霍尔元件的检测原理比较简单,能够满足生产运行要求,但检测精度受到磁敏元件分布数量的制约。磁致伸缩检测方法精度达到 价格较高。磁致伸缩原理是美国新近研究开发的高新技术,具有精度高、可靠性高等优点,据说测量精度达到 磁致伸缩敏感元件的无故障运行时间可长达23 年。液位计由三部分组成,一根密封的磁致伸缩传感杆、一个(或多个,用于测量油水界面)随液位浮动的浮球、和电子探头。测量时,液位计电子探头部件产生一低电流“询问”脉冲,此电流同时产生一磁场沿波倒灌内的感应线向下运行。在液位计管外串着的浮子内有一组永久磁铁,所以浮子同时产生磁场,当电流磁场和浮子磁场相遇时,实时产生一种名为“波导扭曲”的脉冲,或简称“返回”脉冲。从询问脉冲到返回脉冲的时间间隔便对应于液位。⑤原油含水测量法 它使用原油含水仪探头,由电脑控制步进电机自动在油罐计量管内做上下运动,检测、跟踪整个液面高度内原油含水的变化,从而得到油罐中液面和油水界面的位置。它的优点是能够检测油罐整个剖面的物料性质,缺点是不能随时监测油罐液位及油水界面的连续变化,而是间歇性的。⑥电容法 德国的 司于 80 年代末推出了成串电容式液位测量系统。该系统采用多段电容式传感器,由于空气与油的介电常数不同,因此,电容传感器的浸油深度直接反应在传感器的电容变化上。由于将传感器分成多段,大大降低了传感奇非线性误差,提高了系统的分辨率,从而保证了较高的测量精度。原油的分度值达到 1仪器每隔 1m 测量一点温度。此类传感器的制造技术难度较大,要求的加工精度也比较高。2.1.2 非接触式液位计 非接触式液位计的测量手段没有机械运动,而是依靠微波、超声波、激光等的传播反射特性。这类液位计不和被测介质接触,不受被测介质影响,也不影响被测介质,适用于高粘度、腐蚀性强、污染性强、易结晶的介质。①雷达波法 雷达仪表由于其测量精度高、使用范围广而受到欢迎,其技术原理类似军事上用的雷达,就是从油罐顶部向下发射电磁波,靠检测反射波得到液位高度。它在技术上解决了对罐内液面和罐体其它结构反射信号的区别问题,而且电磁波的传播速度不受液面上方气相条件变化的影响,精度可达 目前已用于储罐测量的有荷兰 司生产的 872 微波雷达液位计,将合成调频脉冲技术用于测量,测量精度达到±2产的厂家有北京航天智控公司、邯郸珠峰仪表公司。该方法适用于压力容器内轻质油品的监测。由于计量管内易冻结形成“假液面”,不适于原油液位的计量,而且成本较高。②超声波法超声波测量液位的方法有多种,如脉冲回波法、共振法、频差法以及声衰减法等,其中应用最多的是脉冲回波法。其技术原理是:超声波换能器发出超声波信号,通过介质传播到液面,然后再反射回来,仪表通过检测超声波从发射到接收所需的时间,计算出液位高度。根据超声在油中还是在气体中,又分为内、外超声。油气集输公司在东营原油库 2 万 罐上试验成功了此种方法,用的是“内超声”。超声波仪表结构简单,不存在机械磨损和机械故障,可靠性和使用寿命比浮子式液位计高。但是由于其传播速度随着传输介质的温度、性质(如原油密度变化、油气成份变化)的影响,而且国产超声传感器质量不够稳定,使其应用受到了限制。精度精度在±2右,不如浮子钢带法,达不到计量要求。③新颖的外侧液位仪容器的机械振动直接受到容器内液体高度的影响,利用这个原理,通过测量容器壁上的微小机械振动,由电脑进行算法分析,计算出液位高度。这种液位仪从容器外壁测量,不接触容器内液体,不开孔,安装使用十分方便,特别适用于轻油、液化气以及腐蚀性液体等介质储存容器的液位检测,精度达到1%。这种安装在容器外部的液位仪在粘度较低介质的压力容器上的应用前景很好,但在油田的应用还很少,值得试验推广。 压力容器液位的检测 在油田轻烃生产与储存过程中,有各种介质、大小、形状、压力不一的压力容器,如形状有立式、卧式圆柱形罐、球形罐等。多年以来,还是沿用玻璃板液位计,近年来推广的磁翻板液位计并没有大的改进,只是便于现场肉眼观察,不能远传,误差大,而且是压力系统的薄弱点,易发生泄漏。由于压力容器的特殊性,压力容器液位的自动测量技术发展缓慢,已经应用于现场的有浮子式的伺服液位计,而且精度较高,据说德国产品达到了±南炼油厂则应用了美国生产的磁致伸缩液位计,精度稍差一点,价格也稍便宜一点。可以说,目前的各种监测技术都达不到盘库计量的精度要求。油罐液位的检测技术五花八门,种类很多,而这正意味着它还很不完善,有待于进一步改进提高。3 油罐泄漏监测技术 目前,油罐的渗漏检测方法有两种:一是直接检漏法,采用油检测元件监测环境变化;二是间接检漏,即使用油罐内体积或质量完整性检测系统。这两种方法都有缺陷,前者只有当石油渗到探头处才能发现,难以找出渗漏源;后者由于油罐的尺寸太大及测量的精度有限,要发现微小的渗漏是相当困难的,也不能定位。接检漏 在油罐排水沟或设检测井(通常安装在地下土壤或地下水中),通过油检测元件感知周围物质的变化(如土壤的气样)来判断泄漏。日本在罐区都设有泄漏监测报警系统,一般在储罐基础外 1m 左右的地方设一圈 200的水沟,在沟的最低处设置油传感器。一旦油罐漏油,传感器就发出信号,传到值班室报警。积或质量完整法 质量完整性检漏方法已被证明能够发现 5 泄漏,是最准确的检漏方法。通过测量油罐内原油体积总量(或质量)的变化,或在油罐收发作业时比较实际进出量的差值来检测泄漏情况。目前,一般由计算机自动完成油罐液位的扫描监测。收发油时,可每 3测一次;静止时可每 20测一次。如果静止时两次液位差值超过 10报警。 如美国空军机场油库每年都要进行一次泄漏检测,关掉所有进出口阀门,测量油罐数据(包括液位、水位、温度、密度)后,保持 48h,然后重新对油罐计量,通过总体积和静体积对比,判断油罐是否存在泄漏。 美国 司开发的高精度油罐泄漏检测装置,测量罐底压力,将氮气从罐顶垂下管道内传送到罐底形成气泡,由计算机采集压力传感器测定惰性气体背压,并自动记录跟踪、检漏。这种方法能够检测小于 1‰液位变化。 对于圆柱状的油罐来说,其质量近似等于罐底面积乘以底部压力。由于油罐底面积是恒定的,质量的增多或减少都会引起罐底压力的变化。因此,通过测量罐底压力就能检测油罐泄漏;另一种方法就是检测液位。因为液体的体积会热胀冷缩,所以如果要使用液位法,温度的变化而引起的体积变化必须补偿。但是温度补偿的难度在于油罐内不同高度其温度也不相同。可在罐内的不同高度上设几个温度传感器来获得平均温度。而对于质量法来说,温度升高带来体积增加,而同时会使密度降低,从而消除了温度对质量计算的影响,所以,质量测量法更加准确和简单。另外,天气条件的变化也能够带来误差,如太阳对罐壁加热的影响最大,它对于罐壁没有保温的油罐影响更大,而对于保温的以及混凝土罐则影响很小。在阳光的照射下,罐壁会膨胀,到了晚上,又会缩回去。下雪等降水的影响也会对浮顶油罐的测量带来误差。油品的呼吸损耗也会表现为“泄漏”。为了避免太阳的影响,在油罐测试过程(3 天)中,可以只分析晚上的数据。1987 年,国际标准化组织(意大利做了对比试验。将静压计量系统、浮子液位计和伺服液位计与手工检尺对比,试验结果表明,静压法对质量的计量精度均优于 而浮子法和伺服法的精度均在 右。所以,这种方法被 认为储罐计量标准。发射 所谓“声发射”(称 测技术就是利用容器在高压作用下缺陷扩展时所产生的声音信号,来评价材料的性能。 固体材料在外力的作用下发生变形或断裂时,其内部晶格的位错、晶界滑移或者内部裂纹产生和发展,都会释放出声波,这种现象称为声发射现象。声发射的频带从声频直到数兆频。多数金属特别是钢铁材料,其发射的频带均在超声波范围内。现在主要测取超声波范围,可排除噪声的干扰。 对于关键性生产设备,若发现难以修复的内部缺陷,经安全评定认可后在其规定的寿命内仍继续按正常操作参数运行的情况,可在该缺陷附近设置声发射仪监控,当缺陷发展成裂纹及裂纹扩展时,仪器都会记录下特有的波形。 声发射还是一种很有希望的检漏技术,已用于压力容器、常压储罐底部、阀门、埋地管道等领域进行连续泄漏监测。 埃克森公司研究了利用声发射技术对管道、油罐进行泄漏检测,并得出了使用 术检漏的适用条件: ·管道直径≥8材为碳钢或铸铁 ·管壁温度<80℃ ·系统压力≥管道停止输油 1h(如果流动稳定,也可不停输) ·在管道顶部每 76m(或更短)有开口,装传感器 现场应用表明,它能够探测出管道 19L/h 的泄漏量,定位精度在 内;油罐只靠静压,信号较弱,能够探测出油罐底部 19L/h 的泄漏量,精度在油罐直径的 5%以内。 4 浮顶油罐中央排水设施 浮顶油罐中央排水管的作用就是及时排出浮顶上的雨雪积水,但是它却是浮顶油罐生产运行的薄弱环节和难题,中央排水管容易发生泄漏、堵塞等事故,前者造成原油损失,堵塞或当因暴雨造成积水超过其排水能力时,浮顶就有发生沉没的危险。油气集输公司曾多次发生中央排水管漏油、运转不灵和卡阻事故,被迫停产,然后清罐、维修,造成安全、人力、物力等的巨大损失。另外,近 10 年来,国内已发生沉船事故十几起。一次沉船事故造成的经济损失达数百万元,如发生跑油或火灾,经济损失就更大。 目前常用的中央排水管有钢管/旋转接头式和软管式两种。钢管式排水管又有双管旋转弯头式和单管铰接式两种。双管旋转弯头式中央落水管应用历史较长,比单管式可以承受较大的轴向扭力,缺点是单套成本高,罐内安装维修不方便。单管铰接式中央落水管比双管式具有成本低、罐内安装维修方便等优点,缺点是对旋转弯头抗扭力要求高。软管式中央排水管又有金属软管和橡胶软管等种类,均由整根软管制成,可靠性较高,成本也较低,安装快捷,不会出现浮船移动而造成的阻力危害问题,在国内外都有应用,前景较好。 胜利油田油气集输公司的浮顶油罐上使用了三种产品,原来应用较多的是抚顺石油机械厂生产的钢管/旋转接头排水管,曾多次发生漏油故障。1996 年试验应用了南京晨光机器公司生产的金属软管,但不到 1 年即出现漏油,原油是软管与罐壁外排管的接头处损坏漏油,后在连接处加设了弹簧保护套,至今使用良好。2000 年孤岛首站一座新建 2 万立方米罐上应用了英国 司生产的橡胶软管。 针对因排水不畅而可能造成的沉船问题,管道设计院研制成功了“浮顶油罐浮子式紧急排水装置”,并在 1994 年 12 月通过了管道局的技术鉴定。通过模拟试验和在临邑首站一万立方米单盘浮顶油罐上应用,证明该装置既能流畅地排出浮顶上的超载积水,又能防止罐内储油倒溢及防止水封槽内存水蒸发,体积小,重量轻,使用维修方便,从而在安全和可操作性上取得了新的突破,保证了浮顶油罐的安全运行。 5 容器自动放水技术 水是油气生产过程中的主要伴生物,因此,脱水及放水操作是油罐、分离器等容器生产中的重要工作。由于油气水密度的不同,二者在罐内自动分层。为排除罐底、分离器内的积水,通常采用手动定时排放,由于放水看窗经常由于沾染油污而不透明,所以在放水过程中,往往需要人工在排污池观察,难以掌握,导致水中带出原油,给污水处理带来极大麻烦,造成浪费和环境污染。 自动放水技术能够自动、稳定地将容器内油水分离,只放出水,避免油气放出。自动放水装置是非常有用的配套部件,对油罐放水进行二次分离,既免除了人工放水的麻烦,还大大减少了放水中携带的油。 在油田油气集输生产上主要三种场合需要自动放水装置,如油罐、轻烃生产装置中卧式轻油罐和天然气井所用的分离器。 容器自动放水技术主要有两种:一是浮球机械控制方式,二是电磁控制方式。 球机械控制方式 如油罐自动切水器,它安装在油罐或液化气罐排水管上,由集油排水罐和排水阀组成,靠水与油的浮力差带动浮筒自动控制放水阀开关。该装置结构设计合理,动作正确,在石化系统的炼油厂应用较多,取得了很好的效果。 磁控制方式 该装置主要由小容积的分离罐、原油含水传感器、电磁阀(或气动阀)等组成,分离出的油品自动返回油罐。该技术是 1972 年原苏联的发明,现在有国产装置,在胜利油田东营原油库 2 万立方米油罐上得到了应用,取得了一定的效果。 四川川西南气田使用电磁控制气动阀控制的放水装置,避免了因人工放水不当造成的分离器翻塔(或串气)或放水不及时造成水进入管道和冬季分离器冻堵,减轻了工人劳动强度。
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本文标题:油气集输工艺技术现状与展望-第六章-容器
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