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液化气混空运行范文

1、概述

长春市双阳区天然气公司始建于1989年,日高峰用气量10万立方米。负责全区15000户居民和108户公共福利用户的输配供气。是引吉林油田的石油伴生气,96年油田气源骤然下降,造成双阳区供气极度紧张,经过考查认为:以液化气混空气做为天然气的补充气源、替代气源和天然气的接续气源是最佳选择。于97年5月开始立项,6月筹建、审批、订购设备,7月开始动工,在时间紧、任务急的情况下,单罐为50立方米,总储量200立方米的4个卧式罐,小时气化量1000公斤液化气的两套机组于11月全部完工并顺利投入正常运行。解决了当时供气的燃眉之急。经过三年多的运行,针对出现的汽化器冻裂、混合气进干式柜对密封油的影响问题,作如下探讨:

2、汽化器冻裂事故的处理

2、1事故的发生

98年元月,我接到混气站值班站长打来的电话,说热水炉的水箱往外冒白烟,并伴有很浓的液化气味,声音的急促,我预感到问题的严重性,立即通知中央控制室,杜绝一切火源和可能产生的火花及静电,对生产机组进行紧急切断,停止两台热水炉,并打开屋顶风机和门窗强制通风。5分钟后,我和有关人员赶到现场,经值班人员介绍,当班是2号机组运行,1号机组备用,一号机组的汽化器前液化气球阀、角阀、电磁阀均处于关闭状态,经现场检查发现1号气化器外已挂上一层白霜,水温已经是零度;经了解有一名操作工为了保证2号汽化器的水循环温度,加快汽化速度,将备用停机的1号机组原本运行的水循环系统的进口阀门给关闭了。我们推断是汽化器内的换热管冻裂,使液化气沿着裂开的热水管串入到水循环系统,而导致水箱散发液化气。我们怀疑是进口球阀或角阀内漏,或者电磁阀失灵,结果证实了我们的推断。为了确保安全,不耽误正常供气,我们现场研究决定切断1号汽化器,保住2号汽化器,要切断1号汽化器,就必须把1号机组的液化气供给系统和水循环系统切断。整个水循环系统内含有大量液化气,必须全部更换,可又如何排水呢?要切断1号汽化器的液化气供给系统,就必须更换可能内漏的1号汽化器前的球阀\角阀或电磁阀,可阀前管段存在液化气,如何将该管段的液化气排除呢?围绕以上两个问题,我们针对混空站的工艺流程,进行了反复研究,发现整个水循环系统只有高点放空,没有低点排污;而液化气供给系统既没安装低点排污阀也没有高点放散阀门,这给整个系统的排水、排液造成极大的困难。

2、2稳压泵的妙用

(1)水循环系统,我们利用汽化器后的水循环排气阀,将一软管接至室外,将高压气泵接到热水炉后的压力表上,利用高压气将系统内的水从排气阀处排出。直到排净为止,同时,由于水循环管线采用的室外架空铺设,为防止冷水进入循环系统结冰,利用燃气锅炉将加热的自来水送入热水炉的水循环系统,仅用55分钟就完成了二次加水。

(2)液化气供给系统,我们在确定既不能把液化气排至室内,也不能通过灌区的法兰接口将液化气排至室外的前提下,把思路重点放在稳压泵调压回流的功能上,用气相的高压带动汽化器前液相管段内的液相液化气,将稳压泵的调压器调到最低程度,使高压的气液混合气快速通过回流阀进入储罐。(如附图一)我们首先关闭1号储罐的气相阀门7号、11号,回流阀8号、12号,用压缩机将1号储罐气相抽出打到残液罐并升压至0.9Mpa时,打开残液罐的9号阀门,并关闭稳压泵的1号、3号阀门,待AB管段压力达到0.7Mpa时,快速开启稳压泵的2号、4号调压回流阀,使AB管段内的气液混合气快速通过7号回流阀进入1号储罐,经过反复几次的循环,停止压缩机,迅速关闭7号回流阀、5号、6号调压阀、7号、11号、8号、12号阀门及压缩机的相关阀门,拆下12号球阀,并换上新的液化气球阀,结果一次成功,同时也确定了12号球阀的内漏。

2、3YQdS汽化器的抢修

2、3、l汽化器的功能

YQJS系列汽化器为国产设备,但其具有国外先进设备的结构特点:(如附图二)

(1)液位控制器、水温控制开关、液压控制开关当液化气的液位超高,温度过低,水压过低时,液位控制器、低温开关,液压开关就通过电磁阀关闭液相进口阀,停止供液。

(2)液相进口设有过滤器、角式截止阀、电磁阀。

(3)稳压泵设有超压回流阀,

(4)水循环系统设有汽化器进出口温度显示,对热水炉、汽化器利用温变、电磁阀进行控制。

(5)如电磁阀等关键的控制设备均为进口等特点。

2、3、2汽化器的处理

三年来,类似汽化器冻裂的事故有两起。在厂家的帮助下,我们自己采取如下办法对冻坏的汽化器进行抢修:

(1)用缓慢升温,将冰慢慢熔化,防止继续热涨而再裂。

(2)对汽化器的液相进口、气相出口;热水进口、热水出口进行封闭,然后对汽化器内的水循环系统打压,观察水循环系统压力是否下降;液相进口压力是否上升;及法兰接口是否泄漏;以此来确定换热管确实被冻裂。

(3)然后,将汽化器解体,割掉内胆水循环部分的封头,对128根无缝管实行单体打压。确定有两根管冻裂。

(4)先将两根管两端用钢板焊死,再焊上封头,进行打压,合格后整体装配,再整体打压。

2、4全面的完善

(1)针对事故的发生,我们建立了一整套的规章制度和严密的操作规程,以此来严格管理、规范职工精心操作。

(2)将液化气系统的灌区管线安装了高点放散和低点排污。

(3)在原来汽化器结构基础上,又安装了水温的声光报警装置,当水温低于40℃时,通过温变远传到中央控制台,并转换为声光信号报警,以提示操作工采取相应的措施。

(4)将水循环的室外架空管线,采用聚氨酯塑料保温埋地,并在管线的最低点加设凝水器,以确保水循环系统检修和事故排污。

(5)采用液化气专用球阀、截止阀更换了全部阀门,并一律采用金属石磨法兰垫密封。

3、混合气对干式柜密封油的影响

液化气混空气进入干式柜,在国内有关专家和同行们说法不一,而这一问题正是我们从可研到运行一直争论和关注的问题。

3、1密封油的监测

2万立方米干式柜是91年投入运行的,储运介质一直为天然气,到液化气混空气进入储罐前的97年5月,就已经发现运动粘度、闪点发生轻微的变化,当时探讨通过密封油的更换或添加,来解决这个问题,由于液化气混空气的投产而搁浅,当时和有关专家探讨认为:是天然气中所含的高烷烃(C5—C8)溶于密封油之中所致。根据设计部门的提示,液化气混空气进入干式柜,有可能降低密封油的闪点和运动粘度。但由于时间的紧迫,现有工艺的要求,不允许重新建稳压罐,只好将液化气混空气进入干式柜,并委托吉林省石油化工行业有机产品质量监督站,对活塞上部空间是否存在可燃气体;同时对密封油的运动粘度、闪点、凝点、酸值、水分、铜腐蚀、机械杂质等指标,根据双阳的供气状况:97年12月—98年4月(储运混合气),98年4月一2000年12月(储运天然气),2000年12月一2001年3月(储运混合气)分三个阶段进行全面的跟踪化验(如表3—1)并结合密封油的合成基理和标准研究对策。

表3-1

时间运动粘度mm2/s闪点℃罐内介质油温℃泵次上罐下罐上罐下罐上罐下罐南泵北泵97、12、638、037、4151150混合气-41472797、12、937.437、6150150混合气-14911797、12、1631.938.481151混合气-68ll3297、12、1728,028、16253混合气-311153597、12、1927,731、153143混合气-137343897、12、2531、635、065、5140混合气-43673498、2、1638、238、9146161混合气537223598、3、33033135146天然气-66l2399、7、183932150148天然气372840222000、2、53839、5146150天然气1378352000、7、1640,841.6155150天然气382916372000、7、2149、848.2170177天然气373518352000,12,54244170175混合气340122001、1、64142166170混合气24015282001、1、1839、840142150混合气-1186282001、2、103840140149混合气098312001、2、283739150153混合气53510282001、3、153840148146混合气110630

结果发现如下问题:

1、96年5月份在干式柜运行5年的时候,发现储罐南北油泵频率增加,经抚顺石油一厂化验密封油,除运动粘度、闪点分别下降12%外。(运动粘度40℃时为36mm2/s,闪点为150℃)其他指标没变。

2、自97年12月6日液化气混空气进入干式柜的125天里和中间储存天然气580天中,密封油的凝点、酸值,水分、铜腐蚀、机械杂质等指标没有明显的变化,而运动粘度、闪点都存在不同程度的下降。

3、运动粘度和闪点随温度的升高而接近标准值,当温度降到35以下时,运动粘度和闪点会急速下降,

3、2密封油的合成基理

我们采用的密封油,是抚顺石油一厂生产的,它是以聚。烯烃合成油为基础油,加入一定比例的润滑油添加剂加工而成。

3、2、1聚α-烯烃(PA0)基础油

聚α-烯烃合成油是由α-烯烃(C8-C10)在催化剂作用下聚合(主要是

三、

四、五聚体)而获得比较有规则的长连烷烃。其结构式为:

nRCH==CH2→CH3→CH→[CH2--CH]n-2—CH2—CH2——R

||

RR

式中n=3-5,R为CmH2m+1(m为6-10)

聚α-烯烃(PA0)合成油与同粘度矿油相比具有液体范围宽,粘温性能好,倾点低,年度指数高,蒸发损失小,对添加剂感受性好,高温安定性好,结焦少、无毒、对皮肤有浸润作用,它与烷烃有良好相溶性。工业上制备PAO的方法有:

(1)乙烯齐聚法,此法是乙烯在三乙基铝条件下进行连增长和置换反应,可获得α-烯烃,反应如下:

RCH2—CH2—R

||

AI—R+3CH2=CH2→AI—CH2—CH2—R

||

RCH2—-CH2—R

这种结合方式多次重复,使烷基长度增加,发生了链增长,再结合热分解:

RR

||

AL一CH2一CH2一R→AL一H+CH2=CHR

||

RR

RR

||

AL一H+CH2=CH2→AL—CH2一CH2

||

RR

同时发生置换反应

RR

||

AL一(CH2CH2)—R+CH2=CH2→AL—CH2CH2+CH2=CH(CH2CH2)n—1R

||

RR

(2)软蜡裂解法制聚α—烯烃合成油

→重烯烃装置内打急冷用ALCL3

原料(软蜡)→裂解→轻烯烃(初馏点—245℃

/260℃)一↓→聚合

→汽灯油(干点<260℃)→减一线滑油料|

→常压蒸馏→常压塔底油→减压蒸馏→减二线滑油料|

→减压塔底滑油料|

→减一线基础油

→白土精制→减二线基础油(PAO)→加调和剂→密封油

→减压塔基础油

3、2、2密封油的添加剂

在以聚α—烯烃合成油基础油中加入一定比例的添加剂,才能用于干式柜的密封。主要添加剂如下:

(1)清净剂(T109烷基水杨酸钙):主要用于中和密封油的氧化生成的含氧酸,洗涤活塞上吸附的漆膜和积炭。

(2)分散剂(T152双丁二酰亚胺)对溶液中的胶质和炭粒起到分散作用和增溶作用。

(3)抗氧抗腐剂(T202伯烷基二硫代磷酸锌)主要作用可使油晶氧化减慢,减少金属部件的腐蚀及磨损。

(4)抗氧剂(T1522、6—二叔丁基对甲酚)其作用在于终止游离基和分解氢过氧化物。延缓油品氧化速度,提高油品的使用寿命。

(5)增粘剂(T602聚甲基丙烯酸酯)是一种油溶性链状高分子化合物能显著提高密封油的粘度,改善油品粘温性能,以适应较宽的温度范围,

(6)降凝剂(T803聚α—2烯烃)就是利用烷烃基侧链与蜡共晶,改变蜡晶的生长方向和晶形,使其生成均匀松散的晶粒,延缓或防止蜡的三维网状结构的形成,从而降低油品的凝点。

(7)抗泡剂(T901聚甲基硅氧烷)其作用是抑制油品泡沫的产生并使已产生的泡沫破裂。

以上添加剂要遵循调合顺序原则,在一定温度条件下,即一般先用基础油或增粘剂调整粘度,再用降凝剂调整凝点,二者合乎指标后再加入T901及其他添加剂。

3、2、3密封油各项指标采用标准

密封油所参照的标准是L_DRA(B级)半封闭冷冻机油的标准,具体指标如表3—2

170项目名称标值执行标准

运动粘度±10%40℃mm/s246GB/T265

闪点(开口)不低于℃170GB/T3536

倾点不高于℃-39GB/T3535

水分不大于ppm35GB/T11133

酸值不大于mgKOH/g0.02GB/T4945

硫含量%不高于0.3SH/T0253

灰分%不大于0.005GB/1503

皂化值不高于mgKOH/g0.2GB/T8021

铜片腐蚀不大于lGB/T5096

氧化安定性,氧化后

酸值

氧化油沉淀%不高于

0.05

0.005SH/TO196

机械杂质%不大于无GB/T511

由密封油合成基理可知:

1、聚α—烯烃合成油是烯烃三聚体合成有规则的直链烷烃,如烷烃、烯烃等碳、氢化合物达到露点温度时可溶于密封油。

2、密封油的粘度指数与其基础油和增粘剂有关,即以调整基础油和增粘剂的种类和数量来调整密封油的粘度。

3、密封油的闪点与其所含有的轻组分有直接关系,调整的办法只有通过用高闪点组分油调整或加热使轻组分汽化分离。

4、添加剂调合组分要选择适宜的温度,温度过高可能引起油品和添加剂的氧化或变质,温度偏低使组分的流动性能变差而影响调和效果,一般以55℃-65℃为宜。

3、3运行实验

我们地区的天然气或液化气的气体组分差异很大,多含有C3H8、C4H10、C5H12、C6H14、C3H6等组分,尤其是戍烷的露点为36.06℃。这样当含有C5、C6组分的天然气、液化气混空气进入干式柜后,当温度达到露点温度时,C5、C6就溶于密封油之中。而97年由于天然气气源几乎枯竭,造成为密封油伴热的燃气锅炉几乎停炉,使干式柜的罐顶油杯温度和罐底油槽温度极度下降,从表3—1中可以看出,运动粘度和闪点与温度的关系。

我们根据密封油合成基理,我们做了如下的实验性处理:

(1)根据密封油及添加剂对温度的要求,结合C5、C6的露点温度,于97年12月18日,调整燃气锅炉的供热方式使密封油的伴热温度保持在35℃一40℃之间,观察运动粘度略有回升,而闪点到98年2月16日得到了很大的提高。(如表3一1)

(2)2000年7月18日将闪点为183℃,运动粘度为43.8mm/s2的5吨新密封油调制后掺混到53吨原有的密封油中,当时效果很好。但伴随着2000年冬季液化气混空气的进罐,密封油的运动粘度、闪点又有明显的下降。

从理论到实践证明下列问题:

a)无论干式柜储运天然气,还是液化气混空气,只要有C5、C6等烷烃、烯烃存在,密封油的温度一低于35℃时,运动粘度、闪点就会下降。

b)液化气混空气进入干式柜比天然气进入干式柜对密封油的影响大,天然气对密封油的影响很小。说明液化气的C5、C6的含量高。

c)利用给密封油升温,只能改变瞬时的闪点和运动粘度的指标,当温度下降后,这两项指标又会下降。

d)液气混空气进入干式柜,就有闪点降到可能发生事故的瞬间。

4、结论

a)液化气混空气技术可行、运行经济、易操作,是天然气接续气源的最佳选择。

b)混空站一定要考虑到灌区液化气、循环水管线的高点放散和低点排污,还要考虑液化气阀门、法兰、密封垫的专用性,切不可只考虑经济性而忽略安全性。

c)汽化器生产厂家,要增强水温的自动控制,同时生产运行单位一定要制定一整套的、科学的操作规程。

d)从理论到实践证明,液化气混空气不宜进入以密封油密封的干式柜,运行操作的安全性很难把握。