油罐切水器的選型

閔 剛 范 秦 徐仕利 劉家洪 杜 娟 王 閣

1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川 成都 610041；2.重慶天然氣凈化總廠萬州分廠，重慶 404100；3.重慶天然氣凈化總廠，重慶 401220

0 前言

在儲存過程中，油品內(nèi)所含的水會沉到罐底，為了提高油品質(zhì)量，減輕下游裝置負(fù)荷，需對油品進(jìn)行切水操作。多年來，不少企業(yè)采用人工切水的方法，該方法主要靠操作人員通過安裝在罐底排水管上的視鏡觀察罐底是否有水，有水則手動開啟排水閥切水，此方法受操作人員經(jīng)驗(yàn)和視鏡容易損壞等因素的影響，常出現(xiàn)無法切水、切水不凈、跑油等問題。目前市場上出現(xiàn)各種各樣的切水器，但有相當(dāng)部分切水器的切水效果欠佳，特別是用于儲存含污染物、雜質(zhì)等污油罐的切水器，切水效果好的更少。本文以土庫曼斯坦某天然氣處理廠為例，論述油品儲罐切水器［1］的選型。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

天然氣處理廠凝析油罐區(qū)主要儲存來自凝析油穩(wěn)定裝置［2］的凝析油產(chǎn)品。當(dāng)凝析油穩(wěn)定裝置的其中一套停產(chǎn)檢修時，處理的未穩(wěn)定凝析油也送至本罐區(qū)暫時儲存。凝析油產(chǎn)品［3］用泵送至處理廠的凝析油外輸裝置。未穩(wěn)定凝析油送回凝析油穩(wěn)定裝置處理。油品及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。

表1 油品及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表1中來自各裝置的未穩(wěn)定凝析油參數(shù)條件見表2，表1中氣田水參數(shù)條件見表3。

表2 未穩(wěn)定凝析油進(jìn)料條件

表3 氣田水參數(shù)條件

2 油品切水器選型的必要性

從表1～3可以看出，凝析油罐區(qū)儲存的油品均含有毒成分H2S和H2O，未穩(wěn)定凝析油和含硫含油污水、廢凝析油［4］可能含有雜質(zhì)等。

為了減輕凝析油穩(wěn)定裝置的生產(chǎn)負(fù)荷，提高外輸穩(wěn)定凝析油質(zhì)量，減少油品輸送負(fù)荷，儲油罐底部設(shè)施切水器將沉降到罐底水切除排凈是很有必要的。

由于凝析油罐區(qū)儲存的油品均含有毒成分H2S，采用在罐底排水管上安裝視鏡，通過人工手動操作切水，危險(xiǎn)性極大，且容易造成切水不凈、跑油等。若跑油將大大增加下游污水處理系統(tǒng)［5］的處理難度，存在中毒、火災(zāi)等重大安全隱患，且污染環(huán)境。因此本罐區(qū)需要采用自動化程度高的切水器進(jìn)行切水。

目前市場上出現(xiàn)各種各樣的自動切水器，其中相當(dāng)一部分切水效果并不理想，用于儲存含雜質(zhì)的污油罐的切水器尤其如此。因此根據(jù)油品實(shí)際情況合理選擇切水器類型尤為重要。

3 切水器

3.1 切水器的分類

自動切水器有管道式和緩沖罐式兩種基本類型，其中管道式又叫液柱諧振式，緩沖罐式分為浮球、電子傳感、超聲波等類型。兩種自動切水器示意圖見圖1～2。

圖1 管道式自動切水器示意圖

圖2 緩沖罐式自動切水器示意圖

3.2 切水器基本原理

各類自動切水器的基本原理見表4。

3.3 切水器使用效果分析

3.3.1 管道式智能切水器

管道式智能切水器采用液柱諧振的原理，利用設(shè)置在切水器上的主、從探頭檢測出水中含油量，根據(jù)油含量控制閥門的開關(guān)和開度。當(dāng)切水器的兩個傳感器都檢測到水中的含油量低于設(shè)定下限時，打開切水器，開始切水；在切水過程中，控制器根據(jù)水量的大小自動調(diào)節(jié)閥門開度，保持最快切水速度。任何一個傳感器檢測到含油量超過設(shè)定上限時，關(guān)閉切水閥。

該類型切水器不需要油水界面，不設(shè)緩沖罐，管道式法蘭安裝，切水速度快，可上傳到中控室DCS系統(tǒng)，不受溫度、密度、黏度、污染物等因素的影響，且能自動清洗，適用于各種油品。圖3為此類型自動切水器現(xiàn)場運(yùn)行照片。

表4 各類自動切水器的基本原理

圖3 管道式自動切水器現(xiàn)場運(yùn)行照片

3.3.2 緩沖罐式自動切水器

緩沖罐式自動切水器是在機(jī)械式自動切水器上，增加由介質(zhì)探頭信號和現(xiàn)場嵌入式控制系統(tǒng)的組合，互為保險(xiǎn)，防止了跑油事故。根據(jù)探頭的檢測情況（油、乳化物、水）控制自動控制閥的開和關(guān)。當(dāng)切水器內(nèi)的水位到一定高度時，由于液體在容器內(nèi)部的壓強(qiáng)和油水之間的密度差，產(chǎn)生了浮力，利用杠桿原理，通過放大機(jī)構(gòu)開啟無背壓閥門；同時當(dāng)探頭檢測到油水界面時通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打開自動控制閥，開始切水。當(dāng)水位下降到一定值以下時，自動控制閥和無背壓閥關(guān)閉。

該類型切水器檢測的都是油水界面參數(shù)，探頭容易被污染，并受溫度的影響較大；對水敏感，對油不敏感，因此需要油水界面非常穩(wěn)定，切水速度受限制，且維護(hù)量大。在現(xiàn)場安裝時需要地平與罐底排水管有一定的高差。該類型切水器對油品清潔度要求較高，適用于輕質(zhì)成品油。

4 結(jié)論

在油罐切水器選型時，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，考慮產(chǎn)品的實(shí)用性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，選用適合于對應(yīng)工程的優(yōu)良產(chǎn)品。對于密度高，黏度大，可能含有污染物、雜質(zhì)等，特別是含有毒成分的油品，建議選用管道式切水器；對于密度不高，黏度不大，比較清潔的輕質(zhì)成品油，選用緩沖罐式自動切水器，更經(jīng)濟(jì)合理。

［1］許 行.油庫設(shè)計(jì)與管理［M］.北京：中國石化出版社，2009.72.Xu Xing.Oil Depot Design and Management［M］.Beijing:ChinaPetrochem icalPress，2009.72.

［2］薄光學(xué)，蒲遠(yuǎn)洋，劉 淇，等.凝析油穩(wěn)定裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化［J］.天然氣與石油，2011，29（4）：37-40.Bo Guangxue，Pu Yuanyang，Liu Qi，etal.CondensateStabilizing Device Design Optim ization ［J］.NaturalGasand O il，2011，29（4）：37-40.

［3］TDS638-2004，穩(wěn)定天然氣凝析油 ［S］.TDS 638-2004，Stabilized GasCondensate ［S］.

［4］袁鏡清，侯永賓，韓丹丹，等.輪南油田污水處理系統(tǒng)問題分析與對策［J］.天然氣與石油，2011，29（5）：72-76.Yuan Jingqing， Hou Yongbin， Han Dandan， et al.Problem Analysis and Countermeasures in Lunnan O ilfield Sewage TreatmentSystem［J］.NaturalGasand Oil，2011，29（5）:72-76.

［5］丁萬成，王卓飛，謝 姝，等.DCS在油田污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.天然氣與石油，2006，24（2）：52-54.DingW ancheng，W ang Zhuofei，Xie Shu， etal.The Application of DCS in O ilfield Sewage Treatment System［J］.NaturalGas and Oil，2006，24（2）：52-54.