液化石油氣儲罐用電伴熱增壓的可行性分析

曲晶紅，郭文舉，程顯萍

（1.中國石油吉林石化公司高碳醇廠，吉林 吉林 132022；2.中國石油吉林石化公司倉儲中心，吉林 吉林 132022）

液化石油氣儲罐用電伴熱增壓的可行性分析

曲晶紅1，郭文舉2，程顯萍1

（1.中國石油吉林石化公司高碳醇廠，吉林 吉林 132022；2.中國石油吉林石化公司倉儲中心，吉林 吉林 132022）

本文從液化石油氣的組成及性質(zhì)入手，論證了用電伴熱增壓的可行性，比較了電和蒸汽兩種增壓方式所消耗動力費用的不同，認為用電伴熱增壓是可行的，而且能夠節(jié)省動力費用。

液化石油氣；儲罐；電伴熱；增壓

電伴熱是一種取代傳統(tǒng)的蒸汽伴熱和熱水伴熱的新興伴熱技術(shù)。它的節(jié)能降耗自控等優(yōu)點逐漸為廣大企業(yè)所接受。在美、日等國，電伴熱已經(jīng)占到整個伴熱比例的1/3，電伴熱是一種方向也是發(fā)展趨勢。

1 液化石油氣概述

液化石油氣是由碳和氫兩種元素構(gòu)成的碳氫化合物的混合物，化學(xué)上把由碳和氫形成的有機化合物統(tǒng)稱為烴。碳原子少于三個的甲烷、乙烷和乙烯需要比較高的壓力才能液化，碳原子高于四個的較大分子烴類在常溫下呈液態(tài)，所以在正常情況下，這些都不是液化石油氣的組分。液化石油氣的主要成分是含有三個碳原子和四個碳原子的烴類，行業(yè)習(xí)慣上也稱碳三和碳四。

2 液化石油氣的飽和蒸汽壓

液化石油氣混合物的飽和蒸汽壓是指在一定溫度下，混合物的氣液相平衡時的蒸汽壓力。即蒸汽分子的蒸發(fā)速度同凝聚速度相等時的壓力。溫度不同飽和蒸汽壓不同，溫度越高各組分的飽和蒸汽壓越高，在同一溫度下，組分不同，飽和蒸汽壓不同，且碳鏈短的大于碳鏈長的化合物的飽和蒸汽壓。由于液化石油氣是一種混合物，而不是一種純物質(zhì)，所以容器中所表現(xiàn)的壓力與混合比例有關(guān)。根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律，液化石油氣混合物在其不同溫度下的飽和蒸汽壓可按下式進行計算。

P=∑ni=1=P1X1+P2X2

式中：Pi—在一定溫度下各組分對應(yīng)的飽和蒸汽壓，

Xi—各組分的摩爾百分數(shù)；

以煉油廠催化液化石油氣為例，其含量大約為：丙稀63.3%、丁稀36.7%。查得30℃時丙稀的飽和蒸汽壓為1.32MPa，丁稀的飽和蒸汽壓為0.35MPa。由以上公式可以得出：

P=P丙稀X丙稀+P丁稀X丁稀=1.09×0.633+0.35×0.367=0.82MPa

這個數(shù)值與我們正常生產(chǎn)中的操作壓力0.8MPa非常相近，所以，冬季我們只要把儲罐的溫度保持在30℃，就能滿足生產(chǎn)的需要。

3 用電伴熱使罐的溫度保持在30℃

電伴熱帶的應(yīng)用設(shè)計原理為：當介質(zhì)在管道容器罐體中儲存或流動時，要向外界散失熱量，這時就要以電熱帶產(chǎn)生熱量來補償管道、容器罐體等熱損失，以維持介質(zhì)所需要的溫度，滿足工藝要求。根據(jù)熱力學(xué)知識和實際經(jīng)驗可以得出如表1所示參數(shù)。

表1 平壁的熱散失量Q W/m2

我車間的液化氣臥罐直徑遠大于壁厚，應(yīng)近似考慮為平壁面。影響熱散失的因素與保溫材質(zhì)和厚度，介質(zhì)溫度和環(huán)境溫差有關(guān)。具體計算步驟如下：

第一步：計算臥罐的表面積S。

S=π×3.2×17.5+12.11×2 =175.84+24.22=200.06m2

（注：臥罐封頭面積12.11由查表得出）。

第二步：由保溫層厚度、最大溫差查出單位面積平壁型的理論熱散失量。

由前面的計算可以得出，想維持正常的生產(chǎn)，就必須把儲罐的溫度保持在30℃。而冬季室外的最低溫度可以達到-35℃，可見最大溫差為65℃，為了保證安全性，留出一定的余量，把最大溫差定為75℃，保溫材料為復(fù)合硅酸鹽板，厚度假設(shè)為60mm。這樣根據(jù)表1可以查出臥罐單位面積的理論熱散失量Q=51(W/m2)。

第三步：求1臺臥罐的總熱散失量。

Q總=200.06×Q=10203.06W

可見，選用規(guī)格為50瓦/米的電伴熱帶200米左右就可以滿足要求。

4 使用電伴熱加熱與蒸汽加熱的經(jīng)濟性比較

現(xiàn)有液化氣臥罐10臺，用一個增壓罐增壓，臥3#與增壓罐相連，增壓后再通過氣相平衡線與其它罐串壓。增壓的目的主要是使罐內(nèi)的液化氣在冬季能保持在0.8MPa，使液化氣可以自壓下山，也可以隨時調(diào)整液化氣入泵的入口壓力。因此在冬季并不是10臺臥罐的壓力都要保持在0.8MPa，而是在保證臥3#壓力維持在0.8MPa的同時，再保證兩臺罐的壓力維持在0.8MPa，共有三臺罐的壓力保持在0.8MPa，就可以滿足生產(chǎn)的需要。冬季，在正常生產(chǎn)情況下，增壓罐每天24小時連續(xù)運行，蒸汽的消耗量非常大，每天的消耗量在8噸左右。蒸汽按每噸80元計算，則每天增壓的費用為8×80=640元。

如果使用電伴熱，則三臺罐每天的電量消耗為：3臺×10035.78W×24h=722.58kW.h

電按每度（即千瓦時）0.42元計算，則使用電伴熱每天消耗的費用為0.42×722.58=303.49元。

可見，使用電伴熱可以節(jié)省很多動力費用。如果每年增壓罐的使用時間按120天計算，則使用電伴熱每年可以節(jié)省動力費用：120×（640-303.49）=40381元

改造的主要工程：

（1）拆除10臺臥罐中1臺的保溫，將電伴熱帶安裝在罐的表面上，然后用鋁箔膠帶將電伴熱帶粘在罐表面上，從而保證電伴熱帶能夠與罐可靠接觸，達到最佳傳熱效果。電伴熱的電源可以從臥罐區(qū)原有的電伴熱備用接口引出。

（2）恢復(fù)保溫。聚氨脂發(fā)泡保溫（100mm厚）80%利舊，20%新增。鍍鋅鐵皮全部利舊。

資金概算：

（1）材料費：電伴熱帶：

30元/米×600米=1.8萬元。

保溫棉：20%×罐表面積×保溫棉厚度×1300元/m3=0.2×200.06×0.1×1300=0.52萬元。

（2）人工費：大約為1萬元。

改造所需資金概算共為1.8+0.52+1=3.32萬元。

5 結(jié)論

由以上計算可以得出，液化石油氣儲罐使用電伴熱增壓代替現(xiàn)使用的蒸汽增壓，可以節(jié)省動力費用，是完全可行的。

TE972

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1671-0711（2016）10（下）-0152-02