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油品自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐運(yùn)行的影響

文檔作者：屈威劉亞賢文檔來(lái)源： 1．中國(guó)石油天然氣股份有限公司廣西石化公司 2．中國(guó)石油天然氣股份有限公司華南分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月15日
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石油化工設(shè)計(jì)
Petrochemical Design
油品自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐運(yùn)行的影響
屈 威 ，劉亞賢
(1．中國(guó)石油天然氣股份有限公司廣西石化公司，廣西欽州535008；
2．中國(guó)石油天然氣股份有限公司華南分公司，廣西欽州535000)
摘要：為提高經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)內(nèi)煉化企業(yè)油品調(diào)合技術(shù)都在逐步采用自動(dòng)在線調(diào)和技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)在于
由專用軟件根據(jù)在線組分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)即時(shí)調(diào)節(jié)組分量，保證產(chǎn)品合格，組分性質(zhì)功能不過(guò)剩，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益
最大化。通過(guò)對(duì)煉化企業(yè)自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)實(shí)例分析，證明自動(dòng)調(diào)合過(guò)程對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)罐的平穩(wěn)運(yùn)行有較大影
響，在建立調(diào)合系統(tǒng)時(shí)應(yīng)超前考慮系統(tǒng)配置，以全方位適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需求；合理設(shè)置調(diào)合過(guò)程中的油品流
態(tài)、加劑方式以及儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)、附屬設(shè)施，從而確保儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：內(nèi)浮盤(pán)攪拌器擴(kuò)散管介質(zhì)湍流組分
1 油品調(diào)合系統(tǒng)現(xiàn)狀
汽油調(diào)合組分油共有7種，分別為混合輕石
腦油、重整汽油、重整抽余油、催化輕汽油、甲苯、
催化中汽油、MTBE。
汽油調(diào)合工藝如圖1所示，參與調(diào)合的各種
組分油分別進(jìn)入相應(yīng)的組分罐中儲(chǔ)存，每種組分
設(shè)有緩沖儲(chǔ)罐1～2座(其中輕石腦油罐采用低壓
儲(chǔ)罐儲(chǔ)存)，調(diào)合開(kāi)啟后，各組分油按比例通過(guò)組
分調(diào)合泵輸送至調(diào)合頭，經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器后調(diào)合
成品送人汽油成品罐內(nèi)儲(chǔ)存。在各組分油和調(diào)合
頭上設(shè)置在線分析儀檢測(cè)點(diǎn)，在線(近紅外)分析
儀對(duì)各組分油、成品油的性質(zhì)進(jìn)行在線分析，將其
動(dòng)態(tài)特性及時(shí)傳至調(diào)合控制系統(tǒng)，通過(guò)控制系統(tǒng)
的調(diào)合控制軟件，對(duì)調(diào)合品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化并嚴(yán)格控
制各組分的加人量，并確保調(diào)合產(chǎn)品合格。
由于開(kāi)工后生產(chǎn)中原油品種發(fā)生較大變化，
為平衡裝置物料，使得原調(diào)合流程發(fā)生變化。新
增的催化汽油調(diào)合組分進(jìn)入未安裝流量計(jì)和調(diào)節(jié)
閥的調(diào)合管線，導(dǎo)致參與調(diào)合的各組分油品無(wú)法
按照設(shè)定的比例同時(shí)進(jìn)入調(diào)合頭。另外由于調(diào)合
某牌號(hào)汽油(97號(hào))時(shí)需加入MTBE，因此泵出口
調(diào)合管線上未安裝流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥。
2 調(diào)合系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的狀況
本汽油自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)各組分由管道抽出，經(jīng)
泵注入同一管道，再由靜態(tài)混合器混合送入成品
儲(chǔ)罐完成調(diào)合過(guò)程。各組分比例由泵出口處近紅
外分析儀在線分析其性質(zhì)并反饋，BPC調(diào)合品質(zhì)
控制，采集與監(jiān)控調(diào)合過(guò)程的每一個(gè)參數(shù)，及時(shí)反
饋并在DCS控制層進(jìn)行調(diào)整。油品最大進(jìn)罐量為
320 t／h，進(jìn)入相應(yīng)牌號(hào)產(chǎn)品罐，但加劑系統(tǒng)未達(dá)到
同步添加。個(gè)別組分屬外購(gòu)產(chǎn)品，不能參與自動(dòng)
調(diào)合，只能按比例加入。
其中一臺(tái)10 000 m 汽油成品儲(chǔ)罐，在自動(dòng)調(diào)
合系統(tǒng)運(yùn)行1年多時(shí)發(fā)生內(nèi)浮盤(pán)沉盤(pán)事故。這件
事提醒人們：儲(chǔ)罐在油品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)合工藝過(guò)程
中，對(duì)可能影響儲(chǔ)罐平穩(wěn)運(yùn)行的因素要做到預(yù)先
防范，特別要認(rèn)真考慮設(shè)施配置是否合理，確保儲(chǔ)
罐平穩(wěn)運(yùn)行。
該罐為10 000 m 內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，罐直徑為
28 000 mm，罐壁安裝有一臺(tái)40 kW 側(cè)向攪拌器，
罐入口直徑為250 mm。做清罐檢查，發(fā)現(xiàn)浮盤(pán)沉
沒(méi)時(shí)罐底狀態(tài)為：儲(chǔ)罐人口處浮盤(pán)蓋板蒙皮破裂
(見(jiàn)圖2)；罐底處柔性防旋轉(zhuǎn)裝置鋼制掛鉤被拉
直(見(jiàn)圖3)；部分浮筒端部破壞脫落(見(jiàn)圖4)；儲(chǔ)
罐罐壁在攪拌器上方6～7 m處有劃痕。
收稿日期：2013—04—07。
作者簡(jiǎn)介：屈威，男，1988年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院儲(chǔ)
運(yùn)專業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事煉廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)生產(chǎn)
技術(shù)管理工作，已在省部級(jí)刊物發(fā)表論文1O余篇。
聯(lián)系電話：0777—3885135：Email：quwei@petrochina．

2013年第3期(第3O卷) 屈 威等．油品自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐運(yùn)行的影響 ·3 ·
在管路內(nèi)的混合。組分油經(jīng)管道進(jìn)入常壓儲(chǔ)罐，
會(huì)出現(xiàn)突然放散，輕組分中c 以下組分閃蒸氣化
升騰，造成油品界面劇烈擾動(dòng)，氣體逸出油層界面
至浮盤(pán)下表面，使得浮盤(pán)頻繁擺動(dòng) J。浮盤(pán)在罐
內(nèi)產(chǎn)生“漂移”、“氣舉”現(xiàn)象。由于浮盤(pán)受力不
均，經(jīng)常處于失穩(wěn)狀態(tài)，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成浮盤(pán)幾何
形狀和尺寸發(fā)生漸變，表面凹凸不平，最終導(dǎo)致浮
盤(pán)各處所受浮力不均 』。在受到往復(fù)交變應(yīng)力的
影響下垂直剛度和強(qiáng)度在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)超出
許用應(yīng)力，浮盤(pán)結(jié)構(gòu)失效。由柔性防旋轉(zhuǎn)裝置鋼
制掛鉤被拉直失效現(xiàn)象表明是浮盤(pán)在運(yùn)行過(guò)程中
受到頻繁的不均勻外力作用的結(jié)果。
3．2 儲(chǔ)罐及附件結(jié)構(gòu)分析
該儲(chǔ)罐為內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)，罐壁上部安裝有環(huán)向
放散口，罐壁下部距離罐底800 mm處安裝有一臺(tái)
側(cè)向攪拌器，攪拌器與罐中心線呈1O。。罐內(nèi)有帶
浮筒的鋁制浮盤(pán)，浮盤(pán)導(dǎo)向受一根+300 mm導(dǎo)向
柱控制，浮盤(pán)距罐壁1．5 m距離處圓周上均布三
套柔性防旋轉(zhuǎn)裝置，浮盤(pán)上設(shè)有真空破壞器等附
件。浮筒呈“一”字形布置，浮筒之間互相平行、互
不連接 ；支腿與浮筒端板由螺栓共同固定在主
梁上，支腿安裝在浮筒兩端，主梁與浮筒連接。
根據(jù)浮盤(pán)結(jié)構(gòu)，尤其是浮筒排布形式，一旦油
氣掙脫液體表面進(jìn)入浮盤(pán)與液面之間，就會(huì)造成
浮盤(pán)平面某些垂直方向所受的應(yīng)力分配不均，表
現(xiàn)為浮盤(pán)局部主支梁起伏，拉伸、折疊浮筒端板，
最終導(dǎo)致端板撕裂，浮筒封頭進(jìn)油。當(dāng)兩個(gè)以上
浮筒進(jìn)液時(shí)會(huì)最終導(dǎo)致浮盤(pán)沉沒(méi)。該罐中浮筒結(jié)
構(gòu)有的過(guò)長(zhǎng)(最長(zhǎng)可達(dá)17 m)，極易產(chǎn)生因氣體分
布不均引起浮盤(pán)局部起伏而拉壞浮筒的情況。
因此，浮盤(pán)的骨架及浮筒排布形式應(yīng)采用六
邊形放射狀布置，即骨架呈蜘蛛網(wǎng)狀，將浮盤(pán)分成
若干小單元，使浮力分布均勻。從浮盤(pán)損壞情況
分析：浮盤(pán)在儲(chǔ)罐入口處頂板鋁制蒙皮損壞，表明
進(jìn)料時(shí)產(chǎn)生大量氣體，“一”字形布局的浮盤(pán)結(jié)構(gòu)
不合理，造成上升氣體對(duì)浮盤(pán)局部結(jié)構(gòu)施以垂直
氣體沖擊，長(zhǎng)期運(yùn)行致使蒙皮超過(guò)疲勞極限而撕
裂。
3．3 攪拌設(shè)備與管內(nèi)附件分析
該罐安裝一臺(tái)JENSEN Model 650—40側(cè)向攪
拌器可用于罐內(nèi)油品攪拌，功率40 kw、轉(zhuǎn)速451
r／min。該攪拌器屬于推進(jìn)式螺旋槳型攪拌器l4]，
特點(diǎn)是利用機(jī)械力將兩種或兩種以上液體均勻混
合，屬軸向流攪拌器。流動(dòng)狀態(tài)主要是對(duì)流循環(huán)，
旋轉(zhuǎn)流、湍流作用較小，剪切流作用也不大。螺旋
槳的轉(zhuǎn)動(dòng)使罐內(nèi)液體產(chǎn)生兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)沿
軸線方向向前運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)沿螺旋槳圓周方向運(yùn)
動(dòng)，致使液體上下翻動(dòng)，達(dá)到充分混合的目的 I6j。
按相關(guān)操作規(guī)定：攪拌器啟動(dòng)時(shí)液位高度在
葉輪中心線4 m以上。這只是考慮防止儲(chǔ)罐與攪
拌器的激勵(lì)震動(dòng)和介質(zhì)的飛濺，沒(méi)有考慮對(duì)浮盤(pán)
的影響；攪拌器在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其葉片外緣速度一般為
5～15 m／s，最高可達(dá)25 m／s。水體截面有效擾動(dòng)
半徑( )影響范圍很大，如推流式潛水?dāng)嚢铏C(jī)
低速型的水力性能為：電動(dòng)機(jī)功率18．5 kW，其
R I>5．5 m(保持?jǐn)嚢璧挠行^(qū)域內(nèi)即保持流速
I>0．3 m／s的條件下)。由此推算出，密度小于水
的輕質(zhì)汽油中，當(dāng)大功率攪拌器啟動(dòng)時(shí)，水體截面
有效擾動(dòng)半徑將遠(yuǎn)大于5．5 m，對(duì)浮盤(pán)的擾動(dòng)影響
將會(huì)更大。
攪拌器影響汽油流動(dòng)狀態(tài)主要是對(duì)流(軸向
流)擴(kuò)散，其循環(huán)量大。當(dāng)攪拌引起流體流動(dòng)速度
很高時(shí)，在高速液流與周圍低速液體之間的界面
上出現(xiàn)剪切作用，產(chǎn)生大量的局部性漩渦，在小范
圍產(chǎn)生渦流擴(kuò)散。另外，儲(chǔ)罐內(nèi)汽油流經(jīng)罐壁及
各種固定構(gòu)件(如浮盤(pán)支腿、采樣器等)時(shí)，也受到
剪切作用，這些剪切作用會(huì)引起許多局部渦流擴(kuò)
散——渦流迅速向四處擴(kuò)散，又將更多的液體卷
進(jìn)漩渦，嚴(yán)重影響了這些部位液體的穩(wěn)定性，造成
浮盤(pán)的劇烈擺動(dòng)。隨著推進(jìn)式攪拌器葉輪不斷將
液流引入推出，液流軸向流加大，湍流狀態(tài)下產(chǎn)生
周向流動(dòng)_8 J。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，當(dāng)浮盤(pán)升到6 m
時(shí)(此時(shí)浮盤(pán)支腿距離攪拌器軸心3 m)，啟動(dòng)攪
拌器。產(chǎn)生的周向流使浮盤(pán)支腿經(jīng)常性受力使得
石油化工設(shè)計(jì) 2013年第3期(第30卷)
其不斷地對(duì)浮筒端板施以擠、壓，長(zhǎng)期造成附件結(jié)
構(gòu)超疲勞極限損壞浮筒。
功率為40 kW 的攪拌器，理論吐出量可達(dá)
7 800 kg／in 。對(duì)于10 000 m 的汽油儲(chǔ)罐而言，
攪拌2 h即可。而本儲(chǔ)罐在液位達(dá)到6 Ill時(shí)就啟
動(dòng)攪拌器，直至滿罐后2 h方停止攪拌，時(shí)間共
12 h。在如此長(zhǎng)時(shí)間作用下，儲(chǔ)罐內(nèi)汽油處于長(zhǎng)期
的循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，油品液面不穩(wěn)定，加上攪拌引起
輕組分的揮發(fā)使得浮盤(pán)處于擺動(dòng)，局部位置上下
垂直起伏狀態(tài)，影響了浮盤(pán)結(jié)構(gòu)材料的性能，一旦
達(dá)到疲勞極限，就會(huì)出現(xiàn)螺絲松動(dòng)、脫落，蒙皮撕
裂，浮筒端板撕裂浮筒情況。
罐壁攪拌器上部6～7 in處出現(xiàn)劃痕部位，正
是在攪拌器啟動(dòng)或啟動(dòng)不長(zhǎng)時(shí)間浮盤(pán)所處的位
置。這說(shuō)明攪拌器攪動(dòng)液體及揮發(fā)氣體擾動(dòng)復(fù)合
影響浮盤(pán)在液面的平穩(wěn)，而且影響巨大，致使浮盤(pán)
發(fā)生卡阻。
3．4 進(jìn)料口的分析
儲(chǔ)罐進(jìn)料管與罐壁連接僅伸人罐內(nèi)200 mm，
當(dāng)帶有壓力的汽油組分進(jìn)入壓力較小、空間較大
的儲(chǔ)罐內(nèi)時(shí)，發(fā)生突然放散，輕組分中氣相迅速揮
發(fā)、升騰至附近汽油油面上方，造成浮盤(pán)局部升
舉，使浮盤(pán)失穩(wěn)蒙皮疲勞破裂。從圖2得以印證。
因此需在進(jìn)料口處增加進(jìn)油擴(kuò)散管 。。解決該
問(wèn)題。
4 措施及建議
油品自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)罐運(yùn)行存在一定
的影響，如汽油調(diào)合比中為平衡大量重組分不得
不自動(dòng)將含C 以下輕組分加入量提高，使得混合
進(jìn)入儲(chǔ)罐后造成輕組分蒸發(fā)，影響儲(chǔ)罐浮盤(pán)平穩(wěn)
運(yùn)行。調(diào)合系統(tǒng)配置上不合理，未能實(shí)現(xiàn)加劑、所
有組分達(dá)到在線自動(dòng)調(diào)合，部分組分還是比例調(diào)
合。因此對(duì)于該系統(tǒng)的配置與儲(chǔ)罐要有相應(yīng)的應(yīng)
對(duì)措施。
4．1 調(diào)合系統(tǒng)配置方面
1)要確保調(diào)合組分全部參與自動(dòng)調(diào)合，實(shí)現(xiàn)
真正的自動(dòng)調(diào)合，為防止生產(chǎn)工藝改變對(duì)調(diào)合系
統(tǒng)影響，應(yīng)預(yù)留一路組分調(diào)合設(shè)施。
2)加劑系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)情況實(shí)現(xiàn)
調(diào)合加劑工作同步完成。
3)外購(gòu)組分由于各項(xiàng)性質(zhì)已知，不必使用在
線分析設(shè)施，但要確保調(diào)合全過(guò)程均勻混入，與組
分調(diào)合工作同時(shí)完成。這些可最大限度減少攪拌
器運(yùn)行時(shí)間。
4．2 儲(chǔ)罐設(shè)施與操作方面
1)調(diào)整儲(chǔ)罐內(nèi)浮盤(pán)結(jié)構(gòu)形式，將浮盤(pán)主梁制
成放散型即蛛網(wǎng)狀。浮盤(pán)隨之改變布置，提高浮
盤(pán)的漂浮穩(wěn)定性。
2)調(diào)整攪拌器啟動(dòng)時(shí)液位高度，確保攪拌器
啟動(dòng)時(shí)形成的周向流對(duì)浮盤(pán)支腿產(chǎn)生的剪切力最
小。避免支腿受力從而造成拉、壓浮筒，導(dǎo)致浮筒
泄漏。
3)調(diào)整儲(chǔ)罐側(cè)向攪拌器運(yùn)行時(shí)間。一般罐
內(nèi)油品全部被攪拌2—3次調(diào)合就均勻。根據(jù)葉
輪吐出量可以確定攪拌啟停時(shí)間，不可盲目開(kāi)啟
運(yùn)行攪拌器，造成油面的長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)。
4)針對(duì)含C 以下輕組分油品必須加入以平
衡全廠物料，設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐入口擴(kuò)散管，最大程度的分
散油品進(jìn)料方向與速度，使之盡快擴(kuò)散到油品中，
減少其入罐后因壓力驟降發(fā)生閃蒸，輕組分迅速
在罐人口處揮發(fā)，造成浮盤(pán)升舉、失穩(wěn)。
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