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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)功能不過剩，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益
最大化。通過對(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)合開啟后，各組分油按比例通過組
分調(diào)合泵輸送至調(diào)合頭，經(jīng)過靜態(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)浮盤沉盤事故。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)浮盤沉
沒時(shí)罐底狀態(tài)為：儲(chǔ)罐人口處浮盤蓋板蒙皮破裂
(見圖2)；罐底處柔性防旋轉(zhuǎn)裝置鋼制掛鉤被拉
直(見圖3)；部分浮筒端部破壞脫落(見圖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
至浮盤下表面，使得浮盤頻繁擺動(dòng) J。浮盤在罐
內(nèi)產(chǎn)生“漂移”、“氣舉”現(xiàn)象。由于浮盤受力不
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)行過程中會(huì)超出
許用應(yīng)力，浮盤結(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)象表明是浮盤在運(yùn)行過程中
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，浮盤導(dǎo)向受一根+300 mm導(dǎo)向
柱控制，浮盤距罐壁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)入浮盤與液面之間，就會(huì)造成
浮盤平面某些垂直方向所受的應(yīng)力分配不均，表
現(xiàn)為浮盤局部主支梁起伏，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)致浮盤沉沒。該罐中浮筒結(jié)
構(gòu)有的過長(zhǎng)(最長(zhǎng)可達(dá)17 m)，極易產(chǎn)生因氣體分
布不均引起浮盤局部起伏而拉壞浮筒的情況。
因此，浮盤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，將浮盤分成
若干小單元，使浮力分布均勻。從浮盤損壞情況
分析：浮盤在儲(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”字形布局的浮盤結(jié)構(gòu)
不合理，造成上升氣體對(duì)浮盤局部結(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，沒有考慮對(duì)浮盤
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)浮盤升到6 m
時(shí)(此時(shí)浮盤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)使得浮盤處于擺動(dòng)，局部位置上下
垂直起伏狀態(tài)，影響了浮盤結(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)間浮盤所處的位
置。這說明攪拌器攪動(dòng)液體及揮發(fā)氣體擾動(dòng)復(fù)合
影響浮盤在液面的平穩(wěn)，而且影響巨大，致使浮盤
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，造成浮盤局部升
舉，使浮盤失穩(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)浮盤結(jié)構(gòu)形式，將浮盤主梁制
成放散型即蛛網(wǎng)狀。浮盤隨之改變布置，提高浮
盤的漂浮穩(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)，造成浮盤升舉、失穩(wěn)。
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