炼厂管线吹扫方法的分析和应用

2022-11-24

引言

在炼化产业的储运系统中, 管线吹扫是常见的工艺操作, 在管线投用前、管线长期停用前、管线或与管线连接设备更换、检修和改造时, 需要进行管线工艺吹扫。与长距离输油输气管线相比, 炼厂管线具有距离短、支线多、管径不一以及涉及储罐、机泵等设备的影响的特点, 所以炼厂管线吹扫不能单纯参照一般性的气体增压爆破式吹扫和稳压连续性吹扫方法, 需根据炼厂管线特点, 控制油气管线的吹扫技术。

一、研究现状

目前储运方面对管线的清理主要有清管器发和管线吹扫, 清管器发主要针对管线内结蜡、凝堵和大块杂物的清理;对管线吹扫, 在长输管线、油田和集气集油站或炼厂的主干线的吹扫方面一般为增压爆破法和稳压连续吹扫法。

炼厂的管线吹扫有其特殊性, 第一, 管线的支线多, 管径变化大, 三通、弯头多, 并且管线铺设的水平和垂直偏度大;第二, 吹扫时受装置、储罐和设备的影响大, 比如储罐的浮盘、管线过装置和机泵等情况。所以, 在进行管线吹扫时需要考虑的方面多, 增压式爆破法和稳压连续性吹扫法都有其弊端, 不能单纯的使用一般的管线吹扫方法。

二、方法分析

1. 增压式爆破法分析

气体增压式爆破法是在被吹扫的管线一端用爆破片封闭, 另一端用吹扫介质 (氮气、蒸汽或增压空气) 向管线内通入, 当管线内吹扫介质的压力超过爆破片的最大承压时, 爆破片突然爆破, 高压吹扫介质迅速膨胀, 压能转化为动能, 瞬间以极高的速度流出, 在压力和气流的作用下, 推动或携带管线内的介质向低压端流动。爆破式吹扫方法对大管径直管段的管线吹扫有很好的效果, 常用于长输管线的吹扫中。

但是在炼厂的管线吹扫中, 爆破发吹扫有其弊端。首先, 炼厂管线吹扫的去向一般是污油管网污油罐或同品种的储罐, 很多时候吹扫路径涉及机泵、仪表和储罐, 所以对管线内气流的吹扫流速和爆破压力有较高的精度要求, 而爆破吹扫时这方面很难控制;其次, 管线弯头多、支线多, 在采用爆破吹扫时, 气流和介质一同向前推动的过程中, 遇到弯头或管线变径受阻, 在爆破压力下降的情况下, 有可能造成介质反串回来。而且在气液两相比例悬殊的后期, 带压的气流基本从管线上部流走, 很难继续推动液体一起, 形成吹扫不完全不干净。

2. 稳压连续性吹扫法分析

稳压连续性吹扫是利用稳定的吹扫介质连续不断地通入管线内, 依靠吹扫介质的压力源源不断地转化为流动的动能, 推动管线内介质向前流动排出, 达到吹扫置换的目的。它主要应用在小管径的管线吹扫上。但是在炼厂较大管径和管线布局复杂的情况下, 稳压连续性吹扫在吹扫的后期很容易形成管线内气液两相稳定的流动状态, 缺乏气流对液相的扰动, 在弯头和竖直管段低点处很难吹扫干净, 达不到理想效果。

3. 实际吹扫分析及意见

炼厂管线的结构布置复杂、过装置和设备多, 吹扫时有其特殊性, 结合炼厂管线吹扫的实际情况容易发现, 吹扫过程中对吹扫方法的应用主要应该注意几方面的问题:

(1) 吹扫压力和流速。压力过大流速太快容易形成气相从管线上部直接排走, 或者气液两相裹挟紊流严重, 容易造成储罐浮盘吹翻、设备仪表损坏等情况。

(2) 气液两相流态。吹扫过程中管线内介质的流态对吹扫效果很重要, 而流态的形成受到流速、管径大小、气液两相比例、吹扫距离和路径等因素的影响。

由此可见, 单方面的吹扫方式在炼厂管线的吹扫应用中都存在不稳定性, 实际应用时结合具体的管线采用混合吹扫方法才能更好地进行工艺处理。在此可称之为“先增压爆破, 后稳压吹扫”和“先稳压吹扫, 后增压爆破”的混合吹扫方法, 操作的手法与单个方法的运用相同, 只是充分利用两者的优点, 在管线内变相时转变吹扫方式。以下以实际应用为例做以说明。

三、实际应用

中海炼化惠州炼化分公司的234汽油罐区, 2011年检修期间需要吹扫93#、97#两条DN600的大管径进泵线, 吹扫点从泵区开始, 接DN80的吹扫金属软管, 吹扫介质为氮气, 管线长度各为310m左右, 满线油品约为90m3, 而且中间有角度弯头和八条连接储罐的分支线, 管线布置有一定坡度, 末端连接污油系统的跨线为直接向上方向。吹扫去向为末端的一台内浮顶储罐, 后期为污油系统管网。按照正常的思维模式, 在单独采用爆破式和连续式吹扫方法后发现效果很不理想, 用爆破式吹扫方法, 前期的效果非常显著, 但是到后期管线内存液量较少的时候, 由于气液两相比例悬殊的情况下, 气相压缩性更强, 在泄压的瞬间气体排出的速度要比液体快得多, 爆破时阀门过快打开, 气体沿空间上部排出, 造成了排气不排液的情况, 憋压开阀后压力降得很快, 但带出的液体却很少, 氮气使用量大, 而且容易出现“反串”的现象。

最后引入了上述称为“先增压爆破, 后稳压吹扫”的方法, 前期利用爆破式吹扫的原理方法, 在管线一端充氮气到定值后, 末端通过调节快速开关一个DN80的阀门, 用管线内泄压时产生的强大冲击力, 促使气液两相快速排出, 达到爆破吹扫的效果。后期选择使用常规连续性吹扫的方法, 用“保持压力、小开出口”的方法, 让管线内部形成相对稳定的流动形态, 慢慢地排出液体。应用混合吹扫的方法, 最后管线处理取得了很好的效果, 管线内几乎没有残油和水, 完全达到施工标准。