閔 剛 范 秦 徐仕利 劉家洪 杜 娟 王 閣

1.中國(guó)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(wàn)州分廠，重慶 404100；3.重慶天然氣凈化總廠，重慶 401220

0 前言

在儲(chǔ)存過(guò)程中，油品內(nèi)所含的水會(huì)沉到罐底，為了提高油品質(zhì)量，減輕下游裝置負(fù)荷，需對(duì)油品進(jìn)行切水操作。多年來(lái)，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(guò)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(dòng)開(kāi)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(wú)法切水、切水不凈、跑油等問(wèn)題。目前市場(chǎng)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(chǔ)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(kù)曼斯坦某天然氣處理廠為例，論述油品儲(chǔ)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(chǔ)存來(lái)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(shí)，處理的未穩(wěn)定凝析油也送至本罐區(qū)暫時(shí)儲(chǔ)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(jiàn)表1。

表1 油品及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表1中來(lái)自各裝置的未穩(wěn)定凝析油參數(shù)條件見(jiàn)表2，表1中氣田水參數(shù)條件見(jiàn)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(guò)人工手動(dòng)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(dòng)化程度高的切水器進(jìn)行切水。

目前市場(chǎng)上出現(xiàn)各種各樣的自動(dòng)切水器，其中相當(dāng)一部分切水效果并不理想，用于儲(chǔ)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(lèi)型尤為重要。

3 切水器

3.1 切水器的分類(lèi)

自動(dòng)切水器有管道式和緩沖罐式兩種基本類(lèi)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(lèi)型。兩種自動(dòng)切水器示意圖見(jiàn)圖1～2。

圖1 管道式自動(dòng)切水器示意圖

圖2 緩沖罐式自動(dòng)切水器示意圖

3.2 切水器基本原理

各類(lèi)自動(dòng)切水器的基本原理見(jiàn)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(cè)出水中含油量，根據(jù)油含量控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)和開(kāi)度。當(dāng)切水器的兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到水中的含油量低于設(shè)定下限時(shí)，打開(kāi)切水器，開(kāi)始切水；在切水過(guò)程中，控制器根據(jù)水量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，保持最快切水速度。任何一個(gè)傳感器檢測(cè)到含油量超過(guò)設(shè)定上限時(shí)，關(guān)閉切水閥。

該類(lèi)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(dòng)清洗，適用于各種油品。圖3為此類(lèi)型自動(dòng)切水器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行照片。

表4 各類(lèi)自動(dòng)切水器的基本原理

圖3 管道式自動(dòng)切水器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行照片

3.3.2 緩沖罐式自動(dòng)切水器

緩沖罐式自動(dòng)切水器是在機(jī)械式自動(dòng)切水器上，增加由介質(zhì)探頭信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)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(cè)情況（油、乳化物、水）控制自動(dòng)控制閥的開(kāi)和關(guān)。當(dāng)切水器內(nèi)的水位到一定高度時(shí)，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(guò)放大機(jī)構(gòu)開(kāi)啟無(wú)背壓閥門(mén)；同時(shí)當(dāng)探頭檢測(cè)到油水界面時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打開(kāi)自動(dòng)控制閥，開(kāi)始切水。當(dāng)水位下降到一定值以下時(shí)，自動(dòng)控制閥和無(wú)背壓閥關(guān)閉。

該類(lèi)型切水器檢測(cè)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(duì)水敏感，對(duì)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(chǎng)安裝時(shí)需要地平與罐底排水管有一定的高差。該類(lèi)型切水器對(duì)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(shí)，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(duì)應(yīng)工程的優(yōu)良產(chǎn)品。對(duì)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(duì)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(dòng)切水器，更經(jīng)濟(jì)合理。

［1］許 行.油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理［M］.北京：中國(guó)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(wèn)題分析與對(duì)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(wàn)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.