卸油鹤管的气阻问题及解决措施

1、卸油鹤管的气阻问题及解决措施2009年第l7期内蒙古石油化工53卸油鹤管的气阻问题及解决措施周高,刘晓伟.(1.中海油能源发展股份有限公司销售服务分公司,天津3004572.中石油北京天然气管道有限公司北京输气管理处,北京102188)摘要:油罐车在高温季节和高原地区接卸汽油时经常产生鹤管气阻,导致罐车下部的油料不能下卸.针对这一问题,分析了鹤管气阻产生的机理,提出了鹤管气阻的校核方法.根据分析和研究,提出了几种新的气阻防治措施.关键词:油罐车;鹤管;气阻;措施目前,国内铁路轻油罐车接卸油品均采用上部卸油法工艺,鹤管虹吸管路通常处于负压工作状态,当管路某一点的剩余压力小于油品操作温度下的饱和蒸

2、气压时,油品便大量汽化,造成不连续流或断流现象,这就是气阻.夏季高温或地处高原低气压地区,容易发生气阻.气阻产生后,不仅延长接卸时间,增大油品挥发损耗,严重时导致断流而无法卸油,严重影响了油库的正常工作及铁路运输.因此,在铁路油槽车上部卸油工艺设计中,防止气阻至关重要.1鹤管气阻产生的机理油液中含有溶解空气,在一定温度和大气作用下,这种溶解度还会增大,油品在输送过程中还会夹带空气.当卸油鹤管中某点的剩余压力低于大气压时,溶解在油液中的空气将析出,形成气泡.此外,由于鹤管中剩余压力低于大气压,油品将继续蒸发,特别是当剩余压力低于油品饱和蒸汽压时,这种蒸发现象会进一步加剧.这样油品中夹带的空气,析

3、出的空气和蒸发的汽油蒸汽聚集在鹤管的最高点形成气袋,产生气阻现象,阻断卸油L1.卸油工艺示意图如图1.图1卸油工艺示意图鹤管中最容易产生气阻的地方是其最高点C点,为防止气阻,必须使C点的剩余压力大于输送温度下油品的饱和蒸汽压引.即Hsh>H(1)式中:H.鹤管中C点的剩余压头,m液柱;H油品的饱和蒸汽压头,m液柱.H.h可写成:H,h-H.一AZh一差式中:Ha大气压头(Ha一),m液柱;Z油罐车右面到计算点的标高,mh鹤管吸入口到计算点间的水利摩阻损失;v计算点的流速,m/s.(1)式H.h>H是理论分析应达到的要求.实际上产生气阻的因素比较复杂,鹤管的密封条件,以及油品的组分变

4、化都将使气阻提前发生,使理论校核与实际偏离.将(2)式代入(1)式,并对(1)式进行修正:H一zh一H+H(3)其修正值AH,有专家推荐为2,-2.4m汽油柱.2鹤管气阻校核实例成都地区某油库接卸90号车用汽油,当地大气压101KPa,鹤管流量Q一100m./h,DN100的鹤管内径100mm,L一7.4m,Lbc一4m.夏季最高油温40”C,该温度下9O号车用汽油的饱和蒸汽压P一49996Pa,密度p一720kg/m.,运动粘度v=0.610m./s现进行鹤管气阻校核,鹤管气阻校核示意图见图1.鹤管最高点流速V.一4Q=收稿日期:2009一O512作者简介:周高(1985年一),男(汉族),

5、西南石油大学毕业,现就职于中海油能源发展股份有限公司销售服务分公司.54内蒙古石油4_r-2009年第17期3.54m/s雷诺数Re=一=701000由工程流体力学知鹤管内油品的流动属于水力粗糙区,沿程阻力系数与管径和绝对粗糙度有关,与雷诺数无关口.沿程阻力系数=3.7d.2=3.70.1)3?2鹤管摩阻损失h一Ldvzog3h-o.022X7.43.542m则c点剩余压力一H.h=H一AZh一=一4-o.9一-9.5m饱和蒸汽压头H一一7.1m,取修正值AH为2.4m,H+H为9.5m上述计算所得的鹤管最高点C点是剩余压力低于H+H,故判断油温为40”C时鹤管发生气阻.3鹤管气阻的预防措施从

6、(3)式中可知,要解决气阻问题,只要对不等式中的各个因素进行调整,即提高H.,降低H,h,这些都是解决气阻的基本原理.3.1H提高的方法:3.1.1低气压辅助卸油.油罐车液面与大气连通时,该压力为P,如果将罐车口密闭,往油罐车内通入压缩空气,则可提高油罐车波面上的压力.本法也称为压力卸油或压力卸车,可从根本上防止气阻.3.1.2卸槽泵卸油.卸槽泵也称潜油泵,是一种将小型离心泵安装在鹤管吸入口,浸没在油液下雨卸油泵串联的设备.要求卸槽泵所提供的扬程不高,当油泵扬程大于Az+h+并留有余量时,便可使鹤管处于正压状态,完全消除气阻.3.2降低H.的方法3.2.1降低油温.由于同种油料温度越低,饱不蒸

7、气压越小,因而可通过降低油温的办法来降低饱和蒸气压值方法有淋水降温法,例如往油罐车上喷洒冷水;自然降温法,如夜间卸油.这两种方法虽能降温,但前者费时,费力,而且浪乡水,后者则易延误收油时间,耽搁油罐车周转.3.2.2倒序混层卸油法.该方法是根据油罐车内油料温度上万下低的分布规律,采用倒序混层卸油装置,首先卸油罐车上层的高温油料,然后卸油罐车下部的低温油料,从而合理的利用了罐车内油料液位与温度之间的特殊关系,有效地克服了老式卸油工艺中卸油后期的气阻现象.3.3降低h的方法3.3.1降低泵的排出阀开度或降低电机转速,减小泵的流量.3.3.2增加同时收油的鹤管数量后,每根鹤管的流速和阻力损失均会降低

8、,但如果同时运行的鹤管数量过多,也会增加操作难度.3.3.3在满足操作条件的前提下,应尽量降低鹤管高度,缩短管段长度,减少管路附件,增大管径,但增大管径会增加建设成本和接卸难度4.3.4下部卸油气阻产生的根本原因是油品必须从油罐车上部卸出.若轻油罐车卸车与粘油罐车一样从下部卸油,那么气阻问题就不复存在.轻油罐车下部卸油,应该是最理想的方案,但由于轻油易燃,易爆,渗透性强,要保证油罐车在高机动且大范围运行中永久行的安全,将涉及社会诸多因素.另外,许多小型油库在轻油罐车作业中采用滑片泵直接抽吸油罐车中的轻油取得了成功,从而可以取代真空泵一离心泵卸油系统,简化了卸油工艺.4结论铁路油槽车上部卸油作业时,在夏季高温和卸油后期,容易发生气阻.气阻通常发生在卸油鹤管最高点.气阻主要受饱和蒸气压,大气压力,管路摩阻和鹤管安装高度等因素的影响.通过选择合理的卸油设备和工艺,可以有效防止气阻,加快卸油速度,减少空气污染和油品损耗.目前油库使用的各种铁路轻油卸油方法,从防止产生气阻的角度考虑,以采用潜油泵卸油工艺最为有利.参考文献1王为民,申龙涉,欧阳冬娜等.铁路油槽车气阻的产生及解决方法J.石油库与加油站,2003,12(6):33”-35.