碼頭液化氣輸油臂存壓?jiǎn)栴}研究

錢慶釗王鈺（日照港油品公司，山東 日照 76800；日照港實(shí)華公司，山東 日照 76800）

碼頭液化氣輸油臂存壓?jiǎn)栴}研究

錢慶釗1王鈺2（1日照港油品公司，山東 日照 276800；2日照港實(shí)華公司，山東 日照 276800）

自油5泊位的丙烯管線和C4/C5管線投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，多次出現(xiàn)船舶完貨后輸油臂升壓的現(xiàn)象，這就給現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)了一定的安全隱患，本文主要分析輸油臂升壓的原因，以及如何安全的進(jìn)行放壓。

升壓；丙烯；碳四；輸油臂

丙烯、碳四輸油臂系統(tǒng)是安裝在碼頭上用于碼頭與液化氣船管道之間傳輸液相和氣相介質(zhì)的專用設(shè)備。主要由立柱、內(nèi)臂、外臂、回旋接頭、快速接頭和緊急脫離裝置組成，其中立柱、內(nèi)外臂組成的腔體在完貨后應(yīng)處于空載狀態(tài)，船舶完貨后輸油臂存壓現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)給碼頭現(xiàn)場(chǎng)造成一定的安全隱患，同時(shí)也給下一艘船的接卸造成了一定的影響。

1 油5泊位液化氣輸油臂存壓現(xiàn)象的基本概述

1.1 工藝流程

船舶靠泊后，將輸油臂的液相和氣相法蘭接口分別與船方進(jìn)行對(duì)接，試壓合格后通過(guò)液相管線進(jìn)行卸船作業(yè)，采用高壓的方式將液貨卸至球罐區(qū)，在壓力較高時(shí)打開(kāi)氣相進(jìn)行平衡后繼續(xù)卸貨，在作業(yè)的末期關(guān)閉氣相管線上的的末端閥門，船方將艙內(nèi)剩余的液化氣進(jìn)行壓縮后通過(guò)液相管線繼續(xù)進(jìn)行卸貨，完貨后船方用艙內(nèi)液化氣氣體吹掃輸油臂，將輸油臂內(nèi)的液相吹掃至卸船管線后方，我方在吹掃完畢后立即將輸油臂下端液相管線的閥門關(guān)閉，截?cái)啻豆芫€，防止岸上管線內(nèi)的液相貨物回流至輸油臂內(nèi)，最后船方通過(guò)自身的高空排放管線將輸油臂內(nèi)的液化氣氣體進(jìn)行高空排放。

以碳四為例，工藝流程如下：

1.2 升壓現(xiàn)象

在完貨后進(jìn)行高空排放，輸油臂下端的壓力表顯示為0MPa，盲板盲死后輸油臂收回，輸油臂自油5泊位投產(chǎn)后多次出現(xiàn)腔體內(nèi)升壓的現(xiàn)象，排除閥門關(guān)閉不嚴(yán)、不及時(shí)以及內(nèi)漏等問(wèn)題后輸油臂仍多次出現(xiàn)升壓現(xiàn)象。例如：2015.7.7油5泊位的碳四管線輸油臂完貨后6小時(shí)內(nèi)從0MPa升至0.7MPa，放空時(shí)盲板處有液相噴出。2015.7.23油5泊位丙烯管線輸油臂夜間從0MPa升至0.6MPa，白天放空時(shí)未發(fā)現(xiàn)液相。經(jīng)多次放壓后得出以下現(xiàn)象：丙烯輸油臂在放壓過(guò)程中，丙烯已全部氣化，無(wú)液相放出；碳四輸油臂在放壓過(guò)程中，管線中存有一定量的液相未被氣化。

2 液化氣飽和蒸氣壓的研究

在密閉條件中，在一定溫度下，與固體或液體處于相平衡的蒸氣所具有的壓強(qiáng)稱為飽和蒸氣壓。同一物質(zhì)在不同溫度下有不同的蒸氣壓，并隨著溫度的升高而增大。

2.1 液化氣的組成

液化石油氣簡(jiǎn)稱液化氣，其主要組分是C3和C4，根據(jù)其來(lái)源不同，C3和C4的各自含量略有區(qū)別，但C3和C4總含量一般超過(guò)液化石油氣組成的96%以上，其余還有少量C5以及其他組分。常溫下C5組分呈現(xiàn)液態(tài)。

2.2 液化氣的飽和蒸氣壓

在一定溫度下，LPG液體的蒸發(fā)速度和氣體凝聚速度相等時(shí)的壓力叫LPG飽和蒸氣壓。LPG中分子量（C和H原子數(shù)）越小蒸氣壓越高。查閱液化氣各組分的飽和蒸氣壓可以得出：

①隨著溫度的升高，各組分的飽和蒸氣壓也在逐漸升高，反之亦然；②丙烯、丙烷的飽和蒸氣壓較高，而其他組分飽和蒸氣壓相對(duì)較低。

船舶完貨后，輸油臂進(jìn)行高空排放,隨著C3和C4不斷氣化，C5組分含量不斷升高,致使輸油臂內(nèi)混和飽和蒸氣壓不斷降低，當(dāng)飽和蒸氣壓降低到液化氣不易氣化時(shí),液化氣就滯留在輸油臂的底部或彎脖處等相對(duì)封閉、低溫的地方，形成我們通常所說(shuō)的殘液，而在收回輸油臂，壓力降為零的情況下，殘液并不會(huì)立即氣化，部分會(huì)殘留在輸油臂腔體內(nèi)，輸油臂盲板封死后，隨著時(shí)間的增加和溫度的升高，殘液逐漸的氣化，就造成了輸油臂升壓的現(xiàn)象。

隨著溫度的降低，輸油臂存液的次數(shù)也會(huì)逐漸的增多。因丙烯的飽和蒸氣壓較高，在輸油臂存壓的情況的下，丙烯也是以大量氣態(tài)形式存在，只有少量進(jìn)行氣液轉(zhuǎn)化；而在20℃下，正丁烷的飽和蒸氣壓才僅有0.201MPa，溫度越低，飽和蒸氣壓越低，其他組分也與正丁烷的類似。因而碳四輸油臂在升壓至0.2MPa左右也會(huì)存在大量的液相，因而在液化氣放壓過(guò)程中一定要分析其具體成分組成，保障員工人身安全，防止人員被液相噴濺而凍傷。

3 升壓現(xiàn)象的解決辦法

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT可以看出，受溫度與壓力的影響，壓力越大、溫度越低，輸油臂腔體內(nèi)所含液化氣的量就會(huì)越多。考慮到現(xiàn)場(chǎng)加裝壓縮機(jī)將腔內(nèi)液化氣進(jìn)行液化回收的可行性較低，成本過(guò)高，故只能在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，安全地將輸油臂內(nèi)的液化氣進(jìn)行排放。

碼頭液化氣管線旁支裝有DN20的細(xì)管，管線超壓后安全閥起跳，泄壓進(jìn)行高空排放，高點(diǎn)處安裝有阻火器?？衫幂斢捅巯露说膲毫Ρ恚ㄌ赜糜谧x取臂腔內(nèi)的壓力，壓力表針閥處可安裝有放空二閥組）與其連接進(jìn)行排放，輸油臂底端的排空閥處可安裝快接放空軟管。放壓時(shí)注意船舶和天氣情況，選擇無(wú)船風(fēng)大的時(shí)間進(jìn)行高空排放，開(kāi)閥時(shí)不宜過(guò)快，應(yīng)根據(jù)液化氣存量的情況緩慢打開(kāi)，人員應(yīng)站在上風(fēng)口或側(cè)風(fēng)口處，排放期間禁止一切動(dòng)火、用電等施工作業(yè)，防止液化氣遇火引起火災(zāi)或爆炸。

[1]王松漢主編：石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)，第一卷，石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年1月，北京，ISBN 7-5025·2144-5 TQ·1055.

[2]寇虎，廉樂(lè)明，嚴(yán)銘卿，陳耀楨，章崎平：液化石油氣氣化過(guò)程分析和氣化能力的探討，煤氣與熱力，第21卷第6期，第507-509頁(yè).

[3]祖因希.液化石油氣操作技術(shù)與安全管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.