По технологической цепочке налив широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ, NGL) в автоцистерну похож на налив СУГ: жидкость из резервуара под давлением проходит через насос, расходомер и регулирующий клапан в цистерну, а паровое пространство цистерны отдельной линией соединяется с хранилищем. Отличие — в самом продукте. Поскольку состав ШФЛУ меняется от партии к партии, соответствие расчётному давлению цистерны, сохранение жидкой фазы в насосе и расходомере и допустимое количество продукта в цистерне определяются не фиксированной маркой, а ожидаемым диапазоном составов.
Общий состав оборудования наливного поста и профиль налива описаны на странице систем налива автоцистерн, а схема закрытого налива пропана и бутана — на странице налива СУГ. Здесь рассматривается только то, что меняет ШФЛУ.
Первый вопрос перед наливом: подходит ли эта цистерна для этой смеси?
Для СУГ спецификация продукта достаточно узкая, и соответствие цистерны продукту по давлению обычно известно заранее. У ШФЛУ давление насыщенных паров растёт по мере увеличения доли этана и других лёгких компонентов. Сосуд цистерны должен быть рассчитан на давление паров продукта при максимальной ожидаемой температуре, поэтому цистерна, предназначенная для СУГ, может подходить не для каждой смеси ШФЛУ.
На практике эта проверка решается ещё на уровне спецификации продукта, до проектирования системы налива: договор устанавливает верхний предел содержания лёгких компонентов и давления паров для продукта, отгружаемого автотранспортом, а данные о составе или давлении паров подтверждаются для каждой партии до начала налива. Система автоматизации терминала может сопоставлять эти данные с идентификатором цистерны и допущенным для неё классом продукта и использовать результат как одно из разрешающих условий налива.
Закрытый налив и поведение паровой линии при работе с ШФЛУ
Как и СУГ, ШФЛУ не наливают с выходом паров в атмосферу. Пары, вытесняемые из цистерны поступающей жидкостью, по уравнительной линии возвращаются в резервуар хранения, и давление на обеих сторонах выравнивается. Особенность ШФЛУ в том, что возвращающиеся пары легче жидкости: в паровой фазе выше доля этана и пропана. Отсюда два следствия.
· Баланс давлений: Начальное давление в резервуаре и в цистерне зависит от состава их содержимого. Если в цистерне остался продукт другого состава от предыдущего рейса, противодавление в начале налива может оказаться выше ожидаемого; диаметр паровой линии и производительность налива выбираются с учётом этого.
· Учёт количества: Возвращённые пары — часть продукта. Если измерения служат для расчётов с покупателем и паровое соединение существует, рекомендации законодательной метрологии предусматривают измерение возвращённого количества и его вычитание. Подробности расчёта приведены на странице коммерческого учёта ШФЛУ.
Переменный состав и степень наполнения
Цистерны под давлением никогда не заполняются полностью: предельная степень наполнения оставляет место для теплового расширения жидкости. Даже если этот предел выражен в процентах объёма, масса продукта, которую можно залить, зависит от его плотности и коэффициента теплового расширения. Лёгкая смесь ШФЛУ даёт меньшую массу в том же объёме и сильнее расширяется при нагреве.
Поэтому для ШФЛУ недостаточно задавать дозу как фиксированную массу. Контроллер налива должен рассчитывать допустимое количество по массе и плотности от расходомера, данным о составе партии и объёму цистерны. Кориолисовый расходомер одновременно измеряет массу, плотность и температуру и напрямую поставляет данные для такого расчёта. Сама предельная степень наполнения цистерны определяется правилами перевозки и данными изготовителя цистерны; система налива не меняет этот предел, а лишь обеспечивает его соблюдение.
Насос, противодавление и сохранение жидкой фазы
На всасывании насоса, забирающего продукт из резервуара, жидкость находится очень близко к точке начала кипения; запас по кавитации (NPSH) мал и уменьшается по мере облегчения состава. При проектировании выбор насоса, потери на трение во всасывающей линии и компоновка выхода из резервуара проверяются по самой лёгкой смеси, ожидаемой на терминале.
В зоне расходомера и регулирующего клапана ниже по потоку поддерживается противодавление, чтобы продукт не вскипал. Для СУГ уставку противодавления можно задать под один продукт; для ШФЛУ она должна быть достаточной для партии с наибольшим давлением паров при максимальной температуре продукта. В ряде решений контроллер налива управляет уставкой динамически по измеренной температуре и данным партии.
Ключевые исходные данные для налива ШФЛУ
Параметр | Почему важен при проектировании | Влияние на выбор |
Диапазон состава (особенно этан и тяжёлые компоненты) | Вместе с ним меняются давление паров, плотность и расширение | Определяет класс давления, уставку противодавления и расчёт дозы |
Давление паров при максимальной температуре продукта | По нему оцениваются цистерна, трубопроводы и предохранительные клапаны | Влияет на допустимые типы цистерн и уставки клапанов |
Парк цистерн и их расчётное давление | Не каждая цистерна подходит для каждой смеси | Может потребовать проверки соответствия цистерны продукту в разрешающих условиях |
Производительность налива и число постов | Потери на всасывании и нагрузка на паровую линию растут с расходом | Определяет насос, типоразмер расходомера и диаметр паровой линии |
Назначение измерений | Внутренний учёт отгрузок и коммерческий учёт предъявляют разные требования | Определяет необходимость учёта возвращённых паров и средств поверки |
Источник данных о составе партии | На них опираются расчёт дозы и поправок | Выбор между поточным анализом, лабораторией и данными паспорта |
Уровни защиты
Клапаны аварийного останова, разрывные муфты, контроль заземления и положения наливного стояка, газоанализаторы и электрооборудование, соответствующее классу взрывоопасной зоны, — базовые уровни защиты и для ШФЛУ. Специфика ШФЛУ в том, что уставки клапанов сброса от теплового расширения и участки, которые могут оказаться запертыми, оцениваются с учётом более лёгких смесей. Требуемый уровень полноты безопасности (SIL) функций защиты определяется оценкой рисков конкретного проекта. Класс давления и оснащение ESD комплектного блока рассматриваются на странице блоков налива и слива ШФЛУ.
Роль TLY Enerji
В проектах налива ШФЛУ TLY Enerji может оказать инженерную поддержку при выборе технологии измерения по данным о составе и давлении, поставке кориолисовых расходомеров, датчиков давления и температуры, регулирующей и предохранительной арматуры и насосов, конфигурировании управления наливом на ПЛК, а также при монтаже, испытаниях и пусконаладке. Спецификация цистерн и продукта остаётся в зоне ответственности владельца и перевозчика; границы поставки определяются техническим заданием.
Данные по ШФЛУ для подготовки коммерческого предложения
· Ожидаемый на терминале диапазон состава с примерами самой лёгкой и самой тяжёлой партии
· Рабочее и расчётное давление резервуара, максимальная температура продукта
· Типы наливаемых цистерн и их расчётное давление
· Целевое время налива или расход, число одновременно работающих постов
· Наличие уравнительной паровой линии и точка её подключения к хранилищу
· Используется ли налитое количество для расчётов с покупателем и какие требования законодательной метрологии применяются
· Откуда и с какой периодичностью поступают данные о составе партии
· Существующая система автоматизации терминала и разрешающие сигналы налива
Связанные страницы
· Системы налива СУГ в автоцистерны: Базовое описание закрытого налива пропана и бутана.
· Блоки налива и слива ШФЛУ: Класс давления и защитное оснащение комплектного блока.
· Блочные узлы учёта ШФЛУ: Какую измеряемую величину принять за основу при переменном составе.
· Коммерческий учёт ШФЛУ: Как возвращённые пары и покомпонентные количества входят в коммерческий расчёт.
· Системы налива автоцистерн: Общее описание цепочки насос — расходомер — регулирующий клапан — стояк.
Вопросы о наливе ШФЛУ в автоцистерны
Можно ли использовать для ШФЛУ наливной стояк и расходомер от СУГ?
По типу оборудование может быть аналогичным; решающими являются класс давления, совместимость уплотнений и материалов и уставки. Если существующая линия СУГ переводится на ШФЛУ, стояк, расходомер, предохранительные клапаны и уставку противодавления нужно перепроверить по давлению паров самой лёгкой смеси, ожидаемой на терминале. Настройки плотности и поправок в программном обеспечении учёта также следует обновить для ШФЛУ.
Почему допустимая доза налива может меняться от партии к партии?
Предельная степень наполнения цистерны оставляет место для расширения жидкости при нагреве. Масса, помещающаяся в данный объём, и величина расширения зависят от плотности и состава смеси. Партия, богатая лёгкими компонентами, позволяет залить в ту же цистерну меньшую массу. Поэтому контроллеру налива рекомендуется рассчитывать допустимое количество по составу партии и измеренной плотности, а не использовать постоянное значение.
Можно ли наливать ШФЛУ без уравнительной паровой линии?
В закрытой системе без возврата паров давление в цистерне растёт, и налив замедляется или останавливается, а сброс паров в атмосферу неприемлем по условиям безопасности и выбросов. Схемы без возврата паров рассматриваются только в отдельных случаях, когда это допускают условия цистерны и продукта, и только после оценки рисков.
Как выбирается уставка противодавления при наливе ШФЛУ?
Уставка выбирается так, чтобы продукт в расходомере ни при каких условиях не вскипал. Для этого совместно учитываются партия с наибольшим ожидаемым давлением паров, максимальная температура продукта и потери давления на расходомере и регулирующем клапане. При широком диапазоне составов можно рассмотреть управление уставкой контроллером налива по температуре и данным партии.