Пропан, бутан и смеси широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ, NGL) могут использовать общие насосы, трубопроводы и наливную инфраструктуру, но безопасность и отсутствие коммерческих претензий при этом зависят от четырёх условий. Расчётная база по давлению должна соответствовать самому летучему продукту; смена продукта выполняется в заданной последовательности с управлением зоной смешения; настройки расходомера и системы управления переключаются вместе с продуктом автоматически; блокировки не допускают попадания продукта в чужой резервуар или неподходящую автоцистерну. При невыполнении любого из условий результатом становится некондиционный продукт или угроза безопасности.
Влияние различий давления паров и плотности пропана и бутана на измерения рассмотрено на странице систем учёта пропана и бутана, а выбор измеряемой величины для ШФЛУ переменного состава — на странице блочных узлов учёта ШФЛУ. Здесь речь идёт об эксплуатации нескольких продуктов в одной системе перекачки.
Какие продукты могут работать по одной линии
Все эти углеводороды при атмосферном давлении являются газами и остаются жидкими только под давлением; различаются они тем, какое давление им нужно при одной и той же температуре. Смесь ШФЛУ с этаном летучее товарного пропана, а пропан летучее бутана. Поэтому расчётное давление общей линии, уставки предохранительных клапанов и присоединения автоцистерн должны соответствовать самому летучему продукту. Когда совместимость по давлению обеспечена, встаёт вопрос чувствительности к качеству: небольшое количество этансодержащей смеси или бутана в партии пропана высокой чистоты может вывести давление паров или показатели остатка за пределы норм. Типовые решения:
· Отдельная линия для каждого продукта: Минимальный риск смешения при наибольших затратах и потребности в площади; предпочтительна для продуктов с жёсткими требованиями к качеству.
· Общая линия с последовательной перекачкой: Продукты перекачиваются в плановом порядке; зона смешения измеряется и направляется в подходящий резервуар.
· Общий коллектор и отдельные посты налива: Насосный коллектор общий, а конечный участок и наливное устройство закреплены за продуктом; объём продукта в линии минимален.
· Отдельная линия для смесей ШФЛУ: Этансодержащие смеси отделяются от инфраструктуры пропана и бутана с более низким классом давления.
Смена продукта и зона смешения
При смене продукта в заполненном жидкостью трубопроводе под давлением предыдущий продукт остаётся в трубе, и на границе с новым образуется зона смешения. Поскольку плотности продуктов различаются, эту границу можно отслеживать поточным измерением плотности. Всё, что проходит до того, как плотность войдёт в ожидаемое для нового продукта окно, считается зоной смешения и направляется в резервуар смеси или в резервуар менее ценного продукта.
1. Последовательность продуктов планируется в направлении наименьшего ущерба от смешения, например от лёгкого к тяжёлому или от продукта с узкими нормами к продукту с широкими.
2. Объём жидкости в линии известен, и вытесняемое количество рассчитывается заранее для каждой смены.
3. Плотность, а при необходимости и температура, регистрируются на протяжении всей смены; начало и конец зоны смешения определяются по этой записи.
4. Зона смешения направляется в резервуар, качество продукта в котором пострадает меньше всего; положение переключающей арматуры подтверждается системой управления.
5. При наливе автоцистерн объём до наливного поста вытесняется новым продуктом, чтобы первая партия после смены не содержала предыдущий продукт.
Опорожнение заполненной системы от продукта под давлением добавляет вскипание, охлаждение и нагрузку на сброс. Поэтому продукт обычно меняют вытеснением без опорожнения линии, а полное освобождение и продувку азотом оставляют для ремонта или длительного вывода из работы.
Выбор насоса: малая вязкость и узкий кавитационный запас
Пропан, бутан и ШФЛУ хранятся при собственном давлении насыщенных паров, то есть на границе кипения. Поскольку располагаемый кавитационный запас (NPSHA) — это абсолютный напор над давлением паров жидкости, в этих средах запас создаётся главным образом уровнем в резервуаре за вычетом потерь во всасывающей линии и часто невелик. Если давление на всасе падает ниже давления паров, начинается кавитация: пузырьки пара разрушают рабочее колесо, снижают напор и могут подать на расходомер двухфазный поток.
· Запас зависит от продукта: При одной и той же компоновке насоса и резервуара каждый продукт даёт свой кавитационный запас, поэтому выбор проверяется по наименее благоприятному продукту при максимальной температуре.
· Всасывающая сторона: Короткая линия с малым сопротивлением, подпор из нижней части резервуара и при необходимости уравнительная линия паров на всасе сохраняют запас.
· Малая вязкость: В маловязких жидкостях растут внутренние перетечки и ухудшается смазка, что определяет тип насоса, уплотнений и подшипников.
· Уплотнения: Выбор торцевого уплотнения для жидкости на границе кипения и обнаружение возможной утечки оцениваются отдельно.
· Минимальный расход и сухой ход: Работа на закрытую задвижку может нагреть и испарить продукт, поэтому предусматривают линию минимального расхода или защитную логику.
Продуктовые рецепты и настройки управления
Ручная перенастройка при каждой смене продукта — источник ошибок. Вместо этого в вычислителе расхода, контроллере налива или системе управления для каждого продукта задаётся рецепт, и при выборе продукта все связанные настройки загружаются одновременно.
Настройка | Почему зависит от продукта | Как реализуется |
Уставка противодавления | Давление, необходимое для сохранения жидкой фазы в расходомере, зависит от давления паров | Уставка по продукту и температуре, максимальная для самого летучего продукта |
Коэффициент преобразования расходомера | Отклик расходомера может меняться со свойствами среды | Отдельная поверка и отдельный коэффициент для каждого продукта |
Окно контроля плотности | Ожидаемая плотность — практичный способ подтвердить продукт | Сигнализация или останов перекачки при выходе за окно |
Ограничения расхода и насоса | Кавитационный запас и скорость в линии различаются по продуктам | Продуктовые пределы расхода, темпа разгона и частоты вращения насоса |
Предельная степень наполнения | Необходимая паровая подушка в цистерне зависит от плотности и расширения продукта | Максимальная доза налива рассчитывается по продукту и температуре |
Уставки сигнализации и отключения | Нормальное рабочее давление у продуктов разное | Продуктовые уставки сигнализации высокого давления; защитные отключения постоянны по расчётной базе |
Защита от перекачки не того продукта
Самая дорогая ошибка в многопродуктовой системе — направить продукт в чужой резервуар или в автоцистерну, для него не предназначенную. Этот риск снижают на нескольких уровнях: заказы и назначение цистерн выполняются по продукту; система управления сверяет выбранный продукт с положением арматуры коллектора и резервуаров; плотность в начале перекачки сравнивается с ожидаемым окном; линии и присоединения маркируются по продуктам. Перед наливом также проверяется соответствие продукта расчётному давлению цистерны и перечню разрешённых для неё продуктов.
Чем помогает TLY Enerji
Для многопродуктовых систем перекачки TLY Enerji оказывает инженерную поддержку при выборе технологий измерения и управления исходя из перечня продуктов и сценариев эксплуатации. В зависимости от объёма проекта работы могут включать поставку насосов, арматуры, кориолисовых расходомеров и средств измерения плотности, автоматизацию на базе ПЛК и SCADA для управления рецептами и блокировками, системную интеграцию, монтаж, испытания и пусконаладку. Границы поставки согласуются по техническому заданию.
Что подготовить для проработки многопродуктовой перекачки
· Перечень продуктов с нормами качества или типовым анализом каждого
· Технологическая схема: какие резервуары питают какие резервуары или посты налива
· Ожидаемая частота смены продуктов и предпочтительная последовательность
· Резервуар или продукт, куда можно направлять зону смешения
· Существующая компоновка насосов и всасывающих линий, уровни в резервуарах
· Целевой расход по каждому продукту и максимальная рабочая температура
· Существующая система управления, контроллеры налива или система автоматизации терминала
Связанные страницы
· Системы учёта пропана и бутана: Как различия свойств пропана и бутана сказываются на измерениях.
· Блочные узлы учёта ШФЛУ: Выбор измерения массы, объёма или компонентов при переменном составе.
· Коммерческий учёт ШФЛУ: Коммерческий расчёт количества и состава после смены продукта.
· Налив ШФЛУ в автоцистерны: Чем налив ШФЛУ отличается от практики налива СУГ.
· Многопостовые терминалы налива: Планирование матрицы постов, наливных устройств и продуктов на многопродуктовых терминалах.
Вопросы о многопродуктовой перекачке ШФЛУ
Можно ли пропускать пропан и бутан через один расходомер?
Можно, если расходомер поверен отдельно для каждого продукта, а соответствующие коэффициент преобразования, уставка противодавления и окно плотности загружаются автоматически при выборе продукта. При коммерческом учёте следует дополнительно оценить, как остаток предыдущего продукта в линии влияет на первую партию после смены — и на результат измерения, и на качество отгруженного продукта.
Куда направляется зона смешения?
Обычно туда, где качество пострадает меньше всего: в резервуар смеси ШФЛУ, в резервуар продукта с более широкими нормами или в резервуар, выделенный для переработки. Выбор зависит от объёма зоны смешения и компоновки резервуарного парка. Подтверждение переключения по положению арматуры в системе управления исключает ошибочное попадание смеси в товарный резервуар.
Почему смесь ШФЛУ с этаном держат отдельно от линии пропана?
Этан заметно повышает давление паров. Класс давления линии, рассчитанной на пропан, уставки её предохранительных клапанов или подключаемые цистерны могут этому не соответствовать. Кроме того, этансодержащий продукт, попав в резервуар или линию пропана, может вывести давление паров пропана за пределы норм. По этим двум причинам смеси с этаном обычно перекачивают по отдельной инфраструктуре.
Почему после смены продукта насос может начать кавитировать?
Располагаемый запас на всасе насоса — это давление сверх давления паров жидкости. При переходе на более летучий продукт или росте температуры этот запас может сократиться. Если насос и всасывающая линия проверялись только для более тяжёлого продукта, при работе на лёгком продукте на всасе может начаться парообразование. Поэтому выбор насоса проверяют по наименее благоприятному продукту при максимальной рабочей температуре.