曲晶紅,郭文舉,程顯萍
(1.中國(guó)石油吉林石化公司高碳醇廠,吉林 吉林 132022;2.中國(guó)石油吉林石化公司倉(cāng)儲(chǔ)中心,吉林 吉林 132022)
液化石油氣儲(chǔ)罐用電伴熱增壓的可行性分析
曲晶紅1,郭文舉2,程顯萍1
(1.中國(guó)石油吉林石化公司高碳醇廠,吉林 吉林 132022;2.中國(guó)石油吉林石化公司倉(cāng)儲(chǔ)中心,吉林 吉林 132022)
本文從液化石油氣的組成及性質(zhì)入手,論證了用電伴熱增壓的可行性,比較了電和蒸汽兩種增壓方式所消耗動(dòng)力費(fèi)用的不同,認(rèn)為用電伴熱增壓是可行的,而且能夠節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用。
液化石油氣;儲(chǔ)罐;電伴熱;增壓
電伴熱是一種取代傳統(tǒng)的蒸汽伴熱和熱水伴熱的新興伴熱技術(shù)。它的節(jié)能降耗自控等優(yōu)點(diǎn)逐漸為廣大企業(yè)所接受。在美、日等國(guó),電伴熱已經(jīng)占到整個(gè)伴熱比例的1/3,電伴熱是一種方向也是發(fā)展趨勢(shì)。
液化石油氣是由碳和氫兩種元素構(gòu)成的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?,化學(xué)上把由碳和氫形成的有機(jī)化合物統(tǒng)稱(chēng)為烴。碳原子少于三個(gè)的甲烷、乙烷和乙烯需要比較高的壓力才能液化,碳原子高于四個(gè)的較大分子烴類(lèi)在常溫下呈液態(tài),所以在正常情況下,這些都不是液化石油氣的組分。液化石油氣的主要成分是含有三個(gè)碳原子和四個(gè)碳原子的烴類(lèi),行業(yè)習(xí)慣上也稱(chēng)碳三和碳四。
液化石油氣混合物的飽和蒸汽壓是指在一定溫度下,混合物的氣液相平衡時(shí)的蒸汽壓力。即蒸汽分子的蒸發(fā)速度同凝聚速度相等時(shí)的壓力。溫度不同飽和蒸汽壓不同,溫度越高各組分的飽和蒸汽壓越高,在同一溫度下,組分不同,飽和蒸汽壓不同,且碳鏈短的大于碳鏈長(zhǎng)的化合物的飽和蒸汽壓。由于液化石油氣是一種混合物,而不是一種純物質(zhì),所以容器中所表現(xiàn)的壓力與混合比例有關(guān)。根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律,液化石油氣混合物在其不同溫度下的飽和蒸汽壓可按下式進(jìn)行計(jì)算。
P=∑ni=1=P1X1+P2X2
式中:Pi—在一定溫度下各組分對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓,
Xi—各組分的摩爾百分?jǐn)?shù);
以煉油廠催化液化石油氣為例,其含量大約為:丙稀63.3%、丁稀36.7%。查得30℃時(shí)丙稀的飽和蒸汽壓為1.32MPa,丁稀的飽和蒸汽壓為0.35MPa。由以上公式可以得出:
P=P丙稀X丙稀+P丁稀X丁稀=1.09×0.633+0.35×0.367=0.82MPa
這個(gè)數(shù)值與我們正常生產(chǎn)中的操作壓力0.8MPa非常相近,所以,冬季我們只要把儲(chǔ)罐的溫度保持在30℃,就能滿足生產(chǎn)的需要。
電伴熱帶的應(yīng)用設(shè)計(jì)原理為:當(dāng)介質(zhì)在管道容器罐體中儲(chǔ)存或流動(dòng)時(shí),要向外界散失熱量,這時(shí)就要以電熱帶產(chǎn)生熱量來(lái)補(bǔ)償管道、容器罐體等熱損失,以維持介質(zhì)所需要的溫度,滿足工藝要求。根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可以得出如表1所示參數(shù)。
表1 平壁的熱散失量Q W/m2
我車(chē)間的液化氣臥罐直徑遠(yuǎn)大于壁厚,應(yīng)近似考慮為平壁面。影響熱散失的因素與保溫材質(zhì)和厚度,介質(zhì)溫度和環(huán)境溫差有關(guān)。具體計(jì)算步驟如下:
第一步:計(jì)算臥罐的表面積S。
S=π×3.2×17.5+12.11×2 =175.84+24.22=200.06m2
(注:臥罐封頭面積12.11由查表得出)。
第二步:由保溫層厚度、最大溫差查出單位面積平壁型的理論熱散失量。
由前面的計(jì)算可以得出,想維持正常的生產(chǎn),就必須把儲(chǔ)罐的溫度保持在30℃。而冬季室外的最低溫度可以達(dá)到-35℃,可見(jiàn)最大溫差為65℃,為了保證安全性,留出一定的余量,把最大溫差定為75℃,保溫材料為復(fù)合硅酸鹽板,厚度假設(shè)為60mm。這樣根據(jù)表1可以查出臥罐單位面積的理論熱散失量Q=51(W/m2)。
第三步:求1臺(tái)臥罐的總熱散失量。
Q總=200.06×Q=10203.06W
可見(jiàn),選用規(guī)格為50瓦/米的電伴熱帶200米左右就可以滿足要求。
現(xiàn)有液化氣臥罐10臺(tái),用一個(gè)增壓罐增壓,臥3#與增壓罐相連,增壓后再通過(guò)氣相平衡線與其它罐串壓。增壓的目的主要是使罐內(nèi)的液化氣在冬季能保持在0.8MPa,使液化氣可以自壓下山,也可以隨時(shí)調(diào)整液化氣入泵的入口壓力。因此在冬季并不是10臺(tái)臥罐的壓力都要保持在0.8MPa,而是在保證臥3#壓力維持在0.8MPa的同時(shí),再保證兩臺(tái)罐的壓力維持在0.8MPa,共有三臺(tái)罐的壓力保持在0.8MPa,就可以滿足生產(chǎn)的需要。冬季,在正常生產(chǎn)情況下,增壓罐每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,蒸汽的消耗量非常大,每天的消耗量在8噸左右。蒸汽按每噸80元計(jì)算,則每天增壓的費(fèi)用為8×80=640元。
如果使用電伴熱,則三臺(tái)罐每天的電量消耗為:3臺(tái)×10035.78W×24h=722.58kW.h
電按每度(即千瓦時(shí))0.42元計(jì)算,則使用電伴熱每天消耗的費(fèi)用為0.42×722.58=303.49元。
可見(jiàn),使用電伴熱可以節(jié)省很多動(dòng)力費(fèi)用。如果每年增壓罐的使用時(shí)間按120天計(jì)算,則使用電伴熱每年可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用:120×(640-303.49)=40381元
改造的主要工程:
(1)拆除10臺(tái)臥罐中1臺(tái)的保溫,將電伴熱帶安裝在罐的表面上,然后用鋁箔膠帶將電伴熱帶粘在罐表面上,從而保證電伴熱帶能夠與罐可靠接觸,達(dá)到最佳傳熱效果。電伴熱的電源可以從臥罐區(qū)原有的電伴熱備用接口引出。
(2)恢復(fù)保溫。聚氨脂發(fā)泡保溫(100mm厚)80%利舊,20%新增。鍍鋅鐵皮全部利舊。
資金概算:
(1)材料費(fèi):電伴熱帶:
30元/米×600米=1.8萬(wàn)元。
保溫棉:20%×罐表面積×保溫棉厚度×1300元/m3=0.2×200.06×0.1×1300=0.52萬(wàn)元。
(2)人工費(fèi):大約為1萬(wàn)元。
改造所需資金概算共為1.8+0.52+1=3.32萬(wàn)元。
由以上計(jì)算可以得出,液化石油氣儲(chǔ)罐使用電伴熱增壓代替現(xiàn)使用的蒸汽增壓,可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用,是完全可行的。
TE972
A
1671-0711(2016)10(下)-0152-02