何永春(成都天然氣化工總廠(chǎng)，四川 成都 610000)

天然氣球罐氮?dú)庵脫Q技術(shù)探究

何永春(成都天然氣化工總廠(chǎng)，四川 成都 610000)

我國(guó)的石油部門(mén)和國(guó)家政府在進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中首先需要注意的就是保證安全問(wèn)題，因此對(duì)于檢修過(guò)后或者是剛建的天然氣管道在進(jìn)行投入使用之前需要借助惰性氣體將管道內(nèi)的所有氣體進(jìn)行置換，因此也就用到了天然氣球罐氮?dú)庵脫Q技術(shù)。本文主要講述了天然氣以及氮?dú)獾男再|(zhì)，并且就天然氣球罐氮?dú)庵脫Q技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了探究。

；天然氣球罐氮?dú)?；置換技術(shù)；研究

對(duì)于剛剛檢修過(guò)后或者是剛剛建成的輸氣管道，管道內(nèi)會(huì)存在有一定的空氣，需要對(duì)其進(jìn)行氣體置換，如果這時(shí)候直接用天然氣進(jìn)行置換會(huì)存在有非常巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榭諝庵刑烊粴獾膶?shí)際含量如果達(dá)到5%到15%之間，混合氣體就會(huì)非常容易發(fā)生爆炸，因此在對(duì)空氣進(jìn)行置換時(shí)，一定不能選擇天然氣，而是需要用氮?dú)膺M(jìn)行置換。

1 氣體性質(zhì)

1.1 天然氣性質(zhì)

在天然氣中主要的組成部分是甲烷，一般情況下甲烷的含量可以占到天氣中的90%以上，其中還包含有丁烷，丙烷，以及乙烷等一些烴類(lèi)氣體以及二氧化碳，氮?dú)獾纫恍┓菬N類(lèi)氣體。天然氣在經(jīng)過(guò)燃燒后不會(huì)產(chǎn)生廢水，廢渣，和石油，煤炭等能源進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)其具有干凈，熱值高以及使用安全等多種優(yōu)勢(shì)。

1.2 氮?dú)庑再|(zhì)

氮?dú)馐且环N無(wú)嗅無(wú)色無(wú)味的氣體，一般情況下沒(méi)有毒。氮?dú)庠诳諝庵兴賾?zhàn)的體積分?jǐn)?shù)是78.12%，是大氣中非常重要的組成成分。常溫情況下是氣體狀態(tài)，在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，將其冷卻到零下195.8攝氏度時(shí)會(huì)變?yōu)闆](méi)有顏色的以，冷卻到零下209.86攝氏度時(shí)，氮?dú)鈺?huì)變?yōu)楣腆w，呈鮮花狀。氮?dú)饩哂蟹浅７€(wěn)定的化學(xué)氣質(zhì)，一般情況下不會(huì)和其他物質(zhì)反應(yīng)。

2 天然氣球罐氮?dú)庵脫Q技術(shù)具體應(yīng)用探究

南充儲(chǔ)配1站在14年成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣球罐的置換作業(yè)，為了可以真正的保證球罐檢修后安全投運(yùn)，借助置換氮?dú)獾姆绞綇亩骨蚬蘅梢赃_(dá)到順利投產(chǎn)條件。

2.1 具體置換原理

在天然氣球罐檢修完成后進(jìn)入運(yùn)行之前對(duì)其進(jìn)行抽真空操作，然后在進(jìn)行惰性氣體的充入工作。借助氣體的不斷擴(kuò)散以及擾動(dòng)，使空氣以及和氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)混合，起到將空氣稀釋的效果，從而使球罐內(nèi)含氧量得到降低，從而使天然氣的具體爆炸極限得到減少。

2.2 理論依據(jù)

在儲(chǔ)氣罐建成之后進(jìn)行運(yùn)行之前，或者在儲(chǔ)氣罐已經(jīng)停止工作對(duì)其展開(kāi)檢修時(shí)，需要對(duì)管內(nèi)的氣體展開(kāi)置換操作。如果直接用空氣置換燃?xì)猓谥脫Q進(jìn)行中不可避免的會(huì)形成爆炸性氣體，因此這就需要用惰性氣體對(duì)其進(jìn)行置換。

每種混合的燃?xì)舛紩?huì)存在有爆炸的上限以及下限，具體的范圍大小可以借助實(shí)驗(yàn)測(cè)定來(lái)獲知。下圖表示的便是氮?dú)猓諝庖约凹淄檫@三種混合氣體發(fā)生爆炸的范圍。

在該圖中，三角形的每一個(gè)頂點(diǎn)代表的是氣體成分，發(fā)生爆炸的范圍由陰影表示。其中甲烷在空氣中發(fā)生爆炸的上限是15%，下限是5%，如果在這中間加入氮?dú)?，可以發(fā)現(xiàn)爆炸下限不發(fā)生明顯變化，但是爆炸上限會(huì)實(shí)現(xiàn)降低，如果借助氮?dú)鈱⑶蚬迌?nèi)41%的空氣置換出來(lái)，這時(shí)候氧氣濃度就會(huì)將至

12.4 %，混合氣體發(fā)生爆炸的下限和上限在6%實(shí)現(xiàn)重合，意思也就是如果氮?dú)鈱⒊^(guò)41%的空氣置換出來(lái)，甲烷的爆炸性能將失去。

2.3 選擇置換設(shè)備

在南充儲(chǔ)配1站進(jìn)行氮?dú)庵脫Q時(shí)選擇的是液態(tài)氮罐車(chē)，對(duì)液態(tài)氮進(jìn)行加熱使其發(fā)生氣化從而完成置換工作。當(dāng)然還可以選擇車(chē)載的氮?dú)馍a(chǎn)設(shè)備。

2.4 氮?dú)庖?/p>

在展開(kāi)氮?dú)庵脫Q時(shí)選用的是液態(tài)氮的車(chē)裝方式，溫度非常低，需要使用氮?dú)庹舭l(fā)器或者是對(duì)水浴式加熱爐對(duì)液氮進(jìn)行加熱。在對(duì)氮?dú)庹舭l(fā)器進(jìn)行選擇時(shí)，如果過(guò)大會(huì)形成浪費(fèi)并且會(huì)占用較大的場(chǎng)地，而如果過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致出氣溫度相對(duì)太低，更有甚者會(huì)出現(xiàn)過(guò)液危險(xiǎn)，氮?dú)庠谶M(jìn)入管道之前需要保證氮?dú)鉁囟纫呀?jīng)被穩(wěn)定的控制在5度到15度之間，這樣可以有效避免管道發(fā)生損壞。從理論上來(lái)講，只需要保證氮?dú)鈨?nèi)的含氧量不超過(guò)2%就可以，在實(shí)際操作中，可以使氮?dú)夂繛?00%。在進(jìn)行注氮?dú)夤ぷ鲿r(shí)可以從球罐底端的進(jìn)氣口注入[1]。

2.5 氮?dú)庵脫Q過(guò)程

其一，進(jìn)行排空操作，即要使球罐內(nèi)的壓力為零。其二，抽真空，抽到420mm汞柱的時(shí)候需要對(duì)其進(jìn)行滲漏檢查，確保無(wú)滲透。其三，氮?dú)庵脫Q，等到氧氣含量是15%對(duì)其進(jìn)行滲透檢查確保無(wú)滲透，再等到氧氣含量是8.6%時(shí)，再次進(jìn)行滲透檢查確保無(wú)滲透，等到氧氣含量是7.7時(shí)再次執(zhí)行滲透檢查，確保無(wú)滲透并且測(cè)試合格，這時(shí)候便可進(jìn)行天然氣的充入。

2.6 注氮壓力

在氮?dú)庵脫Q過(guò)程中對(duì)壓力以及流速進(jìn)行控制的方法就是借助氮?dú)廛?chē)的出口閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在充氮開(kāi)始的時(shí)候，罐內(nèi)壓差最大，流量也最大。伴隨著氮?dú)獾牟粩喑淙耄蚬迌?nèi)的壓力也會(huì)隨之增高，壓差便會(huì)減小，流量也減小，等到充氮工作完成后，此時(shí)罐內(nèi)的流量以及壓差也最小，此時(shí)球罐內(nèi)的壓力是0.2兆帕[2]。

2.7 天然氣置換

在進(jìn)行投產(chǎn)期間需要用供氣閥門(mén)對(duì)天然氣的實(shí)際流量進(jìn)行了解，保證天然氣的流速不能超過(guò)5米每秒，等到球罐的壓力達(dá)到0.425兆帕?xí)r，罐內(nèi)的實(shí)際含氧量會(huì)降到2%之下，球罐置換工作完成。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣球罐氮?dú)庵脫Q技術(shù)的應(yīng)用對(duì)保證天然氣的安全又重要的意義，當(dāng)然在進(jìn)行天然氣球罐氮?dú)庵脫Q工作時(shí)需要根據(jù)不同的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行最佳氮?dú)庵脫Q方法的選擇，需要注意在置換工作之前保證所有的準(zhǔn)備工作已經(jīng)做好，從而順利完成置換工作。

[1]李朝輝,張煒.氮?dú)?、氨氣置換液氨球罐的可行性分析[J].化工中間體,2015,(05):85.

[2]曹瑞軍.煉化裝置球罐置換探究[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2015, (36):95-95.