孫媛媛，魏康寧，劉煒

（浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316000）

煉化企業(yè)在進行多種類油品的調(diào)和攪拌工作中，主要使用安裝在成品油儲罐上的扇葉式機械攪拌器、管道靜態(tài)調(diào)合器、風(fēng)調(diào)合等方法。當(dāng)煉化企業(yè)規(guī)模逐步擴大，成品油儲罐規(guī)模也大幅放大，原有系統(tǒng)攪拌無法在罐內(nèi)形成全方位攪拌、無法徹底解決沉積物的堆積問題，使沉積物繼續(xù)堆積在罐底。而且油品調(diào)合時間長、消耗量大，原系統(tǒng)無法解決長時間儲存后的分層、油質(zhì)不穩(wěn)定、儲罐占用時間長、不能按市場對油品種類的需求及時提供所需油品等問題[1]，嚴(yán)重影響企業(yè)對市場的應(yīng)變能力，損失經(jīng)濟效益。

1 傳統(tǒng)調(diào)和攪拌系統(tǒng)

國內(nèi)千萬噸級以下規(guī)模煉廠的成品油儲罐一般按照單罐容積3 000-10 000 m3配置，鮮有超過20 000 m3的成品油儲罐。這些成品油儲罐最常用的調(diào)和攪拌系統(tǒng)均使用伸入式機械攪拌器，按照油品調(diào)和技術(shù)要求，罐內(nèi)油品需要在3小時內(nèi)混合均勻。近些年國內(nèi)煉廠規(guī)模逐步大型化，千萬噸級規(guī)模已經(jīng)成為了基本配置，如中海油惠州二期、舟山浙石化、大連恒力石化都達到了2 000萬噸級規(guī)模。在煉廠大型化的過程中，成品油儲罐的單罐容積也增大到了30 000-50 000 m3。單罐容積從10 000 m3增大到30 000 m3時，直徑相應(yīng)從30 m增大到了46 m。這種大型化的成品油儲罐在油品調(diào)和過程中，使用傳統(tǒng)的機械式攪拌器工作效果差，油品調(diào)和耗時遠超3小時，嚴(yán)重制約成品油調(diào)和出廠，且運行中經(jīng)常出現(xiàn)密封點泄漏等安全問題，影響儲罐的安全運行。

以30 000 m3汽油儲罐為例（ф46 000 mm×20 400 mm），至少需設(shè)置兩臺側(cè)向伸入式攪拌器，布置如圖1所示。攪拌器中心線應(yīng)與罐中心線偏離一個角度a，一般取7～12度。小罐取下限，大罐取上限，a角一般向左偏，并集中布置在儲罐的1/4圓周上。攪拌器主要由防爆電機、傳動機構(gòu)、軸、葉輪、密封機構(gòu)和支撐等部分組成[2]。該攪拌器固定角安裝，軸只轉(zhuǎn)動而不擺動，利用電機通過減速器驅(qū)動罐內(nèi)的葉輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動油罐內(nèi)的油品形成循環(huán)流動，使油品達到調(diào)和、熱傳遞、均勻化和防止沉積物聚集[3]。工作狀態(tài)下油品的流動狀態(tài)固定，儲罐內(nèi)死角區(qū)域較大。油品調(diào)和耗時長，嚴(yán)重制約儲罐利用率。且攪拌器長期工作中密封機構(gòu)易出現(xiàn)泄漏[4]而影響油品調(diào)和速度，也威脅成品油儲罐區(qū)的安全運行。

圖1 伸入式機械攪拌器

國內(nèi)某大型煉化一體化項目共有18座30 000 m3的成品汽油儲罐，原始設(shè)計均采用側(cè)向機械攪拌模式。投入運行三個月后陸續(xù)出現(xiàn)了攪拌器振動超標(biāo)、密封泄漏、調(diào)合時間長、油品分層等問題，嚴(yán)重制約了汽油的調(diào)和出廠。

近年來自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器陸續(xù)在多個大型原油庫上成功應(yīng)用，該攪拌器環(huán)保、高效、經(jīng)濟、安全[5]。借鑒原油庫的成功應(yīng)用經(jīng)驗，經(jīng)過分析認為成品汽油儲罐上也可以通過改造應(yīng)用自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器，提高調(diào)和效率，避免密封點泄漏等問題。

2 改進的調(diào)和攪拌系統(tǒng)

針對儲罐大型化后使用傳統(tǒng)伸入式機械攪拌器帶來的問題，改進調(diào)和攪拌系統(tǒng)非常有必要。通過對國內(nèi)儲運系統(tǒng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近年來自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器陸續(xù)在多個大型原油庫（單罐容積10 0000 m3，直徑80 m）上成功應(yīng)用，遼寧石油化工大學(xué)劉立燁等人、廣州寰球廣業(yè)工程有限公司白秋云等人均有相關(guān)研究。這種攪拌器具有環(huán)保、高效、經(jīng)濟、安全的價值[5]。

借鑒原油庫的成功應(yīng)用經(jīng)驗，經(jīng)過參數(shù)對比分析認為成品汽油儲罐上也可以通過簡單改造，應(yīng)用自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器，提高調(diào)和效率，避免密封點泄漏等問題。工程實踐中，通過清洗置換原有成品汽油儲罐，拆除原有伸入式側(cè)向機械攪拌器，利用預(yù)制好的封堵件將儲罐原有攪拌器安裝口封堵。在儲罐內(nèi)新增一套自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌系統(tǒng)，見圖2。噴射器牢固安裝在儲罐中心位置，在罐內(nèi)用一根循環(huán)油管與成品油罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器相連接。

圖2 自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌系統(tǒng)

該系統(tǒng)由循環(huán)泵加壓輸出的油品供給旋噴攪拌器的驅(qū)動軸渦輪形成旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)力同被壓送出來的油品傳送到噴嘴，如圖3所示。使噴嘴通過在構(gòu)造上完全隔絕的傳動箱內(nèi)一系列的轉(zhuǎn)動。該攪拌器安裝在儲罐底的中心位置，能進行三維空間旋轉(zhuǎn)，其座體沿垂直方向作360°旋轉(zhuǎn)，噴嘴繞自身360°上下自旋轉(zhuǎn)。要求運動軌跡不重疊，形成儲罐內(nèi)立體空間噴射攪拌全覆蓋，滿足儲罐內(nèi)油品充分混合均質(zhì)要求，攪拌系統(tǒng)流量大小的控制通過選擇不同口徑的噴嘴實現(xiàn)。

圖3 噴嘴結(jié)構(gòu)

3 應(yīng)用分析

該系統(tǒng)參數(shù)見表1，噴射動力由罐外循環(huán)泵提供，由泵施加壓力產(chǎn)生介質(zhì)的噴射力，使旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器甩出的噴射流產(chǎn)生一股沖掃能量，將油罐底部沉積油泥沖擊破碎，使原來被夾帶在油泥中的可溶性碳氫化合物分離出來攪拌混入原油中層之中[6]，達到擊碎罐內(nèi)沉積物、攪拌、調(diào)合的目的。旋轉(zhuǎn)噴射攪拌系統(tǒng)噴嘴所造成的噴射流可提供動能給位于攪拌器進口的渦輪（或葉輪）片，帶動連接葉片的旋轉(zhuǎn)軸隨之旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動攪拌器內(nèi)部齒輪機構(gòu)帶動攪拌器的可轉(zhuǎn)動部分及噴嘴一起旋轉(zhuǎn)，使噴射流于油罐中循圓周緩慢移動，在移動過程中形成強大的漩渦作用，對油品產(chǎn)生均化作用。

表1 自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

這種自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌系統(tǒng)采用葉輪驅(qū)動，蝸輪蝸桿變速形式，驅(qū)動總能量與驅(qū)動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌能量損耗比≥8 000:1。自動旋轉(zhuǎn)噴射攪拌系統(tǒng)運行調(diào)合3小時內(nèi)油品達到均質(zhì)、攪拌沖散還原油品沉積物及輔助儲罐清洗效果（調(diào)合完成后儲罐內(nèi)任何位置采樣可達到密度差≤1‰）[7]。該系統(tǒng)有效攪拌距離不小于儲罐半徑，末端流速不低于0.32 m/s。安裝時避免與罐內(nèi)浮盤支腿、排水管等其他罐內(nèi)設(shè)施相碰。運行時保證達到最低調(diào)合液位后再開啟旋轉(zhuǎn)噴射攪拌器工作，確保罐內(nèi)浮盤、中央排水管、采樣器等罐內(nèi)附件不會受射流沖擊而損壞。30 000 m3成品汽油儲罐半徑為23 m，設(shè)計最大儲存液位18.6 m，罐壁最近處23 m，末端流速為0.32 m/s；最遠處28 m，末端流速為0.34 m/s，見圖4。

圖4 成品油儲罐規(guī)格

4 結(jié)論

在成品油調(diào)和過程中新的調(diào)和攪拌系統(tǒng)可以更高效的將兩種或兩種以上的油品及油品添加劑混勻攪拌，一次性完成調(diào)合或按生產(chǎn)需求與工藝靈活操作[8]。調(diào)和更加均勻充分，調(diào)和速度更快。與傳統(tǒng)機械攪拌器相比，設(shè)計施工簡單、易維護、不易磨損，安全環(huán)保。沒有軸密封部分有效杜絕了傳統(tǒng)機械攪拌器密封點易泄漏的問題。新系統(tǒng)主體部分安裝在罐內(nèi)，運行噪音小，不影響環(huán)境。

從設(shè)備運行維修、耗能等方面對比傳統(tǒng)側(cè)向機械攪拌系統(tǒng)，單個儲罐的新系統(tǒng)投資費用少11.2萬元，年運維費用可節(jié)省44.9萬元，18臺儲罐全部改造后則可以節(jié)省上千萬費用。且新的調(diào)和攪拌系統(tǒng)投用后，大大縮短了油品調(diào)和時間，提高了儲罐利用率，也可產(chǎn)生非?？捎^的經(jīng)濟效益。該新系統(tǒng)已于2021年申請了實用新型專利，并于2022年3月獲得授權(quán)（一種成品油儲罐攪拌調(diào)和系統(tǒng)ZL 2021 2 0030109.5），具有非常大的推廣應(yīng)用價值。