油罐切水器的选型

闵 刚 范 秦 徐仕利 刘家洪 杜 娟 王 阁

1.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川 成都 610041；2.重庆天然气净化总厂万州分厂，重庆 404100；3.重庆天然气净化总厂，重庆 401220

0 前言

在储存过程中，油品内所含的水会沉到罐底，为了提高油品质量，减轻下游装置负荷，需对油品进行切水操作。多年来，不少企业采用人工切水的方法，该方法主要靠操作人员通过安装在罐底排水管上的视镜观察罐底是否有水，有水则手动开启排水阀切水，此方法受操作人员经验和视镜容易损坏等因素的影响，常出现无法切水、切水不净、跑油等问题。目前市场上出现各种各样的切水器，但有相当部分切水器的切水效果欠佳，特别是用于储存含污染物、杂质等污油罐的切水器，切水效果好的更少。本文以土库曼斯坦某天然气处理厂为例，论述油品储罐切水器［1］的选型。

1 基础数据

天然气处理厂凝析油罐区主要储存来自凝析油稳定装置［2］的凝析油产品。当凝析油稳定装置的其中一套停产检修时，处理的未稳定凝析油也送至本罐区暂时储存。凝析油产品［3］用泵送至处理厂的凝析油外输装置。未稳定凝析油送回凝析油稳定装置处理。油品及基础数据见表1。

表1 油品及基础数据

表1中来自各装置的未稳定凝析油参数条件见表2，表1中气田水参数条件见表3。

表2 未稳定凝析油进料条件

表3 气田水参数条件

2 油品切水器选型的必要性

从表1～3可以看出，凝析油罐区储存的油品均含有毒成分H2S和H2O，未稳定凝析油和含硫含油污水、废凝析油［4］可能含有杂质等。

为了减轻凝析油稳定装置的生产负荷，提高外输稳定凝析油质量，减少油品输送负荷，储油罐底部设施切水器将沉降到罐底水切除排净是很有必要的。

由于凝析油罐区储存的油品均含有毒成分H2S，采用在罐底排水管上安装视镜，通过人工手动操作切水，危险性极大，且容易造成切水不净、跑油等。若跑油将大大增加下游污水处理系统［5］的处理难度，存在中毒、火灾等重大安全隐患，且污染环境。因此本罐区需要采用自动化程度高的切水器进行切水。

目前市场上出现各种各样的自动切水器，其中相当一部分切水效果并不理想，用于储存含杂质的污油罐的切水器尤其如此。因此根据油品实际情况合理选择切水器类型尤为重要。

3 切水器

3.1 切水器的分类

自动切水器有管道式和缓冲罐式两种基本类型，其中管道式又叫液柱谐振式，缓冲罐式分为浮球、电子传感、超声波等类型。两种自动切水器示意图见图1～2。

图1 管道式自动切水器示意图

图2 缓冲罐式自动切水器示意图

3.2 切水器基本原理

各类自动切水器的基本原理见表4。

3.3 切水器使用效果分析

3.3.1 管道式智能切水器

管道式智能切水器采用液柱谐振的原理，利用设置在切水器上的主、从探头检测出水中含油量，根据油含量控制阀门的开关和开度。当切水器的两个传感器都检测到水中的含油量低于设定下限时，打开切水器，开始切水；在切水过程中，控制器根据水量的大小自动调节阀门开度，保持最快切水速度。任何一个传感器检测到含油量超过设定上限时，关闭切水阀。

该类型切水器不需要油水界面，不设缓冲罐，管道式法兰安装，切水速度快，可上传到中控室DCS系统，不受温度、密度、黏度、污染物等因素的影响，且能自动清洗，适用于各种油品。图3为此类型自动切水器现场运行照片。

表4 各类自动切水器的基本原理

图3 管道式自动切水器现场运行照片

3.3.2 缓冲罐式自动切水器

缓冲罐式自动切水器是在机械式自动切水器上，增加由介质探头信号和现场嵌入式控制系统的组合，互为保险，防止了跑油事故。根据探头的检测情况（油、乳化物、水）控制自动控制阀的开和关。当切水器内的水位到一定高度时，由于液体在容器内部的压强和油水之间的密度差，产生了浮力，利用杠杆原理，通过放大机构开启无背压阀门；同时当探头检测到油水界面时通过控制系统实现打开自动控制阀，开始切水。当水位下降到一定值以下时，自动控制阀和无背压阀关闭。

该类型切水器检测的都是油水界面参数，探头容易被污染，并受温度的影响较大；对水敏感，对油不敏感，因此需要油水界面非常稳定，切水速度受限制，且维护量大。在现场安装时需要地平与罐底排水管有一定的高差。该类型切水器对油品清洁度要求较高，适用于轻质成品油。

4 结论

在油罐切水器选型时，应根据工程实际情况，考虑产品的实用性、可靠性及经济性，选用适合于对应工程的优良产品。对于密度高，黏度大，可能含有污染物、杂质等，特别是含有毒成分的油品，建议选用管道式切水器；对于密度不高，黏度不大，比较清洁的轻质成品油，选用缓冲罐式自动切水器，更经济合理。

［1］许 行.油库设计与管理［M］.北京：中国石化出版社，2009.72.Xu Xing.Oil Depot Design and Management［M］.Beijing:ChinaPetrochem icalPress，2009.72.

［2］薄光学，蒲远洋，刘 淇，等.凝析油稳定装置设计优化［J］.天然气与石油，2011，29（4）：37-40.Bo Guangxue，Pu Yuanyang，Liu Qi，etal.CondensateStabilizing Device Design Optim ization ［J］.NaturalGasand O il，2011，29（4）：37-40.

［3］TDS638-2004，稳定天然气凝析油 ［S］.TDS 638-2004，Stabilized GasCondensate ［S］.

［4］袁镜清，侯永宾，韩丹丹，等.轮南油田污水处理系统问题分析与对策［J］.天然气与石油，2011，29（5）：72-76.Yuan Jingqing， Hou Yongbin， Han Dandan， et al.Problem Analysis and Countermeasures in Lunnan O ilfield Sewage TreatmentSystem［J］.NaturalGasand Oil，2011，29（5）:72-76.

［5］丁万成，王卓飞，谢 姝，等.DCS在油田污水处理系统中的应用［J］.天然气与石油，2006，24（2）：52-54.DingW ancheng，W ang Zhuofei，Xie Shu， etal.The Application of DCS in O ilfield Sewage Treatment System［J］.NaturalGas and Oil，2006，24（2）：52-54.