液化石油气储罐用电伴热增压的可行性分析

2016-11-29曲晶红郭文举程显萍

中国设备工程 2016年14期

关键词：蒸汽压石油气储罐

曲晶红，郭文举，程显萍

（1.中国石油吉林石化公司高碳醇厂，吉林吉林 132022；2.中国石油吉林石化公司仓储中心，吉林吉林 132022）

液化石油气储罐用电伴热增压的可行性分析

曲晶红1，郭文举2，程显萍1

（1.中国石油吉林石化公司高碳醇厂，吉林吉林 132022；2.中国石油吉林石化公司仓储中心，吉林吉林 132022）

本文从液化石油气的组成及性质入手，论证了用电伴热增压的可行性，比较了电和蒸汽两种增压方式所消耗动力费用的不同，认为用电伴热增压是可行的，而且能够节省动力费用。

液化石油气；储罐；电伴热；增压

电伴热是一种取代传统的蒸汽伴热和热水伴热的新兴伴热技术。它的节能降耗自控等优点逐渐为广大企业所接受。在美、日等国，电伴热已经占到整个伴热比例的1/3，电伴热是一种方向也是发展趋势。

1 液化石油气概述

液化石油气是由碳和氢两种元素构成的碳氢化合物的混合物，化学上把由碳和氢形成的有机化合物统称为烃。碳原子少于三个的甲烷、乙烷和乙烯需要比较高的压力才能液化，碳原子高于四个的较大分子烃类在常温下呈液态，所以在正常情况下，这些都不是液化石油气的组分。液化石油气的主要成分是含有三个碳原子和四个碳原子的烃类，行业习惯上也称碳三和碳四。

2 液化石油气的饱和蒸汽压

液化石油气混合物的饱和蒸汽压是指在一定温度下，混合物的气液相平衡时的蒸汽压力。即蒸汽分子的蒸发速度同凝聚速度相等时的压力。温度不同饱和蒸汽压不同，温度越高各组分的饱和蒸汽压越高，在同一温度下，组分不同，饱和蒸汽压不同，且碳链短的大于碳链长的化合物的饱和蒸汽压。由于液化石油气是一种混合物，而不是一种纯物质，所以容器中所表现的压力与混合比例有关。根据道尔顿定律和拉乌尔定律，液化石油气混合物在其不同温度下的饱和蒸汽压可按下式进行计算。

P=∑ni=1=P1X1+P2X2

式中：Pi—在一定温度下各组分对应的饱和蒸汽压，

Xi—各组分的摩尔百分数；

以炼油厂催化液化石油气为例，其含量大约为：丙稀63.3%、丁稀36.7%。查得30℃时丙稀的饱和蒸汽压为1.32MPa，丁稀的饱和蒸汽压为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

这个数值与我们正常生产中的操作压力0.8MPa非常相近，所以，冬季我们只要把储罐的温度保持在30℃，就能满足生产的需要。

3 用电伴热使罐的温度保持在30℃

电伴热带的应用设计原理为：当介质在管道容器罐体中储存或流动时，要向外界散失热量，这时就要以电热带产生热量来补偿管道、容器罐体等热损失，以维持介质所需要的温度，满足工艺要求。根据热力学知识和实际经验可以得出如表1所示参数。

表1 平壁的热散失量Q W/m2

我车间的液化气卧罐直径远大于壁厚，应近似考虑为平壁面。影响热散失的因素与保温材质和厚度，介质温度和环境温差有关。具体计算步骤如下：

第一步：计算卧罐的表面积S。

S=π×3.2×17.5+12.11×2 =175.84+24.22=200.06m2

（注：卧罐封头面积12.11由查表得出）。

第二步：由保温层厚度、最大温差查出单位面积平壁型的理论热散失量。

由前面的计算可以得出，想维持正常的生产，就必须把储罐的温度保持在30℃。而冬季室外的最低温度可以达到-35℃，可见最大温差为65℃，为了保证安全性，留出一定的余量，把最大温差定为75℃，保温材料为复合硅酸盐板，厚度假设为60mm。这样根据表1可以查出卧罐单位面积的理论热散失量Q=51(W/m2)。

第三步：求1台卧罐的总热散失量。

Q总=200.06×Q=10203.06W

可见，选用规格为50瓦/米的电伴热带200米左右就可以满足要求。

4 使用电伴热加热与蒸汽加热的经济性比较

现有液化气卧罐10台，用一个增压罐增压，卧3#与增压罐相连，增压后再通过气相平衡线与其它罐串压。增压的目的主要是使罐内的液化气在冬季能保持在0.8MPa，使液化气可以自压下山，也可以随时调整液化气入泵的入口压力。因此在冬季并不是10台卧罐的压力都要保持在0.8MPa，而是在保证卧3#压力维持在0.8MPa的同时，再保证两台罐的压力维持在0.8MPa，共有三台罐的压力保持在0.8MPa，就可以满足生产的需要。冬季，在正常生产情况下，增压罐每天24小时连续运行，蒸汽的消耗量非常大，每天的消耗量在8吨左右。蒸汽按每吨80元计算，则每天增压的费用为8×80=640元。

如果使用电伴热，则三台罐每天的电量消耗为：3台×10035.78W×24h=722.58kW.h

电按每度（即千瓦时）0.42元计算，则使用电伴热每天消耗的费用为0.42×722.58=303.49元。

可见，使用电伴热可以节省很多动力费用。如果每年增压罐的使用时间按120天计算，则使用电伴热每年可以节省动力费用：120×（640-303.49）=40381元

改造的主要工程：

（1）拆除10台卧罐中1台的保温，将电伴热带安装在罐的表面上，然后用铝箔胶带将电伴热带粘在罐表面上，从而保证电伴热带能够与罐可靠接触，达到最佳传热效果。电伴热的电源可以从卧罐区原有的电伴热备用接口引出。

（2）恢复保温。聚氨脂发泡保温（100mm厚）80%利旧，20%新增。镀锌铁皮全部利旧。

资金概算：

（1）材料费：电伴热带：

30元/米×600米=1.8万元。

保温棉：20%×罐表面积×保温棉厚度×1300元/m3=0.2×200.06×0.1×1300=0.52万元。

（2）人工费：大约为1万元。

改造所需资金概算共为1.8+0.52+1=3.32万元。