BOG压缩机入口分液罐积液分析

摘 要：BOG压缩机入口分液罐与低压排净罐一直处于连通状态，正常工况下不会产生积液，但实际运行中在某些特定工况下会有积液现象产生。本文结合LNG组分、工艺条件以及通过Antoine公式和分压定律计算出各组分在不同温度下的饱和蒸气压及各组分分压，对发生积液的工况进行了分析，并得出了积液的组分。

关键词：压缩机;分液罐;积液

接收站日常运行过程中，由于大气与储罐和工艺管线内低温LNG的热传导、设备运转产热、卸船操作等会产生一定量的BOG气体，其中可能会夹杂一些小雾滴。由于液体具有不易压缩性，为了防止BOG气体内携带的小液滴进入压缩机气缸发生液击现象冲击压缩机气阀阀片，造成阀片等部件的损坏，甚至最严重的后果是可能造成压缩机压缩部分永久性损坏。为防止液击现象的发生，需在压缩机入口设置分液罐用于分离BOG气体中夹杂的小雾滴。一般采用多台压缩机公用一台入口分液罐的方式。

1 入口分液罐简介

BOG压缩机入口分液罐是柱型筒体体积为12.5m3低压压力容器。内部有折流板和捕雾器组成，结构相对简单。BOG气体由BOG总管进入压缩机入口分液罐，由于分液罐体积较大气体进入后流速降低，气体中夹带的部分小雾滴在重力作用下沉降下来，部分未沉降的雾滴在随气体向上流动时则被捕雾器捕获。

分液罐液位测量采用的是差压式液位计，此液位计需先根据流体静力学测出液体压力再转化液位，精确度不高，并且液位计负压端与正压端通过较长的不锈钢引压管与分液罐顶部与底部连接。

2 LNG组分及各组分饱和蒸气压计算

LNG接收站接收的LNG来自不同国家和地区，每一船的LNG组分各不相同，常见典型LNG组分见下表1。

可通过Antoine公式（1）和氣体分压定律（2）计算LNG组分在不同温度下各组分的饱和蒸气压。

lgP=A-B/（t+C）（1）

（1）式中，P：物质的蒸气压，毫米汞柱，1mm汞柱=133.3Pa;t：温度，℃;A、B、C：不同温度下常数。

Pi/P=xi（2）

（2）式中，P：混合气体压力;Pi：组分i分压;xi：组分i的物质的量或摩尔数。

根据（1）式可计算出LNG各组分饱和蒸气压，计算值见下表2。

3 入口分液罐积液原因分析

储存在LNG储罐中的LNG温度在160℃，从表2数据中可以看出此温度下丙烷、丁烷、戊烷饱和蒸气压极低，说明BOG总管内主要以甲烷为主还伴有少量乙烷，不存在重烃组分，即在LNG正常外输工况下入口分液罐不会有积液，但实际运行中在以下几种工况会有积液现象产生。

3.1 LNG储罐预冷

LNG储罐预冷时预冷速度需控制在2～3℃/h[1]，罐压控制在7～10kPa，储罐完全预冷完成需要大约60h左右。预冷初期储罐温度几乎等于外界环境温度，预冷所需LNG流量较低进入储罐内的LNG完全气化，这部分气体所携带的重组分气体与BOG管道内低温气体（-140～-145℃）相互换热后（温度大约-130℃左右）部分重烃组分被冷凝析出，进入压缩机入口分液罐后气液分离。随着预冷时间增加储罐内温度不断降低，当温度降到-63℃预冷储罐的LNG不能完全气化开始有戊烷析出，此时预冷储罐的LNG流量需要缓慢增加，当储罐温度达到-135℃左右时丙烷开始析出此时LNG流量达到最大值，预冷储罐的LNG重烃组分大量析出，其中很大一部分被BOG气体带入入口分液罐，造成分液罐液位不断上涨。

3.2 卸料工况

LNG卸料时为防止储罐内LNG分层，需根据船舱与储罐内LNG密度差异选择不同卸料方式。船舱内LNG密度大于储罐内LNG密度时选择上进液方式，此进液方式会造成从上进液管线进入储罐的LNG闪蒸产生大量小雾滴，罐压快速上升。为了控制罐压会提升压缩机负荷，同时为了维持船舱压力保证全速卸料会启动回流鼓风机对船舱补气，储罐内大量闪蒸气被抽出的同时带出大量小雾滴，这些小雾滴在进入入口分液罐后被捕获产生气液分离造成分液罐积液。通过观察分液罐在卸船期间的液位曲线，液位开始上升时正是全速卸料启动回流鼓风机之后，在卸料减速停止回流鼓风机后分液罐液位也开始缓慢停止上升。

3.3 放空管线阀门问题

为防止液相LNG管线发生超压造成管线或设备损坏，接收站液相管线设有大量PSV、TRV以及放空阀用于放空泄压至BOG管线。在这些阀门存在存在内漏或者误操作的情况下，液相管线内LNG会不断放空至BOG管线进入入口分液罐，导致分液罐积液。发生此类情况时可以观察到入口分液罐BOG气体温度在非卸船工况下产生明显下降，并且放空管线没有安装保冷层，在现场排查时可以看到泄漏的放空管线有明显的结霜。

3.4 分液罐引压管进液

实际运行过程中BOG气体在流经入口分液罐时，夹带的小雾滴会进入分液罐液位计引压管并在引压管内部凝聚，液位计正负压端产生压力差。此情况下分液罐液位曲线如图1。

从图1可以看出液位计引压管进液后液位计示数呈阶跃式上升，实际分液罐内并未积液，随着引压管内积液缓慢气化液位计示数逐渐恢复正常。

4 结论及建议

①由于BOG压缩机入口分液罐液位设有高高联锁值，为防止发生压缩机跳车事件对工艺系统的平稳运行造成影响，发生积液现象时应及时找出原因;

②通过多次对入口分液罐进行排液取样分析，发现分液罐内液体成分主要丙烷、丁烷、戊烷;

③设备隔离及管线隔离吹扫过程中可能会向BOG管线放空泄压（例如高压泵隔离吹扫），操作完成要逐步检查泄压阀是否关闭;

④日常巡检中要确保入口分液罐与低压排净罐之间手阀处于完全打开状态，保证分液罐如果产生积液可实时排入低压排净罐。

参考文献：

[1]赵秀娟.江苏LNG接收站二期LNG储罐冷却实践[J].油气储运，2014，33（zl）：06-09.

作者简介：

李云（1987- ），男，河北定州人，学历：大专，助理工程师，工作单位：中石油江苏液化天然气有限公司，从事生产运行工作。