多品种化学剂注入橇的设计

2020-05-15张文博季长城

化工设计通讯 2020年3期

张文博，季长城

（中国石油天然气第七建设有限公司工程设计研究院，山东青岛 266061）

化学剂注入橇（又称加药橇），被广泛应用在油田、炼油、化工、环保、电厂等领域。传统的化学剂注入橇为单品种化学剂注入系统独立成橇。针对应用化学注剂品种较多，占地空间大的情况，经多方研究把多品种的化学剂注入系统集成在一台橇块上，将化学储罐内部通过按化学剂用量分成多个隔段，分别装不同品种的化学注剂，如破乳剂、阻垢剂、消泡剂、分散剂等，橇内包含化学储罐、计量泵、卸载泵、电控柜、仪表、安全阀、阀门、阻尼器、标定柱、阻火器、搅拌器、管路系统等，按工艺流程需要组装在一个公共的平台上，形成一个橇块，其结构紧凑，安装简单，操作和维修使用方便，占地面积照传统设计节省了1/2，建设成本节省了约1/3，取得了较好的效果。采用现代化控制技术，可实现远程操控及现场无人值守功能。尤其注重安全和环保的设计，使之具有很高的安全性。

1 多品种化学剂注入橇工艺流程设计

1.1 卸载

设置卸载泵，入口与化学槽车连接，出口与化学剂储罐连接。卸载泵可根据介质的黏度和流量的要求选择合适的类型，对于黏度和流量较大的介质可采用螺杆泵。

1.2 计量

设置1开1备的计量泵，入口连接化学剂储罐，出口连接各用户，可满足压力和流量的要求，且流量计量精度在±1%以内。

1.3 自动化控制技术

通过设置压力表、压力变送器、液位计、液位变送器、流量计、电控柜等电仪设备及相应的联锁控制，将信号远传中控室，实现就地操作和远程控制功能，近而实现现场无人值守功能。

1.4 橇块通过一系列的设置，使装置运行更加安全和环保

（1）化学剂储罐设有溢流口，当液位超过高高液位时可溢出；

（2）化学剂储罐顶部的通气管设有阻火器，避免发生火灾危险；

（3）橇内设置了安全联锁控制，储罐的高高液位与卸载泵联锁；低低液位与计量泵联锁，可起到保护设备；

（4）计量泵采用双隔膜液压式泵，配隔膜破裂检测装置，泵出口设置止回阀、阻尼器和安全阀，确保泵的运行安全；

（5）在卸载泵入口端设置阀门，卸载完成后关闭阀门，避免化学剂的泄漏造成环境污染；

（6）在泵回流管线上设置限流孔板，从而减少流体对阀门的冲蚀和磨损，并降低了噪音；

（7）橇内设置了排污管线，将溢流或排污液体进行密闭排放。

2 多品种化学剂注入橇关键设备设计

2.1 化学储罐的设计

本文介绍的化学储罐采用箱体结构储罐，由于储罐为常压，采用箱体结构容量可达最大化，且占地面积小，便于满足整橇的运输尺寸要求，可根据不同注剂的容量确定箱体适宜的长高值，再通过宽度的调节，中间加设隔板从而实现容积的合理分配。

采用箱体结构同样给箱体的壁厚、加强件、支撑及底橇的计算带来了一定的难度，技术人员发现，采用STAAD.Pro强度计算软件进行相关的计算取得较好的效果。经过反复的软件强度计算和调整设计方案，既可保障设备强度，又可最大程度节省材料，方便配管布置和橇块制造工作。

2.2 泵选型

橇内含有计量泵和卸药泵，根据部分化学注剂黏度高的特点，且一般卸载时间要求在1h 内完成，因此卸载泵选用了螺杆泵。

计量泵遵循标准为API675，为双隔膜液压式，配隔膜破裂检测装置，在一片隔膜破裂的情况下，另一片隔膜可以继续正常工作，隔膜破裂检测装置可以发出报警信号，安全性能高。该计量泵输送精确，注入流量从1L/h 到10000L/h，排出压力从0.5MPa 到20MPa，流量可以在0～100%调节，每种介质的计量都设置一用一备，并联使用，工作平稳。

2.3 电控柜设计

橇内设置一个总的控制柜，为橇内电机等用电设备提供电源，电控柜内设控制系统，实现机泵就地手动/自动起停控制要求，控制箱面板设有起停按钮及机泵运行状态指示灯，便于操作人员现场控制及观察运行情况，控制信号也可输送到中央控制室的计算机里，实现远程控制，现场无人值守的功能。对于强弱电配电的设置，将电气系统与仪表控制系统于电控柜内分开布置，并用隔板隔开，有效避免之间干扰的影响。设备的防爆等级采用Exd II BT4，最低防护等级为IP65。