拱顶罐内含蜡原油静态储存过程中的传热规律研究

建立了描述含蜡原油在拱顶罐内静态储存过程的传热及流动行为数学模型,基于有限体积法对模型进行求解,实现了对拱顶罐内含蜡原油传热过程的数值模拟。结果表明:罐顶散热损失最大,油温下降最快,但在自然对流作用下,冷油的沉积导致储罐内温度最低位置出现在罐底和罐壁所包围的区域,且该处最先产生凝油。在自然对流作用下,储罐中心温度分布均匀,靠近边界处的温度较低。随着温降过程进行,原油粘度增大,导致自然对流逐渐减弱,储罐中心的高温区域逐渐减小,边界处的低温区域逐渐向油罐中心扩展。伴随原油温度场的变化,储罐内的凝油层最先在罐底和罐顶形成,最后覆盖罐壁,且罐壁和罐底的凝油层厚度不均匀,越靠近罐壁和罐底的边角处凝油层越厚。随着温降进展,储罐内的传热行为逐渐由以自然对流主导转变为由导热主导,且由此形成相应的温度场演变过程。     

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明:传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。     

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明：传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。     

2×10~4m~3浮顶罐内原油温度变化规律研究

建立浮顶罐静止储存状态下的物理及数学模型,采用有限容积法,对不同工况下罐内原油的流动及传热过程进行数值模拟,分析储油液位、环境温度及初始油温对罐内原油温度分布的影响规律。结果表明:罐顶最先形成凝油层,罐壁次之,罐底最慢且随温降进行凝油层生成速率降低;当环境温度及初始油温较高时,可以适当延长储罐安全储存时间。     

盘管组倾角对浮顶油罐内含蜡原油融化过程的影响研究

利用盘管组来加热融化浮顶油罐内含蜡原油是油罐加热融化的主要方式之一。而优化盘管组的布置方式对提高罐内含蜡原油的融化效率、降低生产成本具有重要的意义。基于此,在考虑含蜡原油融化过程中形态和流变性变化的基础上,建立了盘管组加热的浮顶油罐内含蜡原油湍流融化物理数学模型。考虑到罐顶空气层、钢板层、保温层的规则性以及罐内含蜡原油区域的非规则性,利用浸入边界法在结构化网格上处理罐内含蜡原油与盘管组之间的耦合问题。利用文献结果对模型进行验证。以实际1000 m³浮顶油罐为例,对罐内含蜡原油的融化规律进行研究,并对倾角对融化过程的影响进行分析。     

含蜡原油静储降温过程热流特性的研究进展

油罐在实际运行中,罐内原油极易在罐顶、罐壁和罐底所包围的内沿形成一定厚度和强度的凝油层,严重时还可能发生凝罐等生产事故。因此,为确保储罐安全运行,必须实时掌握罐内原油的传热与流动规律。综述了国内外储罐原油降温过程传热与流动特性的实验、理论、数值模拟研究进展,总结了当前研究中存在的主要问题,为原油储备企业安全运行提供了理论支持。     

周期性边界条件对浮顶储罐原油传热过程的影响规律

随着石油储备需求的增加,油罐规模正向大型化以及能适应极限工况的方向发展。准确掌握罐内油品温度场的变化规律,对于保障油库安全经济运行具有重要意义。针对太阳辐射、大气温度等储罐环境的周期性变化条件,运用传热学相关理论,建立了大型双盘浮顶储罐非稳态传热过程的理论模型,通过对模型区域进行离散化得到边界节点的向前差分方程,在确定罐内原油物性参数、储罐传热系数以及边界热通量的基础上,研究得出储罐原油温度场的数值模拟方法。对大庆某10×10~4 m~3浮顶储罐的应用分析表明,罐顶温降速率随着太阳辐射强度以及大气温度的降低而增大;罐壁温降速率受太阳辐射影响较小,随大气温度的降低而增大;罐底近似于绝热,温降速率受外界环境影响较小,研究结果可为优化大型浮顶罐的储存工艺设计及生产管理提供一定的理论支持。     

周期性边界条件对浮顶储罐原油传热过程的影响规律

随着石油储备需求的增加,油罐规模正向大型化以及能适应极限工况的方向发展。准确掌握罐内油品温度场的变化规律,对于保障油库安全经济运行具有重要意义。针对太阳辐射、大气温度等储罐环境的周期性变化条件,运用传热学相关理论,建立了大型双盘浮顶储罐非稳态传热过程的理论模型,通过对模型区域进行离散化得到边界节点的向前差分方程,在确定罐内原油物性参数、储罐传热系数以及边界热通量的基础上,研究得出储罐原油温度场的数值模拟方法。对大庆某10×10⁴ m³浮顶储罐的应用分析表明,罐顶温降速率随着太阳辐射强度以及大气温度的降低而增大;罐壁温降速率受太阳辐射影响较小,随大气温度的降低而增大;罐底近似于绝热,温降速率受外界环境影响较小,研究结果可为优化大型浮顶罐的储存工艺设计及生产管理提供一定的理论支持。     

原油储备库储罐浮顶标准形式和储罐液位安全的确定

根据标准规范要求,石油储备库储罐应选择钢制浮顶罐,浮盘形式应根据地区的气象条件等选择单盘式或双盘式,但是目前储罐浮盘的形式往往是由设计习惯确定,通过对单盘式与双盘式浮顶储罐的比较,对浮盘形式选择给出建议;为保障储罐安全,提高储罐使用容积,建议对储罐设置高高、低低液位,并且相应于储罐进罐阀门,外输泵联锁,并给出计算实例。     

钢制单盘式内浮顶的设计

介绍了单盘式内浮顶的结构特点,结合现行标准规范,总结了单盘式内浮顶的设计原则,并以10000m~3储罐钢制单盘式内浮顶的设计过程为例,总结了单盘式内浮顶的设计方法和设计思路。     

8万立方米单盘外浮顶原油储罐的设计

介绍了8万立方米单盘外浮顶原油储罐的结构特点和材料选择,并从罐壁、罐底、浮顶和主要附件等方面对其进行了设计阐述,使储罐结构更加合理,提高了油罐的安全性。给出了自动通气阀排气能力的计算方法,为大型油罐的设计提供了参考。     

大型外浮顶油罐基础沉降造成中央排水系统失效分析

中央排水系统是大型外浮顶原油储罐的重要附件,如果发生泄漏直接影响到油罐的安全运行,并造成较大的经济损失和环境事件。本文通过对某储备油库10×10~4 m~3外浮顶原油储罐中央排水系统泄漏事故的分析,探讨浮顶油罐使用初期因罐底板沉降对中央排水系统的影响,对罐内中央排水管罐底接管结构设计提出改进建议,为行业内大型储罐中央排水系统的建设提供借鉴经验。     

产雷达液位计在大型浮顶储罐上的应用

本文简要介绍针对大型原油浮顶储罐液位自动检测的方法,采用高精度雷达液位计同时配套安装多点温度计和罐底水位检测器,实现大型浮顶罐内原油的液位、温度、水位的检测,满足大型原油储备库油品库存统计、管理的要求。     

大型储罐单盘浮顶创新施工工艺

介绍大型单盘浮顶结构原油储罐通过改变浮舱底板的结构形式、优化单盘浮顶施工工艺,保证工程质量,保障了施工安全,加快施工进度,降低成本、提高效益。     

进油扩散管在内浮顶储罐上的应用

油料进入储罐时，同于进油扩散管的存在，其流速可以有效的降低，使之在罐内均匀分布，并减小了气击，水击的发生机率及静在浮盘上的积聚数，从而延长了浮盘的使用寿命，增加了罐运行的安全性，通过对进油管不同结构的分析，得出了在内浮顶储罐设计时或将其他储罐改造成内浮顶储时增加扩散管的必要性。     

外浮顶储罐安全视频监控系统设计浅析

近年来随着原油商业储备库的兴建,致使大型原油储罐的数量大大增加。原油储罐属于外浮顶罐,储罐壳体与外浮顶浮盘之间存在100~500 mm的间隙以保证运行过程中不会卡盘,由于间隙会产生少量油气,当发生雷击等因素时,可能会引起火灾,对人员造成不同程度的伤害,也对国家经济及资源造成了浪费。通过监控罐顶情况来避免此类事件的发生,对火灾初期尽早发现及控制火情起到了关键的作用。     

石化行业浮顶罐密封不严的原因及密封方式分析

外浮顶油罐在原油储存和转运过程中,常出现的密封不严或密封压缩过紧的现象,从调查结果来看,油罐密封装置存在着一定的缺陷,油罐基础沉降、罐壁的垂直度、罐壁局部凹凸度以及导向管、量油管等附件垂直度是造成密封不严或密封压缩过紧的主要原因,所以在油罐的建造安装的质量上要求更高更精确;针对罐壁与浮顶间的环形空间会造成浮顶储罐油气损耗、污染和引发火灾的问题,系统介绍了机械密封、囊式密封、舌形密封、二次密封四种密封形式及优劣分析。     

大型原油浮顶储罐蒸汽盘管加热过程数值模拟

大型浮顶储罐原油加热温度场的准确预测,是实现油罐安全经济输送的重要保障。文章首先分析了原油储罐传热的途径以及主要特点,然后建立了大型原油储罐蒸汽盘管加热理论模型,并开发运用Visual Basic语言计算罐内原油加热过程温度场的试算法程序,由此得到罐内原油温度场的变化规律及影响因素,最后通过计算原油储罐加热过程中蒸汽盘管放出的热量以及被加热油品所吸收的热量,确定加热过程的能量有效利用率,研究分析外界环境温度等工况变化对有效利用率的影响,可为科学制定储罐加热运行方案提供技术依据。     

储罐内可燃气云爆炸压力数值模拟对比分析研究

以立式拱顶储罐为研究对象,针对其内部可燃气云爆炸问题,分别采用TNT当量法和计算流体动力学(CFD)方法建立了二维简化模型,对其内部爆炸流场进行了数值模拟研究。通过对比两种方法获得的罐内测点位置超压时程曲线,罐内超压、速度云图,研究了储罐内部的动态压力变化和罐壁压力分布规律。研究表明:两种方法计算的峰值压力在靠近罐壁和罐顶中心处较接近;在储罐顶壁连接处相差约30%。由于CFD方法考虑了可燃气云化学反应速率、温度等因素,其升压速度和压力波动规律相较于TNT当量法更平缓,能更合理地对储罐内部可燃气云爆炸压力场进行描述。     

常压储罐浮筒式内浮盘损坏原因分析及应对措施

内浮盘作为常压储罐重要的节能降耗设备，在化工企业轻质油品储罐中普遍使用。由于浮盘直接与油面接触，罐内介质液相无挥发空间，安装内浮顶的储罐与拱顶罐相比可减少90%的油品蒸发损耗。但内浮盘的结构特点，其抗拉强度、抗冲击强度较低，在使用过程中损坏率较高。内浮盘的破损是内浮顶储罐故障检修的重要原因之一，通过对内浮顶常压储罐浮盘损坏的原因进行分析，采取相应的预防措施，可以一定程度上减少储罐的维修，延长储罐的使用寿命。