工艺装置紧急放空阀泄放动态模拟

处理可燃性或者高毒性介质的高压工艺系统需考虑紧急泄压至火炬,对于紧急泄放的最大泄放量以及最小温度的确定,对火炬管网系统的核算和材料选择提供了重要设计依据。文章以燃料气系统为例,利用工艺模拟软件HYSYS,对工艺装置的泄放过程进行了动态模拟,模拟出紧急放空阀的最大泄放量,最低温度,限流孔板的尺寸,出口管径的经济尺寸。     

脱丁烷塔超压泄放工况动态模拟

针对轻烃回收装置中脱丁烷塔的主要超压工况,包括回流中断、局部停电、全厂停电工况,进行了动态模拟。结果显示:事故工况发生初期影响压力上升速度的主要原因是空冷器的冷却负荷,而影响事故工况时最大泄放量的主要原因是泄放过程中塔底重沸器传热温差的变化。3种工况下动态模拟泄放量计算结果小于热平衡法计算泄放量和工艺包泄放量,但是得到的最高泄放温度要高于其他计算方法,在全厂停电工况时分别为136 765,604 945,319 890 kg/h。动态模拟可以大大降低放空系统及火炬系统设计难度及投资,并且为使用高安全等级保护系统(HIPS)进一步降低泄放量的设计提供了重要设计依据。     

Flarenet在乙醇合成项目火炬管网设计中的应用

用Flarenet软件对某新建乙醇合成项目的整个火炬排放系统的安全阀及火炬管网进行建模,按照不同泄放工况分别计算。根据排放支管和火炬总管的马赫数计算结果,对管道尺寸进行调整并校核计算,使所有排放管道的马赫数满足规范的要求。在计算过程中,设定安全阀尺寸(经验值),使额定泄放量满足实际泄放量的需求,并按安全阀后总背压与设定压力的比值选择合适的安全阀型式。Flarenet软件可以高效率的对管道尺寸进行优化,使排放管的马赫数符合要求;准确计算安全阀的总背压,有良好的实际应用价值。     

海上平台高速火炬燃烧特性的数值模拟研究

火炬系统的目的是将油田生产出来的多余伴生气或者生产设施中泄放出来的气体在一个安全位置上泄放掉。海上平台生产过程中,在火灾、堵塞等事故工况时,泄放系统将承担非常大的负荷。因此对于高压、大泄放量气田,为了减小火炬头及火炬臂的尺寸,会照按较高的泄放流速设计。因此对海上平台火炬燃烧进行数值模拟,并对火炬的燃烧特性,火焰形态以及在不同风速下的抗倒伏能力进行分析研究。     

放空系统BLOWDOWN模拟及低温研究

放空系统是天然气集输的重要组成部分,放空系统模拟计算的准确性直接影响集输过程的安全运行,针对Depressuring模拟方法和手动搭建动态模型存在的问题,采用BLOWDOWN动态泄放技术建立完整的放空系统模型。考虑泄漏、火灾和设备维修三种泄放工况,泄漏和火灾工况用于确定孔板尺寸和放空系统定尺计算,在此基础上进行设备维修泄放低温研究。模拟结果标明：火灾工况的泄放量大于泄漏工况,决定放空系统能力;维修工况下,沿气体泄放方向,放空系统中管线/设备的最低温度呈不断上升趋势;对影响低温的初始泄放温度进行敏感性分析,表明最低温度随初始泄放温度的降低而降低。综上所述,BLOWDOWN动态泄放技术不仅可以模拟放空系统泄放量,而且还可以精确模拟放空系统的低温分布,指导泄放系统管线和设备选材。     

国外某油田中心处理站火炬管网的设计

根据装置紧急泄放的要求,国外某油田中心处理站需要布置完善的火炬系统,以满足装置区域内的应急工况。文章通过对站内火炬管网的设计计算,总结出火炬管网的设计计算流程,并对安全泄放装置泄放量的计算、火炬管网的分析和校核重点、对设计的优化等进行了讨论。     

HIPS火炬排放量消减方案研究

高完整性保护系统(HIPS)作为消减火炬排放量的一种措施,介绍了HIPS的常见设置、安全完整性等级(SIL)要求和消减火炬排放量的原理。在确定HIPS起效后超压设备的泄放量时应综合考虑工艺流程、HIPS设定点等因素的影响,进行严谨的动态模拟分析。在确定全厂火炬系统HIPS消减方案时,应综合动态泄放研究、火炬系统失效概率计算等手段,在保障安全的前提下实现投资与收益的平衡。提出了HIPS在火炬排放量消减应用中常见的问题,以期对火炬系统的设计工作提供有价值的参考。     

加氢裂化装置超临界火灾泄放工况计算

介绍了超临界流体火灾泄放工况下泄放量及安全阀面积的两种计算方法(理想热膨胀法和严格数值法),比较了这两种方法的理论基础和计算步骤,并以加氢裂化装置反应系统的超临界火灾工况为例,分别使用两种方法进行核算。结果显示使用理想热膨胀法计算泄放温度为559.5℃,泄放量为10 687 kg/h,安全阀面积为130.3 mm~2;使用严格数值法计算泄放量为2 492 kg/h,安全阀面积为31.54 mm~2,工艺介质温度在23.5 min内上升到492℃。严格数值法更符合超临界火灾泄放工况过程的实际情况,具备严格的理论基础,泄放量及安全阀面积计算结果远小于理想热膨胀法,可以有效避免超临界火灾泄放工况下安全阀及相关管线的过度设计,并且可以计算出泄放速率以及泄放温度随时间的变化。建议在工程设计中选用严格数值法进行加氢裂化装置反应部分的超临界流体火灾工况的安全阀设计。     

高含硫天然气集气工艺生产汇管泄放安全分析

分析了某高含硫天然气集气工艺发生超压的可能原因和泄放条件,确定了3种泄放情况.基于安全泄放原则,对不同条件下的安全泄放量进行了模拟计算.计算结果表明,随泄放温度的下降,泄放量逐渐增加,并维持较高水平;绝热系数及温降导致的水合物生成和游离水析出对泄放量影响不大.给出了最小的安全泄放面积范围,对集气过程超压和安全泄放提出了相关建议.     

原油容器安全阀火灾工况泄放量动态模拟

利用动态HYSYS的功能,对原油容器的火灾工况的泄放过程进行了模拟,模拟出火灾工况下最大的泄放量,解决了安全阀的计算及选型困难,有效地保证了系统的安全。     

Pyrenees FPSO上部模块火炬泄放系统设计要点

本文对PYRENEES FPSO项目上部模块海上油田处理设施超压原因、事故工况进行了简要分析,针对各种事故工况分析相应的安全泄放措施并确定相应的事故泄放源,从而确定火炬系统的整个设计能力及火炬臂的尺寸和长度。     

海上井口平台超压保护动态模拟研究

当前很多海上井口平台泄压系统采用全负荷设计理念,造成井口平台泄压系统庞大。已有文献利用数值分析提出了可接受部分井口关断失效,以降低泄压负荷的方法,并取得了工程应用。以某工程项目为例,简要介绍了工程概况,较详细论述了HYSYS动态模型的建立,并对动态模拟结果进行了分析。研究结果表明,当海底管道入口关断阀关闭,4口井中的1口井关断失效时,系统瞬时超压达到9 340 kPa,超过系统原设计压力的1.1倍,且泄放阀瞬时泄放量也超过1口生产井的产量,瞬时最大泄放量达到1.11×10~6 m~3/d,但由于核算管道和管件可承受的最高压力为10 200 kPa,所以该方案可保证生产系统安全。还对泄放阀尺寸的敏感性、关断逻辑的敏感性、阀门特性的敏感性进行了分析。     

大型天然气平台火炬系统设计新思路

在南海某区域大型天然气处理平台的火炬系统设计中,火灾时BDV泄放为控制工况。若考虑火灾时平台全部BDV同时泄放,泄放量将达112万m 3/h,火炬臂长度为104 m,如此长的火炬臂将对于平台的结构设计造成较大影响。为此提出采用了分层分火区延时泄放和BDV采用备用仪表气瓶等方法,将火炬泄放能力由常规设计的112万m3/h降低至81万m3/h,火炬臂的长度由104 m缩短至90 m的设计思路。数值模拟计算结果表明,该方案可行。     

天然气净化装置紧急泄放系统动态模拟研究

天然气紧急泄放系统通常通过放空管线上的限流孔板控制泄放速度,该方法存在初始泄放速率较大且衰减较快的问题。而火炬系统规模根据初始峰值泄放流量设计,在放空过程中大部分时间处于低负荷状态运行,从而造成了浪费。本研究通过HYSYS Dynamic软件对天然气紧急泄放过程进行动态模拟,对比分析系统初始压力、孔板喉径面积、两级泄放开阀时间等因素对体系放空过程的影响。结果表明：泄放喉径和开阀时间是峰值流量和泄放时间的决定性因素。选取适宜的两级泄放方案,可在泄放能力满足要求的同时,有效降低放空过程峰值流量,降低火炬设备投资。     

地下储气库放空技术探讨

地下储气库放空系统具有地面设施多,装置规模大,压力等级高,瞬时泄放量远大于平均泄放量等特点。基于地下储气库放空特点,其放空系统设计仍以国内相关规范以及欧洲标准EN12186、美洲标准API521等规范为依据,合理设置安全仪表系统及超压泄放设施。安全仪表系统采用四级关断以实现关断及放空,通过泄放系统和非泄放系统的不同组合设置,来保障整个系统的安全。当低压系统泄放压力高于整个放空系统背压的50%时,高、低压放空汇管可共用一条,否则宜独立设置。地下储气库放空系统不应按全量放空设计,放空量与站场压力系统分级及分区设计相关联,需根据地下储气库实际情况计算后确定。     

可压缩流体紧急泄放过程计算模型的工程应用

在考虑可压缩流体的介质特性和系统压力、温度、管道特性等前提下,利用提供的模型方程对达到声速的EO/EG装置循环气紧急泄放过程进行计算,其结果与现场实际测试情况基本吻合,可应用于同类装置或近似系统紧急泄放工况下管道的设计和核算,以满足特殊的安全泄放要求。同时,还对不同泄放压力、泄放时间与泄放量的关系进行了研究。     

海底高压输气管道泄压分析与研究

渤海某气田采取间歇式注气开采的方式,当停止注气后管道内高压气体需要泄放以保证海管安全。一种泄放方式是将高压气体泄放到另外一条低压输气海底管道,另一种泄放方式是在平台上通过火炬放空。利用OLGA动态模拟软件进行方案比选,结果表明：将高压气体泄放到另外一条低压输气海底管道,冬季泄压会造成高压海底管道温度低于其设计温度,因此推荐在夏季进行泄放;当泄放阀开度达到10%时,泄放最大流量与开度100%时接近,而低压海管入口流体温度升高到-12.9℃,有效降低了泄放时产生的低温对下游低压海底管道输气的影响。至于泄压至平台火炬系统,因泄压阀上下游压差过大,造成火炬管网需要超低温设计。因此最终推荐采取泄压至低压输气海底管道的方案。     

海上平台火炬系统设计泄放量的确定

本文根据国内外海上平台火炬系统的设计与实践,分析和介绍了平台上常见的事故以及各种事故状态下气体泄放量的计量公式,并在此基础上就火炬系统设计泄放量的确定原则和计算方法作了较全面的论述。     

火炬泄放对半潜式平台总体布置方案的影响

以南海某深水半潜式平台总体布置为例,对火炬燃烧不同工况进行定义,计算不同工况下的最大泄放量。根据平台操作要求确定该平台对热辐射、高温敏感的感受点。对规范经验公式进行分析,采用Mixed模型综合考虑点源和扩散源原理的修正作用,对火炬长度进行初步的确定。采用通用的Flaresim软件对选定的感受点进行数值模拟,准确计算连续泄放和应急泄放产生的热辐射、高温和噪声水平,综合评价这些参数对半潜式平台总体布置及人员操作的影响,并给出应对缓解措施。     

海上平台火炬系统设计泄放量的确定

本文根据国内外海上平台火炬系统的设计与实践，分析和介绍了平台上常见的事故以及各种事故状态下气体泄放量的计量公式，并在此基础上就火炬系统设计泄放量的确定原则和计算方法作了较全面的论述。