紧急放空系统限流孔板孔径HYSYS模拟计算

紧急泄放系统为油气集输站场中设备和管道提供安全保障,尤其火灾工况下,带压介质必须尽快泄放,以防止由于容器受热后强度降低引起的破裂或爆炸。限流孔板孔径是影响泄放速率的主要因素,值得深入研究,以满足极端工况的泄放要求。基于限流孔板尺寸计算方法现状和火灾工况特点,分析了现行算法在火灾工况下的适应性,并建立HYSYS动态模拟,计算了火灾工况下紧急放空系统限流孔板孔径。结果表明,目前的限流孔板尺寸算法无法合理考虑火灾工况泄放过程中液相介质挥发和气相组分升温等情况;容器中的轻质液相组分在火灾工况下将大量挥发,常规算法得出的泄放元件尺寸无法满足此种情况下紧急泄压的需求;建立的动态泄放模型能够进一步模拟真实情况。研究成果为集输站场紧急放空系统的限流孔板合理设计提供了参考与借鉴。     

超临界流体安全阀泄放的动态模拟研究

针对某液化天然气接收站的超临界液化天然气管线安全阀火灾泄放工况,阐述了应用传统计算方法解决类似复杂工况的局限性。提出采用Hysys Dynamic流程模拟软件,建立超压泄放的动态模型,通过模型计算验证火灾工况下所选安全阀喉径面积的合理性,并基于此模型研究了安全阀泄放过程中系统压力、温度、泄放流量等参数随时间的动态响应过程。计算结果表明,建立的动态模型可仿真模拟液化天然气管线安全阀的实际放空过程,准确地验证液化天然气管线所选取的安全阀喉径面积是否能够满足泄放要求,同时为安全阀的准确选型提供一种较为准确合理的程序和方法 。     

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。     

液态CO_2注入橇泄压过程动态模拟

液态CO_2注入橇广泛应用于油田的强化采油和控水,设备设施在低温高压下运行,液态CO_2受热极易汽化,为防止设备超压,应设置紧急泄放装置。把整个装置封闭系统作为一个容器,采用HYSYS动态泄压模型及动态求解器对容器的泄压过程进行计算。泄压过程中动态参数如压力、温度和泄放量的获取和研究对CO_2注入橇的设计和现场操作具有重要意义。HYSYS动态泄压模块模拟结果显示,泄压过程中压力的降低有一个加速到减速的过程,系统温度近似呈线性变化,泄放量的变化规律与容器压力类似。绝热工况下所需孔板泄放面积为7 096 mm~2,火灾工况下所需孔板泄放面积为8 053 mm2。     

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。     

天然气管线放空过程的动态模拟与分析

针对某LNG接收站天然气外输管线系统,应用HYSYS Dynamic流程模拟软件,建立了天然气管线放空系统的动态模型,通过模型计算得出紧急泄压所需孔板的喉径面积,并基于此模型研究了放空过程中系统压力、温度、流量等参数随时间的动态响应过程。结果表明,建立的动态模型可仿真模拟天然气管线的实际放空过程,较为准确地离线计算出天然气管线放空过程介质的最低温度和最大流量等参数,指导工程设计中放空系统孔板喉径面积和管线材质的选取。     

两相分离器火灾工况安全阀动态分析

采用HYSYS软件对两相分离器火灾工况下安全阀进行了动态模拟,同时分析了原油含水率变化对泄放时间、最大泄放量和泄放温度等因素的影响。研究表明:随着火灾加热时间的延长,原油的性质不断变化,仅根据安全阀设定压力高于原油的初始状态相包线中泡点线的最高压力判断液体膨胀作为其选型的主导因素会有一定的局限性,对火灾工况下安全阀的泄放应进行动态模拟分析;随着原油含水率的上升,安全阀的起跳时间呈现先减小后增加的趋势,最大泄放量和泄放温度均随含水率的升高而逐渐降低,并且当含水率超过某一值时最大泄放量和泄放温度基本不变;此外,安全阀的尺寸计算除了应考虑设备的最大液量之外,还应考虑含水率的影响。     

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。     

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。     

天然气掺氢对站场放空系统的影响规律分析

为了掌握天然气掺氢后对站场放空系统的影响规律,利用ASPEN HYSYS流程模拟软件,分析天然气掺氢后放空系统的适应性。结果表明：天然气掺氢后安全阀额定泄放量始终大于所需泄放量,原安全阀能满足泄放要求;天然气掺氢不会导致放空系统运行温度超出设计范围,反而对放空管道的低温工况有明显的抑制作用;天然气掺氢会使安全阀背压轻微减小,不会导致安全阀背压及放空系统运行压力超压;天然气掺氢后放空系统管径均满足泄放要求;随着掺氢比例的提高,放空火炬的辐射热距离逐渐减小。     

集输站场放空管道低温工况探讨

油气集输站场放空系统是站内设施的重要安全保障。在事故情况下,站内高压气体必须快速泄放。放空管道材质主要参考放空过程中管道的温度进行确定。为保证选材合理性与经济性,有必要深入探讨放空工况下介质和管壁低温工况。基于超压放空和紧急放空过程,结合工程热力学基本规律,分析了放空过程管道温度的影响因素,借助商用软件OLGA探讨并模拟了某集气站放空管道的温度变化规律。结果表明,超压放空后管道温度与介质温度较为接近,但紧急放空后管道温度与介质温度存在明显差异;紧急放空工况中,管道积存气体、管道热容等对管道低温具有一定抑制作用;动态模拟为放空管道合理选材与降低成本提供了技术支持。研究成果为集输站场放空管道精细化设计提供了一定的参考与借鉴。     

储气库放空系统优化技术研究

地下储气库工程的放空系统由放空管网及火炬组成,放空量的确定是决定放空系统的关键要素。放空系统泄放量不应是集注站最大处理量,应综合分析计算各种泄放工况下的泄放量及各种工况同时发生的概率后确定。秦皇岛—沈阳天然气管道储气库工程集注站放空系统为事故状态下放空,满足注采集输管线、集注站、双向输气管道的放空需求。通过集注站平面分区布置、工艺系统划分、高低压分开设置的方法对天然气站场放空进行分析计算和设备选型,确定高压放空和低压放空分开设置的放空系统方案,解决了天然气站场放空规模过大,放空设施浪费的问题。该方法属国内首次应用,目前已被其他同类型储气库借鉴。     

原油容器安全阀火灾工况泄放量动态模拟

对于原油容器安全阀在火灾工况下最大泄放量的确定,由于缺少必要的研究工具,历来都是工程计算中的难题。随着动态HYSYS模拟软件的引进,给在动态环境下模拟安全阀在火灾工况下的最大泄放量创造了良好的条件。文章以卧式分离器和热处理器为例,利用动态HYSYS软件的强大功能,对原油容器在火灾工况下的泄放过程进行了全真模拟,清晰地模拟出安全阀的最大泄放量,解决了安全阀的计算及选型难题。     

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。     

安全阀动态泄放下火炬模拟研究

海上平台火炬系统计算需要根据不同泄放源的泄放工况进行综合分析,以选取合适的泄放量。由于实际泄放阀选阀尺寸一般高于必需尺寸,导致实际泄放量远大于必需泄放量,而基于安全阀额定泄放量进行火炬系统设计,将增加设备尺度及火炬臂长度。创新性采用HYSYS动态模拟结合Flaresim动态计算方法,得到在安全保护系统作用下火炬泄放量及热辐射的变化趋势,结果证明基于必需泄放量下的火炬长度可以满足火炬安全泄放要求,该技术方法和结论在一定程度上可以用于指导工程实践。     

高压天然气系统的放空理论与实际技术研究

放散系统是储气库场站与安全相关的重要单元,主要防止系统在不正常的工况下或者紧急工况下的超压,也是正常停车泄压所必须的。在烃类介质的泄放中,放空气体的输送也需要一个复杂的系统。以某境外大型天然气储库项目地面站场的放空系统设计为例,详细阐述了采用的公式和标准规范,在考虑关键参数-泄放量及泄放压力的情况下,列举了各自单元泄放的相关数据,对放空管线及放散筒的设计与计算进行了详细论述,并结合实际情况说明了放空系统中管件设备的设计。     

超高压气田井口管汇泄放方案研究

采取合理泄放方案以确定合适的泄放量和泄放温度,是超高压气田设计中研究的重点。本文利用HYSYS软件,采用动态泄压计算方法模拟高压气田管汇的泄放过程,为泄放量和泄放低温的计算提供了合理依据。从泄放系统高压力低温度造成的选材困难出发,提出了适用于高压管汇的二次泄压方案。     

天然气过滤分离器紧急泄放系统设计

天然气过滤分离器火灾工况下壁温和容器内气体温度随火焰持续燃烧逐渐增高,操作温度可能会超过设计温度,容器未发生超压而管口法兰已发生破裂,造成可燃介质外泄,加剧周边环境恶化。针对此工况下安全阀无法起到保护设备安全的问题,采用规范法和动态模拟法分别计算天然气过滤分离器火灾工况的泄放压力和泄放温度,得到泄放过程的温度-压力曲线,指出安全阀无法对该系统超温工况提供足够保护的局限性。在调研规范及行业经验的基础上,提出设置降压系统来处理火灾高温工况的方法,实时模拟泄放过程中流体的压力、温度、流量等参数随时间的动态响应过程,计算出限流孔板的喉径面积。分析结果表明,对于储存超临界流体、气体或盛有高沸点液体的容器的工艺系统,发生火灾时应考虑借助水喷淋、降压系统等保护措施;采用动态模拟法可实时模拟热力学参数随泄放时间的变化,其更符合流体的实际泄放工况,同时准确计算出经济合理的限流孔板喉径面积。     

HIPS在降低烷基化装置泄放量中的应用

通过计算分析,在硫酸法烷基化装置中的脱异丁烷塔使用HIPS,通过在蒸汽重沸器入口蒸汽管线设置联锁切断阀,脱异丁烷塔顶压力高高切断重沸器入口蒸汽,从而消除出口阀关闭、塔顶压力控制阀故障、塔顶回流泵动力故障3种泄放工况下的加热负荷,使得脱异丁烷塔泄放工况仅为火灾工况,最终计算泄放量从最大泄放工况的246 396 kg/h降低到4 724 kg/h,进一步降低装置的泄放量。脱异丁烷塔顶的压力变送器设置需要进行SIL等级计算。同时对HIPS的设置提出了相应的建议。     

基于动态模拟的精馏塔安全阀泄放工况分析

采用Aspen Hysys流程模拟软件,对精馏塔系统中火灾、冷凝器冷媒切断和停电3种安全阀泄放工况进行动态模拟计算,分析了安全阀泄放量和开启情况、塔釜液位及塔内组成随时间的变化等,为制定应急处理预案和设置控制连锁提供更为充分的设计依据。实验结果表明,火灾工况的安全阀起跳时间和泄放量受暴露在火灾中的润湿面积影响很大,应及时采取泄压措施避免安全阀起跳,同时在塔釜附近增加喷淋装置以降低塔釜温度,有效抑制塔压降急剧升高的情况;冷凝器冷媒切断工况泄放时间最短,瞬时泄放量最大,应及时切断塔釜再沸器热源,并设置超压连锁控制,将产品气泄放至燃料气管网或火炬可有效避免安全阀起跳;停电工况塔釜温度上升速度最快,塔釜轻组分下降速度更快,泄放时间最短,应及时切断塔釜再沸器热源,并在塔顶回流罐引入高液位报警装置,从而及时切断冷媒,并设置超压连锁控制。