BOG壓縮機入口分液罐積液分析

摘 要：BOG壓縮機入口分液罐與低壓排凈罐一直處于連通狀態，正常工況下不會產生積液，但實際運行中在某些特定工況下會有積液現象產生。本文結合LNG組分、工藝條件以及通過Antoine公式和分壓定律計算出各組分在不同溫度下的飽和蒸氣壓及各組分分壓，對發生積液的工況進行了分析，并得出了積液的組分。

關鍵詞：壓縮機;分液罐;積液

接收站日常運行過程中，由于大氣與儲罐和工藝管線內低溫LNG的熱傳導、設備運轉產熱、卸船操作等會產生一定量的BOG氣體，其中可能會夾雜一些小霧滴。由于液體具有不易壓縮性，為了防止BOG氣體內攜帶的小液滴進入壓縮機氣缸發生液擊現象沖擊壓縮機氣閥閥片，造成閥片等部件的損壞，甚至最嚴重的后果是可能造成壓縮機壓縮部分永久性損壞。為防止液擊現象的發生，需在壓縮機入口設置分液罐用于分離BOG氣體中夾雜的小霧滴。一般采用多臺壓縮機公用一臺入口分液罐的方式。

1 入口分液罐簡介

BOG壓縮機入口分液罐是柱型筒體體積為12.5m3低壓壓力容器。內部有折流板和捕霧器組成，結構相對簡單。BOG氣體由BOG總管進入壓縮機入口分液罐，由于分液罐體積較大氣體進入后流速降低，氣體中夾帶的部分小霧滴在重力作用下沉降下來，部分未沉降的霧滴在隨氣體向上流動時則被捕霧器捕獲。

分液罐液位測量采用的是差壓式液位計，此液位計需先根據流體靜力學測出液體壓力再轉化液位，精確度不高，并且液位計負壓端與正壓端通過較長的不銹鋼引壓管與分液罐頂部與底部連接。

2 LNG組分及各組分飽和蒸氣壓計算

LNG接收站接收的LNG來自不同國家和地區，每一船的LNG組分各不相同，常見典型LNG組分見下表1。

可通過Antoine公式（1）和氣體分壓定律（2）計算LNG組分在不同溫度下各組分的飽和蒸氣壓。

lgP=A-B/（t+C）（1）

（1）式中，P：物質的蒸氣壓，毫米汞柱，1mm汞柱=133.3Pa;t：溫度，℃;A、B、C：不同溫度下常數。

Pi/P=xi（2）

（2）式中，P：混合氣體壓力;Pi：組分i分壓;xi：組分i的物質的量或摩爾數。

根據（1）式可計算出LNG各組分飽和蒸氣壓，計算值見下表2。

3 入口分液罐積液原因分析

儲存在LNG儲罐中的LNG溫度在160℃，從表2數據中可以看出此溫度下丙烷、丁烷、戊烷飽和蒸氣壓極低，說明BOG總管內主要以甲烷為主還伴有少量乙烷，不存在重烴組分，即在LNG正常外輸工況下入口分液罐不會有積液，但實際運行中在以下幾種工況會有積液現象產生。

3.1 LNG儲罐預冷

LNG儲罐預冷時預冷速度需控制在2～3℃/h[1]，罐壓控制在7～10kPa，儲罐完全預冷完成需要大約60h左右。預冷初期儲罐溫度幾乎等于外界環境溫度，預冷所需LNG流量較低進入儲罐內的LNG完全氣化，這部分氣體所攜帶的重組分氣體與BOG管道內低溫氣體（-140～-145℃）相互換熱后（溫度大約-130℃左右）部分重烴組分被冷凝析出，進入壓縮機入口分液罐后氣液分離。隨著預冷時間增加儲罐內溫度不斷降低，當溫度降到-63℃預冷儲罐的LNG不能完全氣化開始有戊烷析出，此時預冷儲罐的LNG流量需要緩慢增加，當儲罐溫度達到-135℃左右時丙烷開始析出此時LNG流量達到最大值，預冷儲罐的LNG重烴組分大量析出，其中很大一部分被BOG氣體帶入入口分液罐，造成分液罐液位不斷上漲。

3.2 卸料工況

LNG卸料時為防止儲罐內LNG分層，需根據船艙與儲罐內LNG密度差異選擇不同卸料方式。船艙內LNG密度大于儲罐內LNG密度時選擇上進液方式，此進液方式會造成從上進液管線進入儲罐的LNG閃蒸產生大量小霧滴，罐壓快速上升。為了控制罐壓會提升壓縮機負荷，同時為了維持船艙壓力保證全速卸料會啟動回流鼓風機對船艙補氣，儲罐內大量閃蒸氣被抽出的同時帶出大量小霧滴，這些小霧滴在進入入口分液罐后被捕獲產生氣液分離造成分液罐積液。通過觀察分液罐在卸船期間的液位曲線，液位開始上升時正是全速卸料啟動回流鼓風機之后，在卸料減速停止回流鼓風機后分液罐液位也開始緩慢停止上升。

3.3 放空管線閥門問題

為防止液相LNG管線發生超壓造成管線或設備損壞，接收站液相管線設有大量PSV、TRV以及放空閥用于放空泄壓至BOG管線。在這些閥門存在存在內漏或者誤操作的情況下，液相管線內LNG會不斷放空至BOG管線進入入口分液罐，導致分液罐積液。發生此類情況時可以觀察到入口分液罐BOG氣體溫度在非卸船工況下產生明顯下降，并且放空管線沒有安裝保冷層，在現場排查時可以看到泄漏的放空管線有明顯的結霜。

3.4 分液罐引壓管進液

實際運行過程中BOG氣體在流經入口分液罐時，夾帶的小霧滴會進入分液罐液位計引壓管并在引壓管內部凝聚，液位計正負壓端產生壓力差。此情況下分液罐液位曲線如圖1。

從圖1可以看出液位計引壓管進液后液位計示數呈階躍式上升，實際分液罐內并未積液，隨著引壓管內積液緩慢氣化液位計示數逐漸恢復正常。

4 結論及建議

①由于BOG壓縮機入口分液罐液位設有高高聯鎖值，為防止發生壓縮機跳車事件對工藝系統的平穩運行造成影響，發生積液現象時應及時找出原因;

②通過多次對入口分液罐進行排液取樣分析，發現分液罐內液體成分主要丙烷、丁烷、戊烷;

③設備隔離及管線隔離吹掃過程中可能會向BOG管線放空泄壓（例如高壓泵隔離吹掃），操作完成要逐步檢查泄壓閥是否關閉;

④日常巡檢中要確保入口分液罐與低壓排凈罐之間手閥處于完全打開狀態，保證分液罐如果產生積液可實時排入低壓排凈罐。

參考文獻：

[1]趙秀娟.江蘇LNG接收站二期LNG儲罐冷卻實踐[J].油氣儲運，2014，33（zl）：06-09.

作者簡介：

李云（1987- ），男，河北定州人，學歷：大專，助理工程師，工作單位：中石油江蘇液化天然氣有限公司，從事生產運行工作。