海洋平台压力容器安全阀最大泄放量的确定.pdf

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1、第42卷第3期2013年06月船海工程SHIP＆0CEANENGINEERINGV01．42No．3Jun．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．03．049海洋平台压力容器安全阀最大泄放量的确定刘茜1，李春磊2(1．胜利石油管理局科技处，山东东营257001；2．胜利油田胜利勘察设计研究院，山东东营257026)摘要：为了合理确定海洋平台压力容器安全阀的尺寸，采用图解法、HYSYS动态模拟和静态模拟方法对埕岛中心三号平台三相分离器的安全阀在火灾工况下的最大泄放量、气

2、体相对分子量、绝热指数和泄放温度、安全阀泄放面积等关键参数进行模拟计算，对结果进行对比分析，探讨最大泄放理的计算方法。关键词：海洋平台；压力容器；安全阀；最大泄放量中图分类号：U674．38文献标志码：A文章编号：1671-7953(2013)03-0182-03压力容器在事故工况下最大泄放量是安全阀选型的关键参数，通常情况下，容器出VI堵塞工况和火灾工况引起的安全阀泄放量往往达到最大值。对于容器出口堵塞工况，安全阀所需要的泄放量等于入口流体的流量。而在火灾工况下，对于像原油这样的多组分物质，其最大泄放量

3、的计算相当复杂。本文结合埕岛油田中心三号平台三相分离器的安全阀计算，探讨安全阀在火灾工况下最大泄放量的计算方法。1火灾工况最大泄放量的计算方法1．1图解法火灾工况下，安全阀的最大泄放量可以利用式(1)¨o进行计算。形：!主三塑圣丝竺⋯日-、⋯式中：卜环境系数，在不保温的情况取1．0；当保温层厚度为30mm时，取O．4；当保温层厚度为50mm时，取0．3；当保温层厚度为80mm时，取0．2；当保温层厚度大于100mm，取0．1；A——沾湿面积，按容器内液位高度等于正常液位的沾湿面积考虑，m2；日J——液体的

4、汽化潜热，kJ／kg。图解法的关键在于汽化潜热日l的确定。采收稿日期：2012—12—04修回日期：2012—12—18第一作者简介：刘茜(1973一)，女，大学，工程师研究方向：油气田地面工程科研管理E-mall-t—lichunlei．slyt@sinopec．tom182用图解法查取如异构烃、芳香烃和环烷烃混合物的汽化潜热的图，利用计算的泄放温度和泄放压力就可以从图中查出潜热旧1。1．2HYSYS动态模拟法利用HYSYS软件动态模拟分离器在火灾工况下的整个泄放过程，大致步骤如下。1)在HYSYS中建

5、立起压力容器泄压模型，利用调节阀来模拟安全阀泄放。2)根据实际情况，设定好容器、阀门以及物流的各种参数值，利用HYSYS中的电子表格计算火灾输入热量并加给容器。3)在动态分析图表中加入容器出口气体的质量流量、绝热指数、压缩因子、相对分子量、泄放压力、泄放温度等参数，然后运行模型，查看这些参数随时间的变化关系。4)选取容器出口气体最大泄放流量以及该流量对应的气体温度、压缩因子、绝热指数、分子量等参数作为安全阀泄放面积的计算基础参数。HYSYS动态模型见图1。图1HYSYS动态模型1．3ItYSYS静态模拟法

6、使用HYSYS软件进行静态模拟的基本思路是控制进入分离器的油、气、水的总容积为实际使用容器的容积，计算出加热的热量，并将热量加给容器。然后给定一个时间段(如10min)，此时可■鲫海洋平台压力容器安全阀最大泄放量的确定——刘茜，李春磊以得出从容器泄放出的气体量，依次类推，可以计算出以后无数个10min内泄放出的气体量，选在10min内泄放气体体积最多的一段，再分成更小的时间段(如1min)求出最大值，即认为1min内的平均值为安全阀的最大泄放量。HYSYS静态模型见图2。．．“m^．m矗OU—t3：i-。

7、t4OU’l?飘≯驴引毋。，锕。嚣洳-。铷掣*～‘‘：一：‘2～(一-2-2～i-一2-52C一-2-2-2图2HYSYS静态模型2安全阀火灾工况下最大泄放量2．1计算基础数据1)胜利油田埕岛中心三号平台三相分离器为卧式，直径4m，长度16nl，容积200m3，分离器中正常操作液位2m，操作压力350kPa，操作温度为40℃，安全阀设定压力为700kPa。2)平台原油的基本物性见表1。表1原油基本物性表参量数值密度(20℃)／(kg·m。)凝点／℃开口闪点／℃析蜡点／℃含硫量／％含蛄／％胶质／％沥青质／％

8、乳化油含水／％2．2计算结果分别采用图解法、HYSYS静态模拟法、HYSYS动态模拟法计算安全阀的泄放量，安全阀型号为1．5G2和1．5F2，结果见表2。2．3计算分析1)采用图解法得到的最大泄放量远大于采用HYSYS动态或静态模拟结果，这主要是因为采用图解法求解时，假定分离器中的液体为异构烃、芳香烃以及环状烃或组分分子质量差别不大的烷烃混合物。然而，分离器中实际流体的物性与假定的流体物性有较大的差别。例如，水在泄放压力和泄放