中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在2025年，阻火器行業(yè)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，尤其是在油田聯(lián)合站等關(guān)鍵領(lǐng)域，阻火器技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用對(duì)于保障安全生產(chǎn)意義重大。原油沉降罐抽氣技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)約半數(shù)油田聯(lián)合站的原油沉降罐上推廣應(yīng)用。該技術(shù)通過(guò)主動(dòng)抽取原油沉降罐內(nèi)部的蒸汽，收集從原油里揮發(fā)出來(lái)的天然氣，實(shí)現(xiàn)天然氣減排。而阻火器作為保障抽氣管路安全的重要設(shè)備，其性能直接影響著抽氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但在實(shí)際應(yīng)用中，阻火器積液?jiǎn)栴}成為制約抽氣生產(chǎn)運(yùn)行的技術(shù)難題。

  一、阻火器的結(jié)構(gòu)與工作原理剖析

  (一)阻火器的結(jié)構(gòu)組成

  阻火器由阻火芯、外殼及附件構(gòu)成。按性能可分為阻爆燃型、阻爆轟型和耐燒型，在原油沉降罐抽氣管路上安裝的通常是阻爆轟型阻火器。其采用圓筒形結(jié)構(gòu)，為達(dá)到與抽氣管路相同的流通截面，阻火芯直徑往往是管道直徑的 2 倍以上。

  (二)阻火器的工作原理

  燃燒火焰的產(chǎn)生和持續(xù)需具備氧氣、高溫和可燃物質(zhì)三個(gè)條件。在輸氣管道內(nèi)條件具備時(shí)，燃燒一旦產(chǎn)生便會(huì)沿管道快速前進(jìn)，甚至產(chǎn)生爆燃。阻火器的作用便是通過(guò)壁面?zhèn)鳠嵝?yīng)和器壁效應(yīng)，消除燃燒所需的高溫條件。阻火芯采用金屬波紋板、多孔板、金屬絲網(wǎng)、平行板、填料等實(shí)現(xiàn)眾多細(xì)小通道，以此達(dá)成壁面?zhèn)鳠嵝?yīng)和器壁效應(yīng)。但正是這些細(xì)小通道，在實(shí)際運(yùn)行中易因各種因素出現(xiàn)積液等問(wèn)題。

  二、原油沉降罐中的氣體揮發(fā)情況

  (一)原油的氣化形式

  原油在沉降罐中的氣化主要包括大呼吸、小呼吸和閃蒸逸出三種類(lèi)型。含水原油進(jìn)入原油沉降罐以及分離的原油和水輸出時(shí)，在新的溫度、壓力環(huán)境下，輕烴組分揮發(fā)，造成基于大呼吸機(jī)理的油品氣化。大氣溫度晝夜變化導(dǎo)致沉降罐內(nèi)原油溫度變化，引起輕烴組分氣化，形成基于小呼吸的油品氣化。原油從三相分離器進(jìn)入原油沉降罐時(shí)，壓力突然降低約 0.3MPa，此時(shí)原油處于閃蒸狀態(tài)，溶解在原油里的天然氣逸出。在聯(lián)合站原油沉降罐日常運(yùn)行中，這三種氣化形式可同時(shí)發(fā)生且相互影響。

  (二)水的蒸發(fā)情況

  《2025-2030年中國(guó)阻火器行業(yè)市場(chǎng)調(diào)查研究及投資前景分析報(bào)告》指出，進(jìn)入原油沉降罐的原油含水約 20%，罐內(nèi)溫度在 40 - 70℃，壓力約 500 - 1000Pa，處于相對(duì)密封環(huán)境。從三相分離器初級(jí)分離出的含水原油不斷進(jìn)入，分離出的原油和水又不斷離開(kāi)。在此過(guò)程中，水會(huì)不斷蒸發(fā)，與油蒸汽共存于罐內(nèi)上部空間，形成接近飽和的油蒸汽和水蒸汽環(huán)境。抽氣系統(tǒng)工作時(shí)排放部分蒸汽，促使罐內(nèi)液體不斷蒸發(fā)產(chǎn)生新的油蒸汽和水蒸汽。

  三、阻火器積液的詳細(xì)機(jī)理探究

  (一)天然氣在阻火器內(nèi)的凝析

  對(duì)原油沉降罐氣體進(jìn)行氣相組分測(cè)試分析，采用《SYT 5779 - 2008 石油和沉積有機(jī)質(zhì)烴類(lèi)氣相色譜分析方法》，使用 Agilent7890A 氣相色譜儀，測(cè)試結(jié)果顯示原油沉降罐氣組分復(fù)雜，含有戊烷、己烷、庚烷及以上等可凝析組分。戊烷沸點(diǎn)約 36℃，己烷沸點(diǎn) 68 - 70℃，當(dāng)溫度降低到沸點(diǎn)以下時(shí)，這些氣體就會(huì)凝析成為液體狀態(tài)，為阻火器內(nèi)出現(xiàn)凝析油提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

  (二)水蒸氣在阻火器內(nèi)的凝結(jié)

  在自然環(huán)境中，當(dāng)空氣濕度達(dá)到 100% 時(shí)為飽和濕度，降低溫度，水蒸氣會(huì)凝結(jié)，此時(shí)的溫度為露點(diǎn)。在原油沉降罐中，雖氣相大部分是天然氣，但水的蒸發(fā)與凝結(jié)基本機(jī)理和自然空氣類(lèi)似。通過(guò)公式計(jì)算，當(dāng)原油沉降罐內(nèi)氣相空間溫度為 47.00℃，相對(duì)濕度為 80% 時(shí)，露點(diǎn)為 42.66℃，若抽氣管道、阻火器溫度小于原油沉降罐內(nèi)氣相空間溫度 4.65℃，就會(huì)出現(xiàn)水凝結(jié)現(xiàn)象。抽氣管道為 DN200 的鋼質(zhì)管且無(wú)保溫，管外壁溫度為環(huán)境溫度，氣體在輸送過(guò)程中溫度逐漸下降，尤其是冬季降溫更明顯。阻火器內(nèi)部阻火芯的良好導(dǎo)熱性能使流經(jīng)的氣體溫度進(jìn)一步降低，促使水蒸氣凝結(jié)成水，環(huán)境溫度越低，凝結(jié)出的水越多。

  (三)阻火器中積碳的形成

  在拆洗阻火器時(shí)發(fā)現(xiàn)阻火芯上有黑色積碳，這也是造成阻火器淤堵的物質(zhì)之一。對(duì)其組分分析，檢出正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷等組分。積碳形成的主要原因是原油沉降罐收發(fā)原油過(guò)程中，微量的原油形成細(xì)小液滴懸浮在罐體上部氣相中，被氣流帶到抽氣管道，在阻火芯細(xì)小孔道內(nèi)被不銹鋼表面捕獲，日積月累，重質(zhì)組分沉積形成積碳。

  四、阻火器積液排除技術(shù)及成功應(yīng)用案例

  某聯(lián)合站抽氣系統(tǒng)壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)規(guī)模 3600 Nm3/d，壓縮機(jī)進(jìn)口阻火器水平安裝，然而該阻火器經(jīng)常發(fā)生積液淤堵，每月需拆開(kāi)清洗一次。由于阻火器位置較高，拆卸、安裝不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)，還需停止抽氣系統(tǒng)，導(dǎo)致原油沉降罐內(nèi)部壓力升高，呼吸閥打開(kāi)向大氣排放，造成溫室氣體排放和天然氣浪費(fèi)。

  針對(duì)阻火器積液淤堵和積碳機(jī)理，實(shí)施了技術(shù)改造方案。一是將阻火器豎直安裝，二是在阻火器前端設(shè)置氣液分離器。氣液分離器內(nèi)流速減緩，依靠重力可實(shí)現(xiàn)大部分氣液分離，其中的傘帽和絲網(wǎng)除沫器能夠俘獲液相，進(jìn)一步避免液相通過(guò)。根據(jù)每天約 50 公升的積液量實(shí)測(cè)值，配置了 Pw1.6MPaφ600H = 3300 型氣液分離器，體積 0.75，并配套設(shè)置排污泵，在分離器罐體高液位 0.8m 啟動(dòng)，低液位 0.4 米停止，自動(dòng)啟動(dòng)排污泵排液。為適應(yīng)冬季環(huán)境溫度，防止氣液分離罐沉積的液體結(jié)冰，對(duì)分離器罐體下部設(shè)置保溫層，設(shè)置伴熱帶自動(dòng)加溫。

  經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，抽氣系統(tǒng)管路阻火器豎直安裝并在前端加裝氣液分離系統(tǒng)后，運(yùn)行已超過(guò) 200 天，歷經(jīng)夏、秋和冬季，最低環(huán)境溫度達(dá) - 11℃，阻火器未出現(xiàn)積液淤堵現(xiàn)象，成功解決了技術(shù)瓶頸問(wèn)題。

  在2025年的阻火器行業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，針對(duì)油田聯(lián)合站抽氣管路阻火器積液這一復(fù)雜問(wèn)題，通過(guò)對(duì)阻火器結(jié)構(gòu)、工作原理以及原油沉降罐內(nèi)氣體揮發(fā)情況的深入研究，明確了積液機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地采用阻火器豎直安裝以及前端設(shè)置氣液分離器等技術(shù)手段，有效解決了阻火器積液淤堵問(wèn)題，保障了抽氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這不僅為油田聯(lián)合站的安全生產(chǎn)提供了有力保障，也為阻火器行業(yè)技術(shù)在其他類(lèi)似工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用與拓展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了阻火器行業(yè)技術(shù)在應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況挑戰(zhàn)方面不斷創(chuàng)新與進(jìn)步 。

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