Pilootjuhitavate ohutuslahutusklappide insenerirakenduste analüüs süsivodorühma (HC) gaasiteenuses

Lühikokkuvõte

Süsivesinikugaas (HC-gaas) on levinud ohtlik keskkond, mida kasutatakse laialdaselt maagaasi töötlemisel, petrokeemilises rafineerimisel ja gaasitranspordi tööstuses; selle iseloomustavad põletatavus, plahvatusoht ja range nõue lekkevaba tihenduse kohta. Tavalised vedruga juhitavad turvaväljavooluklapid ei suuda tagada pidevalt tihedat tihendust ja stabiilset väljavoolu toimet töötingimustes, kus rõhk on väga kitsas, tagarõhk on kõrge ja väljavooluhulk suur. Usaldusväärne kõrgtehniline üleõhurõhu kaitse seade – juhtklappiga turvaväljavooluklapp (POSRV) – on eriliselt loodud keerukatele HC-gaasi töötingimustele. Väljatöötatud tehniliste andmete põhjal Bintulu lisagaasumüügi rajatise (BAGSF) projektist kui põhiline näide kirjeldab antud artikkel süstemaatiliselt juhtklappiga turvaväljavooluklappide valikukriteeriume, põhitehnilisi eeliseid, rakendatavaid töötingimusi ja standardseid suuruste määramise spetsifikatsioone HC-gaasi kasutamiseks. Selle analüüsi põhjal, mis vastab rahvusvahelistele standarditele API 520 ja ASME Section VIII, saavad protsessiinsenerid ja kõrgema taseme ostuprotsessi spetsialistid autoriteetseid tehnilisi viiteid globaalsete petrokeemiliste projektide jaoks.

1. Sissejuhatus

Üleõhukaitse on kriitiline lõplik ohutusbarrier pressuriseeritud süsivesinikugaasiprotsessisüsteemidele. Isegi väike sisemine turvaventilite lekkimine võib põhjustada pidevat süsivesinikugaasi kaotust, suurendada tule- ja plahvatusohtu ning viia globaalsete fugitiivsete heitmete regulatsioonidega mittekooskõlas oleku tekkeni.

Põhjustatud oma iseloomulikest mehaanilistest piirangutest on spetsiaalselt kokkupressitud turvaväljavooluklappide puhul märgatav istmikulekke, kui töörõhk läheneb seadistatud rõhule. Samuti on nende väljavooluvõime ja avamise täpsus väga tundlikud allavoolu tagasrõhu mõjule. Pilotjuhitavad turvaväljavooluklapid kasutavad aga eraldatud konstruktsioonilahendust, eraldades rõhuanduri ja peaklapi aktiveerimise sõltumatu pilotjuhtseadmega. See unikaalne konstruktsioon tagab ultra-tiheda sulgemisjõudluse, täieliku vastupidavuse tagasrõhule ning stabiilse kõrgvoolu väljavooluvõime, mistõttu on POSRV-d optimaalne üleõhukaitse lahendus keerukates ja nõudvates süsivesinikuga (HC) gaasi töötingimustes naftakeemiatööstuses ja maagaasiobjektides.

Artikkel põhineb BAGSF varu torujuhtme kaitseks mõeldud juhtimisventiili (POS RV) autentsetel P&ID- ja protsessi projekteerimisandmetel (joonis nr 05-BAGSF-B-1007-1) ning teeb sügavat inseneranalüüsi ning kokkuvõtte üldkehtivatest POSRV-de valikupõhimõtetest süsivesinikugaasurahulike tööstusliku kasutamise jaoks.

2. Projektis kehtivad töötingimused ja põhiprojekteerimisparameetrid

Juhtimisventiil on paigaldatud BAGSF varutorujuhtmele ABF PSV-le, tagades BIF protsessiüksuse ülemaagukaitse BAGSF gaasitöötlemisjaamas. Alljärgnevalt on täielikult esitatud projekteerimisparameetrid, sealhulgas rõhk, temperatuur, reliefmahutavus, tagarõhk ja juhtimisstruktuur.

2.1 Rõhuolud: kitsa piiri kõrgrõhutöö

Selle töörežiimi oluline inseneritehniline omadus on väga kitsas survevahe: maksimaalse töösurve ja seadistussurve vaheline vahe on vaid 2,8 barg, mis moodustab ainult 4,4% seadistussurvest. Sellistes kitsa vahega kõrgsurvelistes töötingimustes teevad vedruga juhitavad ventiilid pidevalt mikrolekeid juba palju enne seadistussurve saavutamist. Võrdluseks säilitavad Xiazhao pilotjuhitavad ohutusventiilid null nähtavat lekemist kuni 97% seadistussurvest, välistades tõhusalt süsivesinikugaaside (HC) lekemise ohtu ning lahendades tavaliste ohutusventiilide ühise tihendusprobleemi pikaajalisel pidevtööl.

2,2 Temperatuuri konstrueerimispiirkond

• Pidev töötemperatuur: 28,48 °C

• Maksimaalne projekteeritud temperatuur: 93 °C

• Miinimumne projekteeritud temperatuur: –20 °C

See temperatuurivahemik kuulub mõõduka keskmise temperatuuriga kasutuspiirkonda. Standardse süsinikterase ventiilikorpuse ja roostevabast terasest sisemise trimmiga ning fluoropoliimeerist pehmete tihendustega kombinatsioon rahuldab täielikult antud projektile esitatavaid nõudeid korrosioonikindluse ja madalate temperatuuride tingitava kõvaduse vältimise osas.

2.3 Reliefmahtude arvutamine ja avause suuruse määramine (auru valitsev juhtum A)

Kõik voolu arvutused vastavad rangelt API 520 Osa I-s määratletud reaalgaside suuruse määramise kriteeriumidele süsivesinikauurude rakendustes.

Tegelikult valitud ava pindala ületab teoreetilist minimaalset nõuet 27,7%-lt, reserveerides piisavalt insenerlikku turvalisusmarginaali ootamatute rõhutõusudega toimetulekuks. HC-gaasi aurude täpse mõõtmise jaoks tuleb arvesse võtta molekulaarmassi, kompressiivsustegurit ja adiabaatilist laienemistegurit ning vältida ideaalgasuga lihtsustamisest tulenevat liiga väikest mõõdist.

2.4 Ehitatud tagasurvu töötingimus

Kogu ülekanne tagasurve väärtus ventiili väljapoolses otsas on 10,54 bar(g), mis vastab 16,5 % ventiili seadistatud rõhule.

Tavapäraste vedruga ohutusventiilide puhul toimub allavoolu suunas tekkiv tagasurve vedru eelkoormuse vastu, mille tõttu muutub tegelik avamisrõhk ja väheneb reliefvoolu võimsus. Selle vastandina registreerib POSRV-de pilootjuhtimissüsteem ainult ülekanne protsessirõhku ja isoleerib täielikult allavoolu suunas tekkiva tagasurve häiremõju. Selle avamistäpsus ja täisvoolu jõudlus jäävad stabiilseks tagasurve kõikumiste suhtes, mis ongi selle kõrgtagasurvelise torujuhtme projektis pilootjuhitavate ohutusventiilide kasutamise peamine põhjus.

2.5 Konstruktsiooniline konfiguratsioon: mittevoolav pop-tegevusega pilootkonstruktsioon

Ventiiil on konfigureeritud pilootjuhitava pop-tegevusega mittevoolava pilootkonstruktsiooniga, mis pakub sihipäraseid eeliseid HC-gaasidega keskkonnas:

• Mittevoolav juhtimiskonstruktsioon: Tavaliste töötingimuste korral ei liigu juhtimiskambris pidevalt protsessi keskkonda. See takistab tõhusalt juhtimiskanalite ummistumist tahketele saasteainetele, raske hüdrokarbooni kondensaadile ja loodusliku maagaasi jääkidele.

• Kiire avumisomadus: klapp saavutab täieliku hetkelise tõstmise kohe pärast seadistatud rõhu saavutamist, mis võimaldab kiiret rõhu vähendamist äärmuslikel ülerõhukorral.

• Kõrgelt tundlik rõhutundlikkus: juhtimisseade reageerib kiiresti väikestele rõhukõikumistele sisendrõhul, takistades protsessi mahutite ja torude rõhu kogunemist.

3. POSRV-de peamised tehnilised eelised süsivesinikugaasidega töötamisel

3.1 Ülihermetiline sulgemine kitsa rõhumarginaaliga kõrgsurvetoimingute jaoks

Kuna Xiazhao pilottoimeliste turvaventilite maksimaalse töösurve ja seadistatud surve vahel on vaid 4,4% rõhukärgus, on nende lekkekiirus enne aktiveerumist alla 0,01 mulli minutis süsivesinikuga (HC) gaasitöötluse puhul, saavutades seega tööstuses juhtiva tiheda sulgemise jõudluse. Võrdluseks põhjustavad vedruga turvaventilid identsete töötingimuste korral selget põhjustatud lekkimist. Süttivate HC-gaasikeste puhul viib pikaajaline mikrolekkimine majandliku kaotsamise, potentsiaalsete ohutusohude ja rahvusvaheliste põhjustatud heitkoguste standardite rikkumiseni.

3.2 Täielik immuunsus muutuvale tagasurvelle

Kas tegemist on stabiilse staatilise tagasurumisega või paralleelsete klappide avamisel tekkiva kõigutuva dünaamilise tagasurumisega, siis juhtklappudega ohutusklappide iseseisev juhtsurve andur üleliialdab allavoolu poole asetseva rõhu mõju. See tagab väikese seadistatud rõhu kõrvalekaldumise ja nullvoolu languse, mistõttu sobib see kõrgtagasurumisele vastupidav ohutusklapp keerukate gaasitöötlemisjaamades laialdaselt kasutatavates ventilaatorite peaga süsteemides.

3.3 Ülitugev suure vooluhulga leevendusvõime

Pistiku tüüpi peaklapi konstruktsiooniga POSRV-d pakuvad sama nimetussisendi suurusega vedruklappidest suurema efektiivse väljavoolu pindala, mis tagab ülitugeva suure vooluhulga leevendusvõime suurte mahutavusega süsivesinikuga (HC) gaasisüsteemide jaoks. Selle projektiga seotud suure vooluhulga nõudlus – 181 300 kg/h süsivesinikuga (HC) gaasi aur – rahuldab standardne P-ava juhtklappudega ohutusklapp täielikult suuruse nõuetele ilma liialdatud klappkehadeta või keerukate mitmeklappide paralleelsete konfiguratsioonideta.

3.4 Kohandatav korrosioonikindlus ja kulumiskindlus

Sobib happelise gaasi, niiske süsivesiniku ja korrosiivsete tööstuslike keskkondade jaoks; Xiazhao ventiil toetab kohandatavaid sisemisi trimmaterjale (316L roostevabast terasest, Monel ja Hastelloy) ning premium korrosioonikaitsekattematerjalide süsteeme. BAGSF-projekt on liigitatud C3-taseme mõõdukaks tööstuslikuks korrosioonikeskkonnaks ja kasutab ventiili pika eluea ja pikaajalise usaldusväärse töö tagamiseks tugevaid epoksi välimisi katteid ning roostevabast terasest niiskesse keskkonda puutuvaid osi.

4. Tüüpilised tööstuslikud rakendusskenaariumid

BAGSF insenerilahendusega kinnitatud POSRV-d on eelistatud üleõhurakenduste kaitse lahendused kõigis süsivesinikugaaside töötlemise seadmetes, hõlmates järgmisi põhiskenaariume:

4.1 Loodusgasi töötlemisjaamad

Pilootjuhitavad turvaventilid on laialdaselt kasutusel maagaasi töötlemistehastes niiskuse eemaldamiseks, amiinidega desulfiirumiseks, fraktsioneerimisüksustes ja kompressorijaamades. Mitteummistuv ja mittevoolav pilootkonstruktsioon ning stabiilne tihendusomadus sobivad täielikult puhastamata maagaasi keskkonda ja karmidesse gaasitöötlemise ekspluatatsioonitingimustesse.

4.2 Rafineerimis- ja petrokeemilised kompleksid

Rafineerimis- ja petrokeemilistes kompleksides teenivad kõrgtehnilised POSRV-d oluliste petrokeemiliste turvaventilidena üleõhukaitseks süsivesinikugaasiprodukti torujuhtmete, katalüütilise krakisüsteemi, hüdrotöötlemise, reformimise ja destilleerimise protsessiüksuste reaktorite väljundites ja vahepuhvermahutites.

4.3 Gaasikompressioon- ja -transpordisüsteemid

Sobivad ideaalselt tagasivoolu ja väljavoolu torujuhtmetele pöörlevate ja tsentrifugaalsete kompressorite jaoks, pika teepikkusega gaasitranspordi peatorujuhtmetele ning jaamade ümberlülitusreserveeritud torujuhtmetele, vastavad kõrgsurvelistele ja suurte vooluhulkade nõudmistele.

4.4 Kõrgsurveline süsivesinikugaasi mahutamise seadmed

Optimeeritud rõhuklaaside jaoks, mille projekteeritud rõhk on üle 50 barg, kus null-leke pikaajaliseks tööks on kohustuslik, kuna töörežiimi rõhukõrguste vahemik on kitsas.

5. Kriitiline suuruse määramise ja valiku kontrollnimekiri HC-gaasipõhiste POSRV-de jaoks

Kõik juhtventiiliga ohutusventiilide suuruse määramine, materjalivalik ja disainispecifikatsioonid vastavad rangelt rahvusvahelistele tööstusstandarditele, sealhulgas API 520, API 526 ja ASME Section VIII Div.1, tagades standardiseeritud ja usaldusväärse üleõhukaitse kõigis HC-gaasidega töötingimustes.

6. Järeldus

HC-gaaside töötingimustes, kus rõhuvaru on väike, tagarõhk kõrge ja vabanemisvooluhulk suur, annavad juhtventiiliga ohutusvabanemisventiilid palju parema tulemuse kui tavapärased vedrukoormatud ventiilid tiheduse, aktiveerumisstabiilsuse ja väljavooluvõimsuse osas. BAGSF-projekti väliandmed näitavad selgelt POSRV-de asendamatuid insenerieeliseid kui professionaalsed HC-gaaside rõhuvabanemisventiilid süsivesinikugaaside rasketes kasutustingimustes.

Laias ulatuses kasutatav maagaasi töötlemise, nafta rafineerimise, petrokeemiliste toodete tootmise ja pika kaugusega gaasiülekande valdkonnas; täpselt spetsifitseeritud POSRV-d vähendavad tõhusalt lekkeid, vähendavad keskkonna kaotust ja tagavad protsessiühenduste stabiilsa pika tsükliga töö, olles olulised turvaseadmed rõhuga süsivesinikugaaside süsteemidele.

Shanghai Xiazhao Valve keskendub süsivesinikugaaside, happeliste keskkondade ja kõrgtagasurvu raskete töötingimuste jaoks mõeldud juhtivventiiliga turvaväljapuhkumisventiilide (pilot-operated safety relief valves) teadusuuringutele ja kohandatud tootearendusele. Pakume globaalsetele protsessiinseneridele ja kõrgtasemelistele ostujuhtidele täielikku tsükli professionaalset tehnilist teenust, sealhulgas protsessitingimuste hindamist, API 520 standardi kohast suuruse arvutamist, kohandatud materjalide sobitamist ja paigaldusjuhiseid kohapeal, pakkudes kohandatud turvaventiililahendeid erinevatele gaasi- ja petrokeemilistele projektidele.

Märkus: Kõik käesolevas artiklis esitatud andmed pärinevad tegelikest välisriikide gaasitööstuse ehitusprojektidest ja on mõeldud ainult tehniliseks teatmiseks. Lõpliku ventiili valiku, suuruse määramise ja projekteerimise peab kinnitama klientide ametliku projekteerimisaluse dokumentide kohaselt.

SEO põhiklahvsõnad: juhtventiiliga ohturünnakuklapp, juhtventiiliga ohturünnakuklapp süsivesinikgaasile, süsivesinikgaasi rõhuallavahetuse klapp, API 520 ohkurünnakuklappe suuruse määramine, kõrga tagarõhuga ohkurünnakuklapp, tihedalt sulguv juhtventiiliga ohkurünnakuklapp, loodusliku gaasi töötlemisejaama üleõhkumise kaitse, petrokeemilise tööstuse ohkurünnakuklapid, vedru- vs juhtventiiliga ohkurünnakuklapid, fugitiivsed heitmed