[發明專利]一種氣態乙烷管道停輸再啟動系統及方法

有效

• 申請號: 201811404838.1
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109357163B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 陳俊文;諶貴宇;李國軍;湯曉勇;繆暉;邊云燕;祝疆;余洋;王曉玉;代卿;張雙蕾;郭翔宇;彭洋;姜煒;楊軼;楊帆;郭艷林;王磊
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: F17D1/04
• 分類號: F17D1/04;F17D3/01;F17D5/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發明公開了一種氣態乙烷管道停輸再啟動系統及方法，系統包括干線起點閥組及溫度壓力流量檢測系統，干線末端閥組及溫度壓力流量檢測系統，和干線末端旁路閥組、伴熱管路系統。本發明可滿足：1)乙烷管道提高運行壓力，允許停輸時管道形成液態乙烷，減小管徑；2)再啟動過程中，在上游進入氣態乙烷時，通過旁通排出乙烷，以控制乙烷氣體排量，實現新入乙烷與積存乙烷換熱，并通過小量降低管道壓力，緩慢汽化積存液態乙烷；3)再啟動過程中，通過旁通不銹鋼閥組和伴熱系統，避免節流后乙烷對管道系統產生低溫影響，亦在一定程度提高其溫度，避免節流后乙烷對下游系統產生低溫影響；4)再啟動過程中，啟動過程的連續排出的乙烷可進入下游系統。

技術領域

本發明涉及一種氣態乙烷管道停輸再啟動系統及方法。

背景技術

近年來，乙烯市場需求逐漸旺盛，傳統原材料石腦油無法及時滿足，而乙烷亦是較好的乙烯原料，因此煉廠對乙烷需求較大。隨著美國頁巖氣革命到來，大量乙烷提取后可出口并供應煉廠；同時，國內輕烴回收工藝日益成熟，自產乙烷也可補充煉廠原料缺口。因此，配套建設從乙烷源頭至煉廠的乙烷輸送管道需求巨大。乙烷產品作為天然氣附屬產品中摩爾質量較輕的一類，飽和蒸氣壓較高，臨界溫度約為32℃，臨界壓力約為4.5MPa，因此有條件以氣相或液相狀態進行輸送，且相變條件與常規操作條件較為接近，某些工況下，若考慮不全，容易發生意外相變。由于氣態乙烷管道操作壓力低于液態乙烷管道，采用氣相輸送的方式在安全敏感地區具有相對的可靠性。氣態乙烷若操作壓力過高，則管道在停輸后，管道中介質易因環境條件作用而液化，形成液態乙烷(部分)。再啟動時，由于液態乙烷在汽化過程中將大量吸熱，且氣態乙烷在控制閥節流后溫降較大，由此均可能引起較為嚴重的低溫問題；另外，停輸后整體溫度降低后，常規再啟動過程中的升壓將可能進一步加劇液化，造成系統壓力無法正常建立，影響再啟動實施。因此，需考慮合適的方式，在平衡經濟與性能后，保證氣態乙烷管道停輸安全性。

目前，為避免氣態乙烷停輸再啟動的低溫情況，考慮采取的方式包括：1、采用低壓輸送模式，控制任何操作溫度下的管道壓力低于最低環境溫度下的露點壓力，保證介質始終處于氣相，從根本上避免出現液相；2、采用高壓輸送方式，在停輸時采用泄壓的方式降低管道壓力，保證管道壓力低于最低環境溫度下的露點壓力介質始終處于氣相。這兩種方式雖然可以避免停輸過程中管道內形成液態乙烷，但存在一定的不足：第1種方式中，采用低壓輸送方式的管道，在相同輸量下，為保證速度范圍合理，必然放大存在管徑較大的問題，增大了管道投資；第2種方式中，停輸時泄壓不僅浪費了一定的乙烷產品，在再啟動過程中充入介質后，管道壓力升高，也容易生成液態乙烷，從而引起低溫問題。因此，需要進一步考慮再啟動過程中的相態控制方法，兼顧經濟性與科學性。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種氣態乙烷管道停輸再啟動系統及方法，旨在進一步完善氣態乙烷管道輸送技術，補充氣態乙烷停輸后部分液化的再啟動技術。本發明基于停輸后管道內液態乙烷汽化放熱規律，結合氣態介質管道再啟動常規方案，從管道壓力控制、流體內部換熱和低溫流體加熱等方面考慮，采取管道內溫度預測監控、管道末端壓力控制、管道起點置換量控制等方案，實現乙烷管道停輸再啟動過程中，積存的液態乙烷微降壓-升溫汽化和管道出口低溫氣態乙烷的節流溫度控制，并利用引入的氣態乙烷逐漸建立溫度場和壓力場，保證干線管道和下游站場管道、設備安全，并進一步支撐氣態乙烷管道輸送技術。

本發明所采用的技術方案是：一種氣態乙烷管道停輸再啟動系統，包括干線起點閥組及溫度壓力流量檢測系統，干線末端閥組及溫度壓力流量檢測系統，和干線末端旁路閥組、伴熱管路系統；其中：

所述干線起點閥組及溫度壓力檢測系統包括在干線上依次設置的上游干線球閥、上游干線旁通調節閥、流量變送器102、溫度變送器103、壓力變送器104，以及安裝于沿線站場的溫度變送器和壓力變送器，所述流量變送器102、溫度變送器103和壓力變送器104分別通過數據線與邏輯控制系統連接；