干气制乙苯车间罐区计量交接误差分析

2014-03-24 14:09
当代化工 2014年4期
关键词:乙苯液位计油罐

(中国石油大庆炼化公司, 黑龙江 大庆 163411)

干气制乙苯车间罐区计量交接误差分析

王 东

(中国石油大庆炼化公司, 黑龙江 大庆 163411)

油品计量不仅是企业内部自身经济核算的基础,又是对外购销的财务计算依据,是石油化工企业生产和经营管理的重要内容之一。但是,油品计量从生产到储运、销售等环节不可避免的会出现误差。分析了油罐静态计量系统的准确度影响因素,对干气制乙苯车间罐区的计量交接误差原因进行了探讨。所有影响计量交接准确性的因素都会产生微小的误差,因此就需要了解这些因素,有效的解决和制定控制措施,使整个测量过程的误差减至最小,进一步提高计量准确度。

储油罐;静态;自动计量;交接误差

1 概 述

石油及其产品有液体、气体、固体之分。产品的包装运输、流通环节、经营方式不尽相同。有管道运输、油船(驳)运输、铁路罐车运输、公路汽车运输,还有油听、扁桶、大桶、袋装等包装方式。既有整批发运也有零星销售。因此石油及其产品计量方式也就有所不同。

石油及其产品的计量方法,按油品所处状态来分,有静态计量和动态计量两种[1]。一般来说,人工检尺和衡器属静态计量,流量计属动态计量。按检测方法和计量单位又分为体积法(又称容量法)、重量法(又称衡量法)和体积—重量法三种[1]。

1.1 油品静态计量

储罐油品的计量方法属于静态计量,自动计量系统以油罐作为计量容器,通过安装在罐体上的液位计、差压变送器、平均温度计等配置,测量油品的体积、密度和质量。

目前,油罐自动计量系统根据不同的应用需求,从现场的仪表配置考虑,可分为三种模式:液位计测量法(LTG)、静压测量法(HTG)和混合测量法(HIMS)[2]。

液位计测量法(LTG)是由液位计测量油品油位,然后根据储罐的容积表求得油品体积,再乘以油品密度得出油品质量。系统误差主要来自储罐容积表和温度的估算。由于液位法的质量计量是由油位间接得到的,因此计量精度受到影响。

静压测量法(HTG)是由高精度智能压力变送器直接计算油品质量,对温度影响和系统偏差给予补偿。系统误差主要来自储罐容积表、压力变送器和密度分层的影响,该系统的一个优越性就是可以对油罐进行连续质量测量。

混合测量法(HIMS)实际上是将静压法和液位法集成在一起,提高了整体测量的准确性,是比较完善的油罐自动计量方案。

1.2 油品动态计量

在油品管道上安装流量计的计量方法为动态计量,油品进站下载和油库发油装车系统多采用质量或体积流量计。

动态计量中,流量计按照常用的测量方法,可分为容积式、速度式、压差式和质量流量计等类型。

流量计计量使用方便,不受人为因素影响,在油品交接计量中得到广泛应用并已逐步取代静态计量。

2 油罐静态计量影响因素

2.1 油罐容积误差

油罐容积误差主要来自测量的液位误差和容积表误差。随着现代科技的发展,液位计的仪表精确度已经很高,伺服式液位计和雷达液位计的精确度甚至达到±1 mm以上。但是受仪表安装和测量环境等因素的影响,液位计在实际应用中往往会产生比较大的误差,例如液位计仪表的不完好性和浮顶罐的不可计量区(浮船自身重量产生的影响)[3]。根据储罐检定规程,储罐容积表误差为:容积100~700 m3的储罐,检定不确定度≤0.2%;容积700 m3以上的储罐,检定不确定度≤0.1%[4]。另外,由于油品液体静压力的作用以及罐体材质、罐下土质和施工质量等影响,罐体会出现形变和倾斜现象,产生容积差。

2.2 测量温度误差

油罐内油品温度的分布是不均匀的,据有关资料报道,高为10 m的油罐,罐顶的温度比罐底要高出3 ℃。而测量温度产生的误差总值可以达到0.1%(标准容积)/℃。炼化企业储罐一般采用热电偶(远传至DCS)或罐壁温度计两种方法,测温点距罐底高度小于1.8 m,不能准确反映储罐的平均温度。

2.3 测量密度误差

油罐内油品密度分布一般会出现分层现象,同时与温度有关,导致油品测量采样点不具有代表性,引起误差。另外,油品密度换算公式误差,一般为±0.000 53 g/cm3。

综合以上各个静态计量误差分项,储罐油品计量综合误差一般为±0.34%。

3 车间计量交接误差原因分析

大庆炼化公司干气制乙苯车间罐区共有10个储罐,均为内浮顶立式金属油罐。油罐DCS自动计量系统采用液位计计量法,由光纤液位计直接测出油位,系统根据储罐容积表和人工输入的油品密度,自动得出油品质量。车间乙苯产品由乙苯长输线送至大庆石化公司苯乙烯装置(作为生产原料)或送至我公司的储运厂调合工段(用于调合高辛烷值汽油)[5]。今年以来乙苯价格不断升高,乙苯外销量增加,乙苯通过装车泵装车外销。

由于乙苯装车线上没有设置质量流量计,交接计量以公司储运厂地秤计量为主,辅助车间油罐DCS计量系统,但是两者存在较大误差。以2013年8月3日为例,共计外销11车乙苯,由乙苯罐G-809(Φ11 500×11 760,1 000 m3)输出乙苯。G-809转油前显示油位5.617 m,494.999 t;转油后显示油位1.944 m,163.264 t,G-809的乙苯输出量为331.735 t。在储运厂地秤称量11车乙苯的总量为325.4 t,两者偏差为6.335 t。

车间储罐计量交接误差原因分析如下。

3.1 储罐容积表误差

车间罐区DCS计量系统使用的容积表为2009年5月标定,有效期至2010年5月(2010年申请延期至2013年5月),近年来一直没有重新标定,所以容积表存在较大误差。目前罐区乙苯罐等储罐均有肉眼可以观测到的罐体变形或整体倾斜等情况,这些现象均产生容积差,影响计量准确度。

3.2 测量液位误差

液位测量的主要误差来自安装中罐顶参照高度的不稳定,因为油罐受静压力影响会产生变形,所以引起测量基准点的移位。液位计直接测量的一般是空尺,参照高度的不稳定使计算所得的液位出现较大误差。针对乙苯罐G-809,仅1 cm的油位不确定度就相当于1 m3的油品容积误差,约为0.9 t。另外,DCS自动计量系统是根据测得的油位对应出该油位下的容积。如果油位本身就存在较大误差,就会进一步引起容积的误差,产生误差的叠加。

3.3 密度误差

车间罐区DCS计量系统人工输入的乙苯密度为乙苯标准密度,即在20 ℃,1个标准大气压下的密度。在实际中,即使忽略压力对密度的影响,只考虑温度因素,其产生的误差就相当可观。已知乙苯的标准密度为ρ20=0.866 6 t/m3,查《石油密度温度系数表(γ值表)》得到乙苯的密度温度系数γ =0.000 65,由公式ρt=ρ20-γ*(t-20),得到乙苯在30 ℃时的密度为ρ30=0.860 1 t/m3。因此,当只考虑密度引起的误差时,乙苯温度在30 ℃时,DCS计量系统显示的100 t乙苯,实际质量只有99.2 t。

3.4 地秤误差

装车乙苯在公司储运厂称地秤时,也会存在一定误差。

4 改进措施

2013年的装置检修中,在乙苯装车线上增设定量装车系统,系统由批量控制器、自动调节阀和质量流量计等部分组成,改进了计量手段和控制方式。定量装车系统的设计计量误差为3‰,系统投用后将不再采用储运厂地秤称量,而直接作为交接计量手段。

5 结 论

以上分析了储罐自动计量系统准确度的影响因素,但仍然存在其他的不确定性,即计量误差。在实际工作中,除人为因素之外,计量方法和测量设备都有产生误差的可能,应该采取精度更高的计量方法和测量设备,对误差进行控制[6]。也因为如此,动态计量法在油品精确计量问题上必将逐渐显示出更加强大的优势。

[1]鲍广鸿.油品计量误差分析[J].石油商技,2002,20(5):36-37.

[2]曹伟伟.油罐自动计量系统[J].石油化工自动化,2012,48(2):24-26.

[3]胡庆波.储油罐计量系统误差分析及对策[J].油气田地面工程,2010,29(5):59-60.

[4]刘国胜,高鹏飞.储罐静态计量交接误差原因分析[J].化学工程与装备,2011(6):118.

[5]李岩冰,徐言彪,张鹏飞.干气制乙苯装置的运转[J].炼油设计,1998,28(1):12-15.

[6]翟振鹏.提高油品计量准确性研究[J].科技与企业,2012(15):360.

Analysis on the Custody Transfer Metering Error in Tank Farm of Dry Gas-to-ethylbenzene Plant

WANG Dong
(PetroChina Daqing Refining and Chemical Company, Heilongjiang Daqing 163411, China)

Oil product measurement is the basis not only for enterprise internal accounting, but also for external purchase-sale calculating, it is one of the most important contents of production and operation management in petrochemical enterprises. However, errors of oil product measurement will inevitably exist in the links from production to transportation and sale. In this paper, factors affecting the accuracy of oil-tank static measuring system were analyzed; causes of custody transfer measuring error in dry gas-to-ethylbenzene plant were discussed. Every factor that affects measuring accuracy will cause slight error, so it is necessary to understand all the factors, effectively solve them and develop control measures, in order to minimize the error in overall measuring process.

Oil tanks; Static; Auto measurement; Custody transfer error

TQ 241

: A

: 1671-0460(2014)04-0605-03

2013-09-13

王东(1967-),男,黑龙江大庆人,助理工程师,2010年毕业于吉林大学石油工程专业,研究方向:从事干气制乙苯生产技术工作。E-mail:wangdong-dl@petrochina.com.cn。

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