Криогенное хранение и переработка углеводородов представляют собой одну из самых сложных сфер применения технологий измерения расхода. Работая при экстремальных температурах от -116 °C до температуры окружающей среды, предприятия, перерабатывающие сжиженные углеводородные газы (СУГ), нуждаются в прецизионных приборах, способных поддерживать точность измерений в сложных технологических условиях. Современные газоперерабатывающие заводы и криогенные терминалы хранения в значительной степени зависят от передовых решений для измерения расхода, обеспечивающих безопасную эксплуатацию, точный коммерческий учет и оптимальное управление технологическим процессом.
Измерение расхода этана в криогенных условиях представляет собой особую сложность. Работая в жидком состоянии при температурах до -116 °C, этан имеет удельный вес от 552 до 568 кг/м³ и вязкость от 0,18 до 0,22 сП. В зависимости от условий эксплуатации этан переходит из жидкой фазы в паровую, что требует использования расходомеров, способных работать при давлении от 3,57 до 29,1 кг/см² (изб.). Измерение расхода этана критически важно на нефтехимических предприятиях, где этот углеводород служит сырьем для производства этилена.
Измерение расхода пропана в криогенных хранилищах включает мониторинг жидкого пропана при рабочих температурах от -50 °C до +40 °C. Для измерения пропана, имеющего плотность 581–585 кг/м³ в жидкой фазе и вязкость 0,19–0,21 сП, требуются надежные приборы, способные выдерживать расчетное давление до 35,7 кг/см² (изб.). Расходомеры пропана должны работать с различными расходами: от минимальной нагрузки до максимальной производительности 30 800 кг/ч в некоторых случаях, поэтому динамический диапазон регулирования является критически важным критерием выбора.
Измерение расхода углеводородного газа в факельных системах и технологических линиях требует использования технологии термического массового расходомера, способной работать с трубами большого диаметра, до 36 дюймов (91 см). При молекулярной массе от 21,48 до 21,58 и коэффициенте сжимаемости около 0,9887 для этих газовых потоков требуются приборы, обеспечивающие точность измерения при расходе от 0,1 млн стандартных кубических футов в сутки (минимум) до 330 млн стандартных кубических футов в сутки (максимум). Диапазон рабочего давления 87–116 фунтов на кв. дюйм (изб.) и температуры от 86 до 104 °F (от 36 до 40 °C) определяют область применения приборов.
Кориолисовые расходомеры — наилучший выбор для измерения расхода жидкого этана и пропана в криогенных хранилищах. Эти массовые расходомеры измеряют массовый расход напрямую, без необходимости компенсации плотности, что делает их идеальными для коммерческого учета, где требуется точность ±0,05% или выше. Кориолисовый массовый расходомер превосходно подходит для двунаправленного измерения расхода, что критически важно при погрузочно-разгрузочных операциях на складах.
Для установок расходомеров этана и пропана диаметром от 4 до 20 дюймов применяется технология Кориолиса, обеспечивающая надежное измерение при нормальных расходах от 800 м³/ч до 2000 м³/ч в жидкостных условиях и до 65 000 кг/ч в паровых условиях.
Технология термомассовых расходомеров доминирует в измерении расхода углеводородных газов в факельных системах и технологических линиях большого диаметра. Врезные термомассовые расходомеры предлагают экономичные решения для трубопроводов диаметром от 18 до 36 дюймов, где важно поддерживать минимальное падение давления. Эти приборы измеряют массовый расход газа, регистрируя тепловыделение от нагретых датчиков, обеспечивая прямое измерение массы без компенсации давления и температуры.
Для факельных сепараторов, работающих с парами этана и пропана, тепловые массовые расходомеры обеспечивают надежные измерения при давлении, близком к атмосферному (0,1 кг/см²изб.), в диапазоне температур от температуры окружающей среды.
Выбор подходящего расходомера требует тщательной оценки проектных условий и рабочих параметров. Расходомеры этана могут работать при температуре -116 °C, но должны выдерживать проектные температуры от -118 °C до +65 °C и давление до 43,5 кг/см² (изб.) в паровой среде. Аналогично, расходомеры пропана рассчитаны на проектные условия от -52 °C до +115 °C и давление до 35,7 кг/см² (изб.), что требует использования материалов, подходящих для криогенных условий.
Расходомеры, устанавливаемые на предприятиях по переработке углеводородов, должны соответствовать классификации взрывоопасных зон Зоны 1, Газовой группы IIA, T3. Приборы, сертифицированные по ATEX и имеющие класс взрывозащиты Ex 'd', обеспечивают безопасную работу в потенциально взрывоопасных средах. Степень защиты IP 67 обеспечивает необходимую защиту от воздействия окружающей среды, сохраняя при этом целостность прибора.
Современные системы измерения расхода легко интегрируются с распределёнными системами управления (РСУ) благодаря протоколу связи HART. Интеллектуальные датчики обеспечивают аналоговый выход 4–20 мА с наложением цифрового сигнала HART, что обеспечивает удалённую настройку, диагностику и мониторинг. Современные приборы предлагают возможность передачи многопараметрических данных, одновременно предоставляя данные о массовом расходе, плотности, температуре и показаниях сумматора для оптимизации стратегий управления процессами.
Размер расходомера должен соответствовать всему рабочему диапазону, сохраняя при этом точность при нормальных условиях расхода. Кориолисовые массовые расходомеры обычно работают оптимально в диапазоне от 20% до 100% от номинальной производительности, в то время как термальные массовые расходомеры демонстрируют превосходные результаты в более широком диапазоне регулирования. Оценка минимального, нормального и максимального расхода гарантирует, что выбранные приборы сохранят заявленную точность во всем рабочем диапазоне. Здесь мы прилагаем типовую таблицу размеров кориолисового расходомера для измерения расхода этана .
Допустимый перепад давления существенно влияет на выбор расходомера, особенно в системах с гравитационной подачей и в системах с низким давлением. Кориолисовые расходомеры обычно обеспечивают максимальный перепад давления 0,3 кг/см², в то время как тепловые массовые расходомеры практически не ограничивают расход. Понимание гидравлических характеристик системы предотвращает кавитацию в жидкостных системах и обеспечивает необходимое давление на выходе для удовлетворения технологических требований.
Для поддержания точности измерений требуется периодическая калибровка с использованием сертифицированных эталонов. Кориолисовые массовые расходомеры проходят заводскую калибровку с использованием воды или лёгких углеводородов, обеспечивая такие характеристики точности, как линейность, гистерезис и повторяемость. Сертификаты калибровки, документирующие условия испытаний, данные о давлении и проверку диапазона, обеспечивают прослеживаемость для коммерческого учёта.
Выбор подходящей технологии измерения расхода для этана, пропана и углеводородных газов требует всестороннего понимания условий процесса, свойств жидкости и эксплуатационных требований. Кориолисовые массовые расходомеры обеспечивают непревзойденную точность при коммерческом учёте жидкостей, а термомассовые расходомеры представляют собой экономичные решения для мониторинга газа в трубопроводах большого диаметра и факельных системах.
Успех криогенного хранения и переработки углеводородов зависит от надёжности расходомеров, сохраняющих работоспособность при экстремальных температурах, широком диапазоне давлений и меняющихся условиях расхода. Адаптируя технологию расходомеров к конкретным требованиям, операторы достигают оптимальной точности измерений, соответствия нормативным требованиям и эксплуатационной эффективности в этих сложных промышленных условиях.
Email
WA
Inquiry
