液化石油气储配站工艺设计探讨

2003-4-24

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1 前言

LPG储配站是指LPG储存站和灌装站的统称，兼有储存、灌瓶、槽车装卸等功能，依托水路进出LPG的储配站还具备码头装卸船功能，如南海气库自建码头，供LPG的进站。

本文主要探讨依托码头建设的常温压力LPG储配站的储配工艺设计。 2 LPG码头装卸

水路运输方式是目前大综LPG最廉价的运输方式。LPG码头装卸就是在安全可靠、经济合理的条件下，从船舶接卸或向船舶装运LPG的生产作业过程。目前，我国LPG码头装卸的船舶多为常温压力船舶，船上设有压力货罐，储存运输在常温下加压液化的LPG。

LPG船舶左右舷中部均设置有1个液相管接口和2个气相管接口，液相管接口位于2个气相管接口中间。有自卸能力的LPG船舶装备有LPG泵和LPG压缩机等货物系统，泵和压缩机可承担卸船作业。 2.1 LPG码头装船工艺

LPG码头装船设液相管和气相管各1根，根据LPG装船泵单泵排量和匹配使用台数，确定合理的装船流量，以经济流速测算确定管径。码头气、液相管间的相对位置不受船舶限制，均可避免出现码头与船舶间软接设施的交叉现象。

站内LPG装船泵将储罐内的LPG经液相管泵入船舶货罐，船舶货罐内气相经气相管返回岸上出货罐内，平衡岸上储罐和船舶货罐的压力，如图-1，必要时可用压缩机向岸上出货罐加压。

为便于清扫码头与船舶间软接设施，码头管线上设氮气清扫接头，气、液相管道应跨接，中间设切断阀。

2.2 LPG码头卸船工艺

接卸有自卸能力LPG船舶的码头不另配卸船设备，码头卸船流程与装船码头相同，仅气、液相管中LPG流向相反。

但目前我国长江上已有少量LPG驳船，船上无卸船设施，必须通过码头上装备的卸船设施进行接卸作业，主要接卸设施是LPG泵和LPG压缩机。由于驳船到泵吸入口管段较长，其间有软接设施和较多管件阀门等，导致吸入管路水力摩阻较大，对泵的吸入极为不利，必须在压缩机的协作下，才能保证泵顺利接卸。若岸上罐区压缩机距码头较近，可利用罐区压缩机协助卸船，码头上可不设压缩机；否则，码头上必须设压缩机。 3 LPG储配站储罐 3.1 储罐总容积

LPG储罐总容积应大于设计船型货罐总容积。一般从海上浮仓接驳的LPG船舶吨位以500-700吨为主，也有不少小于500吨和大于700吨的，如曾为南海气库运输LPG的华远号为380吨、招商2号为760吨、宝得1139为800吨，在设计储罐总容积时可按LPG船舶吨位乘以一定系数而得。 3.2 储罐型式

确定储罐型式应充分考虑占地面积、施工技术和生产流程等因素。相同总容积储罐，若单罐容积小，则数量多，占地面积大，卧罐为小容积储罐，最小罐容积10m3；若单罐容积大，则数量少，占地面积小；但单罐容积越大，对施工技术要求就越高，目前最大的单罐容积是2000m的球罐。单罐容积过大，对生产作业也有不利影响，如装槽车和灌瓶，有时作业量很小，过大的储罐，则气相空间较大，尤其当罐内仅有少量LPG时，气相空间更大，这时用LPG压缩机加压该储罐时，不仅升压速度慢，而且开机时间长，浪费大量

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能源，不如小罐。但，为便于施工安装和营运管理，储罐规格种类应尽可能少。

故LPG储配站宜选用同规格大储罐，再配以若干小储罐，可减少储罐规格；以大罐为主，可减少占地面积；辅以小罐，可便于装槽车和灌瓶，节能降耗。 3.3 储罐附件

LPG储罐除安装必要的进出罐接合管外，还应配置必要的保护储罐安全的附件以及液位计、压力计、温度计等仪表。 4 LPG槽车装卸

LPG槽车分为汽车槽车和铁路槽车，货罐也称槽罐，均为可承受一定压力的卧罐，属压力容器，罐上设有供装卸用的接口。汽车槽车由于其灵活性较大，便于调度，广泛用于各类型液化石油气站，现主要介绍汽车槽车。 4.1 汽车槽车灌装

以储配站为中心，半径100km的范围内，用公路槽车运输散装LPG较合适。公路槽车罐容8m3～24m3，槽罐按压力容器要求配备了压力计、安全阀、紧急切断等必要的附件，尾端设有液位计，底部配备有公称通径DN25的气相管接口和DN50的液相管接口各1个。

站内设装车台，备若干车位，每个车位有气相胶管（DN25）、液相胶管（DN50）各一条，胶管的末端配有切断阀和快速接头，快速接头可实现LPG管道与槽车快接快拆，切断阀可封闭胶管内残留的LPG。

汽车槽车计量一般使用汽车衡，其额定称量不仅应大于槽车自重和货物重量之和，台面长度也应大于槽车最大前后轮胎的距离，应使槽车轮胎均压在汽车衡上，满足计量精度要求。如，22.4m3LPG槽车额定载量9.5t，为满足前后轮距要求，须选用30t额定称量的汽车衡，若考虑拖挂槽车，则宜选用60t额定称量汽车衡。 5 灌瓶作业

灌瓶作业可分为手工灌瓶和自动灌瓶。灌瓶量小，可采用手工灌瓶作业方式，节省投资。灌瓶量较大时，可采用以自动灌瓶为主，手工灌瓶为辅的作业方式。

因为储配站生产的瓶装气是直接销售给用户的，应确保瓶装气足质足量。同时为安全起见，不得过量充装。因此，灌瓶车间应具备倒残、灌瓶、检斤和检漏等功能，有的较大的灌瓶车间甚至具备钢瓶检修和钢瓶抽真空等功能。 瓶装LPG钢瓶一般为15kg和50kg，有小少量为2.5kg和0 kg。灌瓶车

间以灌装15kg（按现规定为14.5kg±0.5kg）钢瓶为主，仅设少量的50kg钢瓶灌瓶秤即可，下面主要介绍15kg钢瓶灌瓶作业。 5.1 倒残

由于LPG中含有少量的C5以上烃类，在常温常压下为液态，不易排出钢瓶，称为残液（产地不同，含量不同）。经多次反复充装后，残液越聚越多。当到一定量时，为保护消费者利益，应抽除瓶中的残液，集中储存待处理，残液也是一种较好的液体燃料。为此，应在灌瓶车间内设残液倒空设施—残液倒空架，其原理是：钢瓶立放→向钢瓶加入LPG气相至一定压力→翻转使钢瓶倒立→利用钢瓶内压力将残液压入残液罐。 5.2 灌瓶

以自动灌瓶为例，钢瓶自动灌瓶流程如图-2示意，空瓶上钢瓶运输机，经检斤秤1称空瓶重量，当瓶中残液超过1kg时，送入倒残架倒残，其它钢瓶通过运输机直接送入灌瓶机进行灌瓶作业；倒残后的钢瓶再经检斤秤1称重，合格后送入灌瓶机进行灌瓶作业；钢瓶灌满后，用运输机送到检斤秤2称重，不足15kg者，送入手工灌瓶秤补灌，过量者，也送入手工灌瓶秤，排出多余的LPG，该手工灌瓶秤既能灌瓶也能检斤；所有灌装合格的钢瓶通过钢瓶运输机送到实瓶区，进行检漏抽查，对钢瓶角阀进行气密性检测，有泄漏的钢瓶应排空LPG，修理或更换角阀。

设有真空泵的灌瓶车间，对第一次投入使用的新钢瓶和检修合格后第一次使用的钢瓶，可抽真空，真空度应在83kpa以上。

灌瓶秤数量可按下式计算确定：

式中：

Nc—灌瓶秤数量； Np—日灌瓶量；

n1—灌瓶车间生产班制，班/日； np—单台秤的灌装能力，瓶/台·班。 5.3 瓶库面积

钢瓶存放气可取1~2天的计算月平均供应量。当实瓶存量超过3000瓶时，单独设瓶库。瓶库内的钢瓶分组堆放，一般10×10瓶为一组，若双层码放，则200瓶为一组，经常周转的钢瓶在邻近汽车装卸的位置码放，其它地方可双层码放，在用气高峰时间使用。瓶库地坪高度应充分考虑钢瓶上下车方便。空、实瓶共放可按下式计算瓶库面积：

F=式中：

F—瓶库面积，m2；

Nk—存空瓶数，占实瓶数的20~25%；

Ns1—单层码放的实瓶数，占实瓶数的50~70%； Ns2—双层码放的实瓶数；

f—一个瓶组的占地面积，可取11 m2； Kf—瓶库有效利用面积系数，一般取0.4~0.6。 若空、实瓶分别存放，则：

空瓶库面积=

实瓶库面积=

6 LPG泵和LPG压缩机

泵和压缩机是LPG储配站主要输转设备，是储配站的心脏。泵和压缩机可单独或联合装卸LPG。 6.1 LPG泵

LPG泵多采用专用的液态烃泵，如滑片泵，该型泵排量小，广泛用于LPG储配站装槽车和灌瓶，但不能满足装船的大排量要求。

LPG泵出口管上除应安装止回阀外，回流型安全阀是必不可少的，该阀排出管直接接至储罐。当灌瓶、装车或装卸船突然停止而关泵不及，回流型安全阀启跳，将泵输出的LPG导流至储罐，避免泵和管系憋压而损坏。泵进出口管配置如图-3，

装槽车泵宜每车位配1台，每台9.5吨的槽车宜在40分钟左右装满。 灌瓶泵一般设2台，一用一备，单泵排量可根据日灌瓶量确定。 6.2 LPG压缩机

LPG压缩机一般为活塞式压缩机，可将LPG气相加压而不液化，是储配站的辅助装卸设施。

压缩机进口应设气液分离器，避免液体进入压缩机；出口应设油气分离器和安全阀，可消除压缩机出口压力的脉动。

压缩机具有改善泵吸入工况和保护泵的作用。若泵吸入管路较长，管件阀门较多，则吸入管路的水力摩阻会较大，对泵的吸入不利，由于船舶和码头的客观因素，接卸LPG驳船的泵正处于此种工况，这时若出货罐内压力减小，就足以使泵吸入管路内的LPG在未进泵之前或刚到泵吸入口处就由于水

力压头降低而气化，发生吸入管路气阻或泵汽蚀的现象，气阻会导致吸入管路剧烈振动而损坏，汽蚀会损坏泵的叶片或叶轮，降低泵使用寿命，此时，行之有效的措施就是用压缩机向储罐加入气相LPG，使之升压，改善泵的吸入工况，保护泵和吸入管路。

压缩机可单独装槽车或灌瓶。在不开泵的情况下，可用压缩机向储罐加入气相LPG，将储罐内液相LPG压出，直接装车或灌瓶，尤其在夏季，该作业流程可消除开泵必须开压缩机的弊端，达到节能降耗的效果，若储罐较小，则灌装速度更快，更显压缩机单独作业的优越性。