矛王的当今,油脂工业已发展成为规模化生产的现代化产业,大型化工业的生产对油料、油脂的要求不断提高,植物油库的建设规模也向大型化发展,以满足植物油市场流通的需要。因此,在大型化植物油加工厂和植物油库的建设中,现代化的储运工艺设计成为油脂工程设计中的一项重要内容。
油脂储存方式有散装油品储存和包装油品储存。散装油品储运工艺设计的主要内容应包括:油脂接收、发放、输送、储存,输油管道清扫,油脂储运过程的伴热、计量及储存保鲜等。此外,还应考虑辅助设施如空压站、消防、供配电、供热、供排水设计等。
1油脂的接收和发放1.1油脂水运接发输送油脂水运接发输送包括沿海和内河两种形式。油品码头有近岸式固定码头、近岸式浮动码头和栈桥式固定码头等。沿海来油轮装载量一般在万吨级以上(1~3万t)主要用于毛油运输,油轮自备卸船的油泵。沿内河来油轮装载量一般在万吨级以下,以500~5000t为主,小型油轮有时不带卸船用油泵。油轮采用的油脂装卸方式主要有两种:一种是采用内设钢丝骨架的复合橡胶输油软管,将码头与油轮之间的输油管线对位连接。这种装卸油方式具有对位快捷、使用方便、管线挠度大、适应性强、装卸操作完毕不影响其他装卸粮操作等优点,但也存在当输油量大、管径大、输油速度高时,软管震动影响使用寿命以及搬动耗费人力等不足。另一种是采用输油臂将码头与油轮之间的输油管线对位连接。
这种装卸油方式和设施具有使用寿命长、维修费用低、适宜大流量操作等优点,但输油臂在码头上的固定安装占用了码头位置,此位置不能再作为其他货物的装卸作业。若码头有专用油泊位,最好选用固定输油臂进行油脂的装卸作业。若码头没有条件设置专用油泊位,最好选用软管进行油脂的装受到限制的场合,也可以采用车载船用输油臂(移动输油臂),以便能够快速、便捷的装卸油品。
油轮接发输送能力按船型和实际作业要求确定。对于万吨级以上的油轮,一般采用管径DN200~300mm的输油管道,每条输油管线的输油能力为200~500m3/h若要求在较短时间内完成油脂装卸作业,则可根据油轮自带油泵的数量(一般大型油轮自带卸油泵2~4台),采用更多的输油管道同时进行油脂装卸输送。此外,单条输油管道输油能力的大小还取决于装卸方式,若采用输油臂,输油管道中的油脂流速可取较大值(如4m/s以上),比输油软管采用较低油脂流速(如2m/s)其相同管径输油管道的输油能力可显著提高。对于小型油轮的油脂装卸,一般采用管径DN100~150mm的输油管道,油脂装卸能力为150~250m3h 1.2油脂铁路接发输送火车油罐车是散装油脂铁路输送的专用车辆,常用50t和60t两种装载量形式。铁路油罐车常用的油脂装卸设施是输油鹤管、集油管及栈桥等。集油管是装卸油鹤管的汇集总管,在集油管上每隔12m或125m设置一个鹤管。栈桥是铁路油罐车装卸油作业(鹤管)的操作平台,也是装卸油系统管道集中安装部位,有单侧和双侧操作两种,一般来车量少的小型油库采用单侧栈桥操作形式,大、中型油库采用双侧操作形式。栈桥到罐车顶之间可设吊梯或其他形式的踏板,以便于操作人员上下油罐车进行作业。
油脂的铁路接发输送能力应按油库规模和铁路油罐车位数量配置。小型油库配置铁路油罐车位较少(如2~6个),大型油库配置铁路油罐车位较多(10个以上),按每小时装卸2~5个火车油罐,每个油罐车60m3计,一般采用直径DN100~200mm的输油管道,使其接发输油能力为120~300m3也必要时也可采用两条输油管线同时进行油脂接发输送作业以满足多种油品同时接发输送或大流量油脂接一般的输油管道采用无缝钢管,但在油罐进出油短管处有费0特5另于厉1.3油脂公路接发输送汽车油罐车是散装油脂公路输送的车辆,常用装载量为1020*大型的可装载5060t汽车油罐车灌装发油的主要设施是汽车鹤管和发油台。汽车发油台的常用形式有停靠式和棚架通过式。
停靠式发油台一般在上层平台上安装汽车鹤管、加油枪等发油设备,油罐汽车可直接在发油台边停靠提油。这种发油形式的优点是发油区所需调车场地小,发油设备集中,便于管理,缺点是当油罐车较多时,操作不很方便,因此适合所需发油位不多的中小型油库。
棚架通过式通常为两层,发油鹤管和计量装置安装在发油棚下的上层平台上,油罐汽车可进入发油棚下,停靠在下层进行灌油作业。为了便于操作人员上下油罐车进行作业,可以在上层平台到罐车顶之间设吊梯或其他形式的踏板。
发油棚顶蓬尺寸也应足以遮住发油设施和所有油罐汽车。
这种发油形式可进行单车道、双车道或多车道发油作业。棚架通过式发油形式需要在发油棚前后留出足够的汽车调车场地,故发油区占地面积较大。
此外,还有具备停靠式和棚架通过式特征的综合通过式发油台,它分散成若干个停靠式发油台,发油台一般采用侧靠式,一侧设两个或更多车位,这些发油台的顶棚互相连成一个整体以减少占地。
汽车油罐车灌油流量在50m3 /h左右为宜,为满足多车位或多油品同时进行油脂发放作业,可配置多条DN80100mm输油管线。
2油脂输送和储存油脂输送储存管道工艺一般有单管系统、双(多)管系统、独立管道系统等形式。
单管系统的特征是同一油罐组的两个或两个以上油罐共用1根管道,如所示。其特点是所需管道少,建设费用省,但油罐组只有1根进出油管,不能同时进行收发油操作,油罐之间也不能互相输转。若油罐组有几个油品,输送不同油品时需对输油管道进行仔细清扫,以避免混油。这种工艺一般用在品种单一、收发业务量较少、通常不需要中转作业的油库。
单管系统工艺示意图独立管道系统的特征是罐区每个油罐单独设置1根输油管道,如所示。其特点是布置清晰、专管专用、输油完毕管道无需排空清扫、检修时也不影响其他油罐作业等。但材料消耗量大,泵房管组也相应增加。这种管道工艺在油库及不需要经常倒罐的油厍。
独立管道系统工艺示意图双管系统是一个或一个以上油罐共用两根管道,多管系统则是两个或两个以上油罐共用两根以上管道。双管系统的特征是对大宗散装油品的每个油品都设两根主干管,分别用于收油作业和发油作业。同时每个油罐也设两根进出油管,规定它们作进油和发油专用,并与相应进出油主干管相连。典型的双管系统工艺流程如所示。其最大特点是同组油罐间可以互相输转,也可同时进行收发作业,故油库多用。双管系统在输转作业时,由于同时占用两根管道,不能再进行收发作业。因此,对作业量较大,同组油罐大于两个的油库常采用三管系统。这样即可以保证库区油品的输转,又可以同时进行收油(或发油)作业。同样,也可实现两路收油一路发油或两路发油一路收油的作业。
如国内某植物油储备库(以中转储存棕榈油为主),有多个1000t的储油罐,采用单管单罐工艺,每个油罐配置1根DN150mm的输油管线进行收、发油作业,每个油罐的作业独立且不影响其他油罐同时作业,操作简单不容易误操作,管道清扫要求低且工艺也较简单但管道数量太多,占地面积大。
再如国内某大型植物油储备库,有多个10 0005000、3000和1000的油罐,采用多管多罐工艺,即每个油罐的两根进出油管与4根DN250mm的主输油管相连(其中2根主干输油管带保温,可输送高熔点油脂如棕榈油)。其特点是工艺作业种类多,可灵活地实现4路收油、或4路发油、或2路收油2路发油、或3路收油1路发油、或1路收油3路发油、油罐间输转倒罐等多种作业,输油管道利用率高,投资节省,但需要配置完善的输油管道清扫装置。
3输油管道及其清理道的影响。在装卸油码头及汽车收发油等场所也采用非金属耐油橡胶管。
002~0004坡度向泵房方向顺坡敷设,以便于收发油作业结束后管道内的油脂能向油泵房排净。输油操作完毕后应对输油管道进行吹扫,清除管内残油和管壁黏附油脂,避免不同油品的混合。
输油管道清扫常用压缩空气清管、通球清管两种方式。
压缩空气清管工艺和设施简单,但吹扫不彻底,尤其对输送棕榈油的管道清扫后仍有残留油脂黏附于管壁。通球清管装置由发球筒、收球筒、皮碗清管器(通球)、通球指示器组成。为了随时监测通球在输油管道中的位置,可以配置移动的电子定位接收器。发球筒和收球筒分别安装在输油管线两端用于发射及接收清管器。皮碗清管器是由钢制骨架、无线电发射机及2~4只皮碗组成。发射机与清管器可靠相连,工作时连续发出高稳定度的低频脉冲信号,信号的有效发射距离大于20m电子定位接收机与清管器中无线电发射机构成清管器的电子定位系统,接收发射机所发出的低频脉冲信号,达到清管器一旦在管线中卡堵时可准确寻找、精确定位的目的。其定位精度±01m有效探测深度6~8m接收半径10m通球指示仪在清管器通过监控点时能及时发出一个准确的声光报警信号,提示清管器已正常通过。
通球清管的工作原理是,在欲作业的管道中,按作业的要求置入相应系列的清管器,清管器皮碗的外沿与管道内壁弹性密封,用管输介质产生的压差(如压缩空气)为动力,推动清管器沿管道运行,依靠清管器自身或其所带机具产生的刮削、冲刷作用来清除管道内的液体或沉积物。其适用条件:弯头曲率半径彭15D(管线公称直径>150mm)25D(管线公称直径<100mm)管道变形量1/5介质温度-40°C 通球清管技术具有清理效果好、使用方便、管内壁无损伤,可进行长输管线清扫、不停产清管、提高管道输送效率等优点,是输油管道清理的一项先进技术,对现代大型化油库的运行管理有重要意义。
4输油管道及油罐的伴热和保温对于高熔点油脂如棕榈油的输送和储存,需要进行伴热和保温,以防止油脂在输油管道和油罐中凝固。在寒冷地为避免冬季温度降低时油脂凝固,对低熔点油脂的输送和储存也应考虑伴热和保温。
4.1输油管道的伴热和保温4.1.1蒸汽伴热常用的蒸汽伴热形式是在输油管侧下方并排敷设蒸汽伴热管,并将伴热管与输油管捆牢紧贴在一起,外包保温层进行保温。根据输油管直径不同可选用1~ 3根、DN15~25mm的无缝钢管作为蒸汽伴热管。也可以采用直径Y16~18mm的铜管均匀缠绕在需伴热的输油管和管件上伴热,这种形式尤其适合支管、阀门及弯头等部位的伴热。还可以采用在输油管外加蒸汽套管加热的方式,伴热管焊接处易渗漏。
蒸汽伴热的特点是技术成熟、投资费用较低,但施工烦琐,输油管线较长时伴热管需设计为分段独立式,以便于分段供汽和及时排除伴热管道中的冷凝水,保证伴热效果。因此,对较长输油管线蒸汽伴热不如电伴热。
4.1.2电伴热目前应用于输油管线伴热效果比较好的是高值PTC电热带它是一种利用导电芯线为发热元件的伴热电缆用于确定长度输油管道的保温和热补偿。伴热电缆由导电母线、PTC合金材料、绝缘层、屏蔽层、护套层组成。母线采用镀锡软圆铜线;PTC合金材料紧包在母线上,扁平状,表面光滑平整,具有一定的机械强度和电特性;绝缘层为聚乙烯热塑弹性体经辐射交联而成;每根串联电热带的设计使用长度500~6000m内任意选择。将电伴热带沿输油管线方向平行敷设并粘贴在管道侧表面进行伴热,将铝胶带沿电热带敷设的方向粘贴在电热带表面,使电热带增大散热面积并起固定作用,每隔Q5m间距沿管道圆周方向绕一圈强力胶带使电热带紧粘在管道表面,电热带首端接一电源接线盒,尾端接一尾端盒。电热带外面用保温材料如岩棉管壳保温。
目前采用的高性能PTC合金电热元件材料,其发热元件当温度上升时,其自身阻值也随之增加(发热功率自动减小)当温度下降时,自身阻值随之下降(发热功率自动增加),它安装在保温层与被伴热体之间工作,能动态跟踪被伴热体表面温度,沿长度自动调节各处功率,使被伴热体表面恒温,且防止某些散热不良的部位超温引起烧坏。PTC合金电热元件材料即是电致热元件,又是温度测量元件和功率调整元件。电伴热的电气控制系统采用可控硅调压模块进行控制,使输出电压根据测温点所测到的管线温度的变化(在输油管线表面设置一个高精度防爆测温器)而自动调整,使电伴热功率实现自动切换控制和在0~10(K范围内无级可调,将介质温度始终维持在工艺所需温度精度,同时也延长了电器元件的使用寿命。
电伴热能保证首尾端发热均匀,而蒸汽伴热为了保证尾端的热值,必须提高首端的发热量,会使首端和沿途的热量出现过补偿,浪费大量热能;电伴热体积小、接触面大、面接触传递热量、传输损失小,而蒸汽伴热需加伴热管线接触传递热量,传输热损失大;电伴热能进行自动控制,而蒸汽伴热难以按管道温度变化自动跟踪调节伴热发热量,以适应季节和昼夜环境温度变化以及首尾端和沿途各处温度变化引起的过量热补偿;电伴热的综合热效率很高,电伴热器材的发热效率接近100%综合热效率为25%~34%,而蒸汽伴热的综合热效率在4%~15%.因此,电伴热已成为长距离输油管线的首选伴热方案。
4.2油罐伴热和保温效果虽好-但工程投资和施工工6且蒸汽与输4Sh如避免免油s|f过热引起的色深和固定尤其是大豆毛bookmark1油罐伴热多采用低压蒸汽或热水伴热。伴热方式是在油罐内距底层一定高度(约300mm)处敷设一层或多层加热盘管,盘管中可通入蒸汽或热水对罐内油脂进行伴热。伴热温度一般高于油脂熔点5~10C.采用热水伴热较蒸汽伴热更有利于温度的控制,避免高温对油脂质量的不利影响,油中的磷脂受热可能产生的变黑,热水伴热较蒸汽伴热效果更好,因此是一种理想的油罐伴热方式。但为了便于在需要紧急发油时快速加热油脂,设计时要考虑能够利用蒸汽加热盘管实现蒸汽伴热。再则,为保证整个油罐内油脂均匀的伴热效果,避免油罐内局部油脂的凝固,最好辅以油脂在罐内的强制循环装置,其形式有机械搅拌和流体循环搅拌。流体循环搅拌即在油罐内底部中心凹坑处设抽出油管,在油罐内部下方适当位置设置若干个油脂喷管,用油泵将罐内油脂抽出再喷入,强制罐内油脂循环流动,保证均匀的伴热效果。
罐内油脂循环搅拌方式也可用于一般植物油脂的储存过程或发油作业之前,这样可以减少油脂中的油脚等杂质在储存过程中沉降,保证发放油脂的品质均匀。
对带有伴热装置的油罐,为了减少油脂伴热过程中的热量损失,需要在油罐外设置保温。油罐保温形式一般采用岩棉(厚度约100mm)作绝热层,彩板(厚度约ft 5mm)作保护层。
5油脂计量植物油储运过程采用的油脂计量有静态计量和动态计量两种形式。传统的静态计量方法主要有液位标尺、地中衡等。对于大型油脂储运工程有必要采用自动化程度的计量方法。近年来开始在油脂储运中采用的油罐高精度雷达液位计和质量流量计应是油脂储运计量的高新技术。
雷达液位计主要用于油脂储罐内油位的高精度自动测量,按其测量精度等级可分为库存管理级和贸易交接级两种。贸易交接级的液位测量精度为±05mm库存管理级±2mmD测量范围:法兰以下085~20m(标准),法兰以下03~30m(选项)其工作原理是利用储罐顶部天线发射的雷达信号测量油罐内的液位。油罐高精度雷达计量系统的功能包括:库存量计算,贸易交接,油品移动,损耗控制,操作、调和控制,泄露检测与溢罐保护等。该系统可以实现在液位计里进行总体(容)积、质量与密度计算以及净体积计算,并可实现远程显示及就地现场显示。雷达液位计是非接触测量,没有任何移动部件及只有天线留在储罐内,可靠性非常高,其雷达的调制技术是FMCW-调频连续波。
对于油罐的库存量测量和精确的贸易交接,产品温度是一个重要的参数。在雷达液位计内可以设置高质量的多点温度计作为雷达计量系统的一个关键部件。多点温度计用若干放置在不同高度的测温元件来测量温度,可测量储罐的温度分布图及平均温度。定点测温元件放在挠性不锈钢保护管里并完全浸没在液体中,安装法兰可固定到罐顶上,而温度管底部可锚定到罐底。其温度测量精度为±Q度测量范围为-20~250°C.采用流量计可以实现油脂动态计量。流量计能指示和记录某瞬时流体的流量值,累计某段时间内流体的总流量值,适合在植物油库的油脂接发输送作业中应用。以往的油脂储运工艺中主要采用椭圆齿轮流量计,这是一种典型的容积式流量计,其计量精度一般为05级(ft5%)加工装配精度高的可达02级(0 2%)可以作为商贸计量用。这种流轮很容易被固体异物卡死而不能工作,因此必须在流量计的上游加装过滤器。再者,大流量的椭圆齿轮流量计振动和噪音大,在超负荷工作时流量计的使用寿命明显缩短,因此椭圆齿轮流量计的流量受到限制。近年,国内的一些仪表制造厂吸收国外先进技术生产出公称通径10~200mm、精度等级02和05、测量范围ft08~340m3/h并带有温度补偿的各种材质的系列椭圆齿轮流量计,其性能指标都有很大提高,但价格也较高,如公称通径150mm、流量150m3/h的不锈钢材质、带温度补偿的椭圆齿轮流量计,其价格约8万元左右。
目前,高精度的油脂动态计量应是质量流量计。艾默生(EMERSON)高准ELITE质量流量计可对输送过程中的油脂同时进行质量流量、密度、温度等多种参数在线实时测量,液体质量流量精度±010%液体密度精度0005gmL使用温度0~120°C;口径范围2~100mm流量范围0~545500kg/h流体温度范围-50~125°C温度精度±1C这种具有MVD技术的质量流量计能够提供更清晰、无噪音的数字信号,数字信号的处理意味着更快的响应时间、更强的自诊断能力、更高的精度和更好的重复性。这种流量计的一个核心处理器,一体化安装在ELITE传感器上,与新型四线变送器一起工作大大提高了使用的方便性,降低流量测量成本。
但质量流量计的价格也是动态计量仪表中最高的。
6油脂安全储存及保鲜油脂在较长时间的储存过程中,由于会受到光照、空气、温度、水分、微量金属离子等不良储存条件的影响,产生回色、回臭、氧化酸败等品质劣变现象。为防止油脂储存过程的品质劣变,应采取科学合理的油脂储存技术。
为减少阳光和高温对油品的影响,可在油罐外壁涂刷银粉漆以增加对阳光的反射并降低罐内油脂温度。必要时可以将油罐置于罩棚下甚至室内储存。
为降低金属离子对油脂的促氧化作用,可在油罐内壁涂刷树脂材料以减少钢铁与油品的接触,管件应避免采用铜质材料,对长期储存尤其是过夏的高等级成品油脂应添加柠檬酸或类似的金属螯合剂。
为减少空气中氧气对油脂的影响,应采用从罐底进油并装满储罐,使油脂进入储罐时与空气的接触降至最低。
表1精炼大豆油储存条件及效果比较条件氮气空气油温范围(C)油温平均值(C)罐顶空氧气浓度平均值(%)过氧化值初始值(meq/kg)过氧化值最终值(meq/kg)量计对流体的清要求较高如果被测介质过滤不清,油锁系统根据每n个油罐。内上部:的1高低情况自bookmark2最有效的防止油脂氧化的方法是采用充氮气储存。充氮储油技术:油罐区配备氮气(N2)制备及充填管路系统,每个油罐顶部配置充氮气动阀和呼吸阀,呼吸阀与进N2阀联动调节向油罐内油层上表面送入氮气,并将油罐内油层上的空气置换出去,在油层上形成惰性气体的保护环境。表1显示了氮气覆盖储存与空气覆盖储存的精炼大豆油(室温下储存5个月)其过氧化值变化对比情况。可见,氮气覆盖的储存条件对防止或延缓油脂氧化及油脂保鲜是切实有效的。
目前,在现代油脂储运工艺中采用N2发生装置供给油罐用氮气。N2发生装置的工作原理是采用碳分子筛(CMS)将空气中的氮气和氧气分离获得氮气(产品气体纯度99 5%)7结束语过去,植物油加工厂和植物油库的油脂储存能力较小,油脂储运工艺也比较简单。现在,油脂工业已逐步发展成为大规模生产的现代化产业,油脂储运工艺设计也应符合现代工业生产和物流的高标准要求,采用技术先进、完善合理、安全可靠的油脂储运工艺,实现油脂储运生产的安全储油,方便作业和管理,节省费用,降低劳动强度,提高劳动生产率的目的,这对于油脂工业整体技术水平的提高有积极意义。
作者:佚名 来源:中国润滑油网