成品油儲罐調和攪拌系統改進分析

孫媛媛，魏康寧，劉煒

（浙江石油化工有限公司，浙江舟山 316000）

煉化企業在進行多種類油品的調和攪拌工作中，主要使用安裝在成品油儲罐上的扇葉式機械攪拌器、管道靜態調合器、風調合等方法。當煉化企業規模逐步擴大，成品油儲罐規模也大幅放大，原有系統攪拌無法在罐內形成全方位攪拌、無法徹底解決沉積物的堆積問題，使沉積物繼續堆積在罐底。而且油品調合時間長、消耗量大，原系統無法解決長時間儲存后的分層、油質不穩定、儲罐占用時間長、不能按市場對油品種類的需求及時提供所需油品等問題[1]，嚴重影響企業對市場的應變能力，損失經濟效益。

1 傳統調和攪拌系統

國內千萬噸級以下規模煉廠的成品油儲罐一般按照單罐容積3 000-10 000 m3配置，鮮有超過20 000 m3的成品油儲罐。這些成品油儲罐最常用的調和攪拌系統均使用伸入式機械攪拌器，按照油品調和技術要求，罐內油品需要在3小時內混合均勻。近些年國內煉廠規模逐步大型化，千萬噸級規模已經成為了基本配置，如中海油惠州二期、舟山浙石化、大連恒力石化都達到了2 000萬噸級規模。在煉廠大型化的過程中，成品油儲罐的單罐容積也增大到了30 000-50 000 m3。單罐容積從10 000 m3增大到30 000 m3時，直徑相應從30 m增大到了46 m。這種大型化的成品油儲罐在油品調和過程中，使用傳統的機械式攪拌器工作效果差，油品調和耗時遠超3小時，嚴重制約成品油調和出廠，且運行中經常出現密封點泄漏等安全問題，影響儲罐的安全運行。

以30 000 m3汽油儲罐為例（ф46 000 mm×20 400 mm），至少需設置兩臺側向伸入式攪拌器，布置如圖1所示。攪拌器中心線應與罐中心線偏離一個角度a，一般取7～12度。小罐取下限，大罐取上限，a角一般向左偏，并集中布置在儲罐的1/4圓周上。攪拌器主要由防爆電機、傳動機構、軸、葉輪、密封機構和支撐等部分組成[2]。該攪拌器固定角安裝，軸只轉動而不擺動，利用電機通過減速器驅動罐內的葉輪旋轉，從而帶動油罐內的油品形成循環流動，使油品達到調和、熱傳遞、均勻化和防止沉積物聚集[3]。工作狀態下油品的流動狀態固定，儲罐內死角區域較大。油品調和耗時長，嚴重制約儲罐利用率。且攪拌器長期工作中密封機構易出現泄漏[4]而影響油品調和速度，也威脅成品油儲罐區的安全運行。

圖1 伸入式機械攪拌器

國內某大型煉化一體化項目共有18座30 000 m3的成品汽油儲罐，原始設計均采用側向機械攪拌模式。投入運行三個月后陸續出現了攪拌器振動超標、密封泄漏、調合時間長、油品分層等問題，嚴重制約了汽油的調和出廠。

近年來自動旋轉噴射攪拌器陸續在多個大型原油庫上成功應用，該攪拌器環保、高效、經濟、安全[5]。借鑒原油庫的成功應用經驗，經過分析認為成品汽油儲罐上也可以通過改造應用自動旋轉噴射攪拌器，提高調和效率，避免密封點泄漏等問題。

2 改進的調和攪拌系統

針對儲罐大型化后使用傳統伸入式機械攪拌器帶來的問題，改進調和攪拌系統非常有必要。通過對國內儲運系統調研發現，近年來自動旋轉噴射攪拌器陸續在多個大型原油庫（單罐容積10 0000 m3，直徑80 m）上成功應用，遼寧石油化工大學劉立燁等人、廣州寰球廣業工程有限公司白秋云等人均有相關研究。這種攪拌器具有環保、高效、經濟、安全的價值[5]。

借鑒原油庫的成功應用經驗，經過參數對比分析認為成品汽油儲罐上也可以通過簡單改造，應用自動旋轉噴射攪拌器，提高調和效率，避免密封點泄漏等問題。工程實踐中，通過清洗置換原有成品汽油儲罐，拆除原有伸入式側向機械攪拌器，利用預制好的封堵件將儲罐原有攪拌器安裝口封堵。在儲罐內新增一套自動旋轉噴射攪拌系統，見圖2。噴射器牢固安裝在儲罐中心位置，在罐內用一根循環油管與成品油罐內旋轉噴射攪拌器相連接。

圖2 自動旋轉噴射攪拌系統

該系統由循環泵加壓輸出的油品供給旋噴攪拌器的驅動軸渦輪形成旋轉，這種旋轉力同被壓送出來的油品傳送到噴嘴，如圖3所示。使噴嘴通過在構造上完全隔絕的傳動箱內一系列的轉動。該攪拌器安裝在儲罐底的中心位置，能進行三維空間旋轉，其座體沿垂直方向作360°旋轉，噴嘴繞自身360°上下自旋轉。要求運動軌跡不重疊，形成儲罐內立體空間噴射攪拌全覆蓋，滿足儲罐內油品充分混合均質要求，攪拌系統流量大小的控制通過選擇不同口徑的噴嘴實現。

圖3 噴嘴結構

3 應用分析

該系統參數見表1，噴射動力由罐外循環泵提供，由泵施加壓力產生介質的噴射力，使旋轉噴射攪拌器甩出的噴射流產生一股沖掃能量，將油罐底部沉積油泥沖擊破碎，使原來被夾帶在油泥中的可溶性碳氫化合物分離出來攪拌混入原油中層之中[6]，達到擊碎罐內沉積物、攪拌、調合的目的。旋轉噴射攪拌系統噴嘴所造成的噴射流可提供動能給位于攪拌器進口的渦輪（或葉輪）片，帶動連接葉片的旋轉軸隨之旋轉，驅動攪拌器內部齒輪機構帶動攪拌器的可轉動部分及噴嘴一起旋轉，使噴射流于油罐中循圓周緩慢移動，在移動過程中形成強大的漩渦作用，對油品產生均化作用。

表1 自動旋轉噴射攪拌系統技術參數

這種自動旋轉噴射攪拌系統采用葉輪驅動，蝸輪蝸桿變速形式，驅動總能量與驅動旋轉噴射攪拌能量損耗比≥8 000:1。自動旋轉噴射攪拌系統運行調合3小時內油品達到均質、攪拌沖散還原油品沉積物及輔助儲罐清洗效果（調合完成后儲罐內任何位置采樣可達到密度差≤1‰）[7]。該系統有效攪拌距離不小于儲罐半徑，末端流速不低于0.32 m/s。安裝時避免與罐內浮盤支腿、排水管等其他罐內設施相碰。運行時保證達到最低調合液位后再開啟旋轉噴射攪拌器工作，確保罐內浮盤、中央排水管、采樣器等罐內附件不會受射流沖擊而損壞。30 000 m3成品汽油儲罐半徑為23 m，設計最大儲存液位18.6 m，罐壁最近處23 m，末端流速為0.32 m/s；最遠處28 m，末端流速為0.34 m/s，見圖4。

圖4 成品油儲罐規格

4 結論

在成品油調和過程中新的調和攪拌系統可以更高效的將兩種或兩種以上的油品及油品添加劑混勻攪拌，一次性完成調合或按生產需求與工藝靈活操作[8]。調和更加均勻充分，調和速度更快。與傳統機械攪拌器相比，設計施工簡單、易維護、不易磨損，安全環保。沒有軸密封部分有效杜絕了傳統機械攪拌器密封點易泄漏的問題。新系統主體部分安裝在罐內，運行噪音小，不影響環境。

從設備運行維修、耗能等方面對比傳統側向機械攪拌系統，單個儲罐的新系統投資費用少11.2萬元，年運維費用可節省44.9萬元，18臺儲罐全部改造后則可以節省上千萬費用。且新的調和攪拌系統投用后，大大縮短了油品調和時間，提高了儲罐利用率，也可產生非常可觀的經濟效益。該新系統已于2021年申請了實用新型專利，并于2022年3月獲得授權（一種成品油儲罐攪拌調和系統ZL 2021 2 0030109.5），具有非常大的推廣應用價值。