采样系统采样全自动设计,采样时用户仅需按下采样按钮,等待采样完成指示灯亮起,即可取下采样钢瓶进行离线分析。
(1)采样初期,液体进入系统后不断气化成NG,经定量采样管、缓冲罐后从气体排放口排至BOG总管。
(2)当定量采样管出口温度达到该压力下液体介质临界温度后,关闭定量采样管两端的截止阀,进行液体取样。
(3)启动真空泵,对整个管路进行抽真空处理,排除残余气体。
(4)打开出液阀并对定量采样管通入热风使样品气化,缓冲罐压力会持续上升,当压力不再变化时标志气化完成,关闭出液阀。
(5)样品转移至取样钢瓶,缓冲罐压力会缓慢下降,当压力达到平衡时,样品转移结束,取样完成指示灯亮起,取下钢瓶待测。
(6)缓冲罐内残余气体释放至BOG总管,压力平衡后关闭采样系统。
要想采集到具有代表性的样品要求管道内LNG的流态须为过渡流,雷诺数Re=2320-4000,雷诺数Re=ρvd/η,其中Re为雷诺数,ρ为LNG密度,ν为管线内LNG流速,D为管线管径,η为LNG动力粘度,流体常见的三种流态见图1。
由图可见当流速较低(Re<2320),流体分层流动互不混合称为层流。逐渐增加流速(Re=2320-4000),流体的流线开始出现波浪状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流态称为过渡流。当流速增加到很大(Re>4000),流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,相邻流层间有混合,形成湍流。
(1)ISO8943-2007《冷冻液态轻烃液化天然气取样-连续取样法》对LNG取样有明确的要求,即LNG在气化前必须保持过冷状态,不得有任何组分的分馏气化发生[1]。LNG是超低温的液体混合物且极易气化,任何温度或压力的变化都很容易导致LNG组分的快速分馏气化,要获取能真实代表管道内液体混合物的LNG样品存在很大的难度。
江苏LNG装车管线上的采样系统采样探头到定量取样管之间的连接管线为真空绝热管道,可以有效隔绝外部热量,确保采样管线内LNG焓增加量小于定量采样管入口压力下的过冷度。
(2)采样探头所处管道前后应有足够长的直管段,足够长的直管段可以使LNG各组分充分混合均匀。根据流体力学要求,探头安装位置前后直管段的长度至少为10倍和5倍的管径。
(3)采样探头安装与管道轴心线垂直,且插入深度应考虑液体流动对探头产生的涡激效应而引发的风险,一般情况下插入管道1/3~1/2处,因为管道中心处流体流态最为平稳,所采样品最具代表性。
根据热力学定律,任何气体在一定温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高。当温度高于某一数值时,无论施加多大压力都不能使气体液化,此时的温度称为临界温度,在临界温度下使气体液化所需的最低压力称为临界压力。
LNG样品采集后经气化转移至两个300m L钢瓶,样品压力过低会导致样品量不足,为了确保样品量能完成多次重复分析,要求钢瓶压力不得低于0.5 MPa,这就对采样定量管的体积提出了要求。
江苏LNG采样系统一次采集LNG体积50m L,按气化后体积膨胀600倍计算,完全气化后体积会达到30L(0.1 MPa下),已知缓冲罐的体积为2L,两个采样钢瓶的体积为0.6 L,连接管线的体积为0.05 L,根据理想气体状态方程PV=n RT,最终钢瓶压力能达到1.1MPa。
(1)为了确保接收站公平开放,实现分储分输,很有必要在装车管线上加装采样系统,用来检测装车LNG组成。
(2)要想获得具有代表性的样品,需要从装车流速、装车管径、采样探头、样品温度及样品体积等方面加以控制。
(3)实践证明,江苏LNG公司装车管线上采样系统性能可靠,所采样品具有代表性,最大程度上保护相关方经济利益。
摘要：为了实现分储分输,确保接收站公平开放,江苏LNG接收站4号储罐设计一条专供槽车装车的管线,并在管线上加装采样系统,本文对该采样系统进行详细介绍,并对采样过程中的关键要素进行研究,确保采集样品具有代表性,保证相关方经济利益不受损失。
关键词：公平开放,采样系统,代表性
[1] ISO8943-2007Refrigerated light hydrocarbon fluids-sampling of liquefied natural gas-continuous and intermittent methods(second edition)[S].2007.
[2] GB/T20603-2006冷态轻烃流体液化天然气的取样连续法.
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