密度对干式气柜密封油使用性能 影响浅析
2015/11/12 10:17:42 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
近来，不断有用户出于密封及安全考虑，对干式气柜密封油的密度提出要求，如要求其20 ℃密度大于900 kg/m3，有的甚至要求其达到1 000 kg/m3。但对矿物型基础油来说，不论是普通精制还是加氢处理后，在适宜于气柜应用的运动黏度范围（40 ℃运动黏度50～100mm2/s）内，油品的20 ℃密度一般不会超过950 kg/m3。干式气柜的安全生产是否确实需要如此高的油品密度？高密度油品对干式气柜密封油的使用性能有哪些影响？本文基于干式气柜密封油的工作原理，对上述问题进行分析，并提出了相关的油品使用建议。
干式气柜密封油工作原理稀油密封型（曼型）干式气柜主要由钢制正多边形外壳、沿壳内壁上下运动的活塞、密封机构、底板、罐顶、密封油循环系统以及其它辅助设施组成。当气柜正常运行时，活塞随燃气的进入与排除在壳体内上升或下降。支撑在活塞外缘的密封机构（见图1）紧贴壳体侧板内壁同时上升或下降。在此密封系统中，借助于自动控制系统，密封油始终保持一定的液位形成油封，使燃气不会逸出。
干式气柜密封油密度对油品使用性能的影响
对密封性能的影响在曼型气柜的设计中，干式气柜密封油油层高度是根据设定的储气压力P与干式气柜密封油密度ρ计算得出的。干式气柜密封油油层压力需大于储气压力才能满足密封要求，因此，油层的最低高度Hmin可采用公式（1）计算：
例如，储气压力达6 kPa的气柜，设计油层高度700^-750 in in，则干式气柜密封油20℃密度的理论计算值只要大于874.6 kg八13就可满足要求;目前发展的储气压力达8 kP a的气柜，设计油层高度950～1 000 mm，则干式气柜密封油20 ℃密度应大于859.3 kg/m3。
此外，曼型气柜的工作特点就是保持恒压，这一特点是依靠活塞及配重件的总重量来实现的。因此，在充分考虑操作弹性的前提下，一般要求干式气柜密封油密度大于计算值即可。
对其他性能的影响
在气柜运行过程中，干式气柜密封油除了要起到恒压密封作用外，还应具有对活塞升降机构及密封机构的润滑与防护功能，以确保活塞的灵活升降及对部件的有效保护。同时，气柜属于露天设备，因此干式气柜密封油需要适应季节及昼夜温差的变化；储气中的水分、机械杂质、可溶于油的有机物等杂质也会对干式气柜密封油的性能产生影响。因此，为适应气柜长周期安全运行的客观要求，尽量减少气柜大修次数和废油排放量, 满足环保要求，要求干式气柜密封油必须具有适宜的运动黏度、良好的黏温性、破乳化性、防锈能力及氧化安定性。
在气柜运行过程中，干式气柜密封油除了要起到恒压密封作用外，还应具有对活塞升降机构及密封机构的润滑与防护功能，以确保活塞的灵活升降及对部件的有效保护。同时，气柜属于露天设备，因此干式气柜密封油需要适应季节及昼夜温差的变化；储气中的水分、机械杂质、可溶于油的有机物等杂质也会对干式气柜密封油的性能产生影响。因此，为适应气柜长周期安全运行的客观要求，尽量减少气柜大修次数和废油排放量, 满足环保要求，要求干式气柜密封油必须具有适宜的运动黏度、良好的黏温性、破乳化性、防锈能力及氧化安定性。
对矿物油来说，其密度与其组成有密切关系。在油品组成的烃类化合物中，烷烃密度最小，而芳香烃密度最大。在运动黏度相当的油品中，若其密度越大，则芳香烃含量相对较多。众所周知，对于润滑油来说，芳香烃特别是稠环芳烃是非理想组分，会使油品的黏温性能、氧化安定性变差，影响油品的抗乳化性，特别是长期使用过程中的油水分离能力，从而直接影响油品的防护能力与长周期使用要求。因此，干式气柜密封油选用的基础油应经过适度精制，尽量除去非理想组分，即除去密度大的组分，才能确保产品的综合性能。
适用于干式气柜密封油生产的相当黏度的API Ⅰ类基础油（溶剂精制）的20 ℃密度一般不小于880 kg/m3，API Ⅱ类基础油（加氢处理）的20 ℃密度一般不小于865 kg/m3。
从20多年的干式气柜密封油生产及使用经验来看，在适宜的运动黏度范围内，考虑密封油工作环境及安全生产要求，应规定油品密度上限，如40 ℃运动黏度在60～70 mm
2/s的密封油，其20 ℃密度应不大于900 kg/m3，以保证产品的精制深度，满足长周期使用要求。另外，油品密度越大，与水的密度相差越小，就越不利于水分的沉降分离。当油品密度大于960 kg/m3后，已经几乎无法采用自然沉降法将油水分离。
2/s的密封油，其20 ℃密度应不大于900 kg/m3，以保证产品的精制深度，满足长周期使用要求。另外，油品密度越大，与水的密度相差越小，就越不利于水分的沉降分离。当油品密度大于960 kg/m3后，已经几乎无法采用自然沉降法将油水分离。
干式气柜密封油市场现状
目前，国内干式气柜密封油市场仍以矿物油型产品为主。由于一些用户对油品使用性能不甚了解，因此将密度看作油品的首要指标，市场上甚至出现了某些所谓添加了密度提高剂的产品。从新油指标看，这种油品确实达到了高密度要求，但实际使用效果很差，新油投用后油水分离能力下降很快，表现为油品液位很快上升，油品乳化或无法分水，严重影响气柜的正常生产。
目前，国内干式气柜密封油市场仍以矿物油型产品为主。由于一些用户对油品使用性能不甚了解，因此将密度看作油品的首要指标，市场上甚至出现了某些所谓添加了密度提高剂的产品。从新油指标看，这种油品确实达到了高密度要求，但实际使用效果很差，新油投用后油水分离能力下降很快，表现为油品液位很快上升，油品乳化或无法分水，严重影响气柜的正常生产。
华北某公司的焦炉煤气柜曾采用气柜设计商推荐的气柜密封油，其质量指标与中国石化润滑油公司Q/SH 303 364—2010《干式气柜密封油》产品标准对比见表1。
由表1可以看出，设计商推荐气柜密封油与长城气柜密封油指标的最本质差别在于对密度的限定。该公司新建的焦炉煤气柜采用设计商推荐的气柜密封油投入运行，不到半年时间，油品便出现严重乳化，油水不分，液位上升，直至出现气柜底部油水分离器溢出的严重情况。在检查煤气工艺其他工段操作正常的前提下，与专业气柜密封油技术人员进行探讨交流，认为油品高密度是引起这一问题的主要原因。在密封油层最大高度固定（即不改造活塞密封油槽）的前提下，采用精制基础油，限定气柜封油密度范围为870～900 kg/m3，采用符合Q/SH 303 364标准的长城气柜密封油产品彻底更换原油品。更换长城气柜密封油产品后，焦炉煤气柜至今已平稳运行3年多，未出现异常。
干式气柜密封油选用建议
由表1可以看出，设计商推荐气柜密封油与长城气柜密封油指标的最本质差别在于对密度的限定。该公司新建的焦炉煤气柜采用设计商推荐的气柜密封油投入运行，不到半年时间，油品便出现严重乳化，油水不分，液位上升，直至出现气柜底部油水分离器溢出的严重情况。在检查煤气工艺其他工段操作正常的前提下，与专业气柜密封油技术人员进行探讨交流，认为油品高密度是引起这一问题的主要原因。在密封油层最大高度固定（即不改造活塞密封油槽）的前提下，采用精制基础油，限定气柜封油密度范围为870～900 kg/m3，采用符合Q/SH 303 364标准的长城气柜密封油产品彻底更换原油品。更换长城气柜密封油产品后，焦炉煤气柜至今已平稳运行3年多，未出现异常。
干式气柜密封油选用建议
技术层面
从技术层面考虑，储气介质组成、杂质组成及含量、地域环境甚至气柜的施工质量都会对气柜密封油的使用产生影响。其中：
◇运动黏度是首要指标，应根据环境及运行温度，选择运动黏度适宜的油品，确保油膜厚度与强度；
◇凝点选择应考虑气柜使用地域的环境极低温度以及气柜运行温度，以及是否采取保温措施等；
◇抗氧防腐性能和抗乳化性是强制性标准；
◇密度应设定上限，以避免不良生产商为降低成本而采用非标基础油进行生产。
商务层面
从商务层面考虑，应基于以下几方面选择气柜密封油产品：
◇选择有资质的正规大型生产企业的产品；
◇关注售前技术交流，以做到靶向性调整产品配方，专业定向化生产专用产品；
◇重视售后技术服务质量，确保气柜运行不会由于气柜密封油的质量变化而产生波动。
从技术层面考虑，储气介质组成、杂质组成及含量、地域环境甚至气柜的施工质量都会对气柜密封油的使用产生影响。其中：
◇运动黏度是首要指标，应根据环境及运行温度，选择运动黏度适宜的油品，确保油膜厚度与强度；
◇凝点选择应考虑气柜使用地域的环境极低温度以及气柜运行温度，以及是否采取保温措施等；
◇抗氧防腐性能和抗乳化性是强制性标准；
◇密度应设定上限，以避免不良生产商为降低成本而采用非标基础油进行生产。
商务层面
从商务层面考虑，应基于以下几方面选择气柜密封油产品：
◇选择有资质的正规大型生产企业的产品；
◇关注售前技术交流，以做到靶向性调整产品配方，专业定向化生产专用产品；
◇重视售后技术服务质量，确保气柜运行不会由于气柜密封油的质量变化而产生波动。
结束语
作为理性消费者，在确保安全生产的前提下，应充分考虑密封油的实际使用性能，考察供应商的生产过程与能力、产品的市场信誉度等。用户应实事求是地了解油品性能特点，决不能为减少用油量而不考虑油品的综合性能，为气柜的正常安全生产埋下隐患。
作为理性消费者，在确保安全生产的前提下，应充分考虑密封油的实际使用性能，考察供应商的生产过程与能力、产品的市场信誉度等。用户应实事求是地了解油品性能特点，决不能为减少用油量而不考虑油品的综合性能，为气柜的正常安全生产埋下隐患。
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