顺序输送在东黄复线中的应用

1、顺序输送在东黄复线中的应用2004年第6期管技木pioelinetechni删5设备andf_xmiomentno.6顺序输送在东黄复线中的应用吴红刚,靳春义,陈广清,苏中刚,杨之胜(中国石化管道储运分公司潍坊输油处,山东滨州256618)摘要:介绍了顺序输送的特点,分析了顺序输送混油产生的机理,给出了混油量的计算公式,对影响混油量的因素进行了分析,介绍了混油的切割方法,对顺序输送管道的水力特性进行了分析.关键词:顺序输送;混油切割;水力计算中图分类号:te83文献标识码:b文章编号:10049614(2004)060028031概况2顺序输送的工艺特点1.1输油概况2.1顺序输送会产生混油东

2、黄复线全长248.50km,全线采用711itl/n钢管.管线起于东营市东营首站,止于青岛市黄岛油库,中间设有昌邑站,寿光站二座热泵站.原设计为先炉后泵,泵到泵密闭输油,额定输量为2.0lo7t/a,广齐线全长47.34km,管径为b529itl/n.管线起于广饶站,止于齐鲁石化进口油油库.在东黄复线上设有广饶分输阀室,阀室到广饶站1.643km,管径为711itl/n.管线如图1所示.匡垂固一匡圈一医一匠受囹一区圈区圃一圃图1东黄复线及广齐线概况从1998年开始,东黄复线停输胜利油,改输进口油,并进行流向调整.进口原油从黄岛上岸,实行常温输送,从黄岛油库,经昌邑站,寿光站,广饶站,最后到达齐

3、鲁石化.东黄复线广绕一东营段停输封存.从1999年12月开始,由于沧州炼厂,洛阳炼厂,济南炼厂等单位的进口原油也在黄岛上岸,进口原油开始顺序输送.油品到达广饶分输阀室后,齐鲁石化的油经广齐线输送后,到达齐鲁石化进口油库区;沧州炼厂,洛阳炼厂,济南炼厂等单位的进口原油继续在东黄复线输送,到达东营首站后继续西输.整个输油过程为常温输送.2003年计划给齐鲁石化输油4.5lo6t,西输进el油计划为3.6lo6t.1.2进口原油特性介绍从黄岛上岸的进口原油有阿曼,沙特,科威特,伊拉克,阿联酋等国的原油,油品特性如表1所示.表1进口原油的特性参数收稿日期:20040610在顺序输送的过程中,当两种进口

4、原油交替时,在接触区内两种原油混合,会形成一段混油.生产实践表明:在湍流状态下输送时,混油量通常为管道总体积的0.5%1.o%.2.2混油的处理在顺序输送的终点,一般要把两种原油顺序输送产生的混油进行切割,由于进口原油都是作原料使用,而后进行深加工,所以把混油分两段切割,不用对混油进行特别处理.2.3批量和最优循环次数每种油品的批量越大,形成混油的次数越少,产生的混油量也就越少.对于一条顺序输送的管道,对应综合费用最低的循环次数即是最优循环次数.管道的建设,运营条件不同,对应的最优循环次数也不同.2.4首,末站批量油品的存储由于进口原油种类较多,不能混存,因此管道的首,末站要具有足够容量的储油

5、罐.进口油从黄岛上岸后,储存在黄岛油库,其储油容积为2.25lo6m3,为国内最大的原油储库.经东黄复线顺序输送后,一部分进口油进东营首战油库,东营首站进口原油库容量为1.0lo5m3;一部分从广饶阀室分输,经广齐线到齐鲁石化进口油库区,其储油容积为3.0lo5m3,这些条件确保了顺序输送需要的库存量.2.5顺序输送管道的水力特性不稳定当两种油品在管内交替时,随着两种油品在管内运行长度的变化,管道的运行状态处于缓慢的瞬变过程中,包括流量,进出站压力等参数都随时间缓慢变化.而当油品的交替界面经过输油泵时,泵的特性将发生突变.这就需要对全线的输油工况进行调整.3顺序输送中的混油3.1混油的产生顺序

6、输送产生混油的因素有两个uj:一是当两种第6期吴红刚等:顺序输送在东黄复线中的应用29油品沿管道运动时,管道横截面沿径向流速分布不均匀时后行油品呈楔形进入前行油品中;二是管内油品沿管道径向,轴向造成的紊流扩散作用.紊流扩散作用过程破坏了楔形油头的分布,使两种油品混合,在一定程度上是混油段油品沿管道截面趋于均匀分布.对于紊流强度不大或层流流动的管内油品,横截面上油品的混合过程主要是分子的扩散作用.在紊流状态下交替输送油品时,当雷诺数超过某一数字时,层流底层的厚度极薄,紊流核心部分已基本上占有整个管道截面,这时紊流速度场内局部流速的不均匀,紊流脉动以及在浓度差推动下沿管长方向的分子扩散是造成混油的

7、主要原因.3.2混油量的计算目前顺序输送混油量的计算主要选用austinpelfrey公式:c:11.75dol0?船一0?re>re;(1)c:18384do5lo?re一0.9e2?dvre<re;(2)4ls式中:船为混油段雷诺数;re;为i临界雷诺数;c为混油段长度,m;l为管道长度,m;d为管道内径,m;p为油品在管线中的体积流量;对于东黄复线:d=0.693m,rej=9.623l04.分析式(1)式(3)可知:对某一直径的管道而言,在紊流区内有两个混油特点不同的区域,即平滑区和陡斜区.由平滑区向陡斜区的过渡是急剧发生的,管径不同,其临界雷诺数不同.为了减少混油量,管道

8、应在大于临界雷诺数的工况下运行;混油长度与管道长度(混油界面移动距离)的平方根成正比.应用举例:当奎都原油与阿曼油在管道中交替时,选两种常见输油工况计算混油长度.20时,10l=854.4kg/m3,vl=25.710/s;p2=928.3kg/m3,2:120.6510一m2/s;则混油的计算黏度为v=5.210m2/s.(1)当进vi原油输量为每天2.2lo4m3时,re=9001,re<rej,则c=l919.8m.(2)当进vi原油输量为每天1.8104m3时,船=7364,re<rej,则c=l958.75m.以上计算说明输油量较低时,混油量较大.3.3影响混油量的因素3

9、.3.1流态两种油品在管道中交替时,流态对混油量有较大的影响.在层流状态时,两种油品在管道中交替所形成的混油量比紊流时要大的多,一般要求管道顺序输送时的流态在re>9.623104的范围内.由于重质原油的黏度很大,因此要特别注意重质原油的流速.由于进vi油输送计划比管输能力小很多,所产生的混油量也很大.3.3.2油品切换(初始混油)的影响j在两种油品顺序输送时,输油首站油泵入口油品切换的速度和泵入口的管道布置是影响初始混油量的关键.而初始混油量又对最终混油量起到重要的作用,因此对不同油品的分储分输以及工艺流程的切换等,均应给予充分的考虑.油泵入口油品切换阀门均采用电动快速球阀,确保油品切

10、换在很短的时间里完成,以减少初始混油的长度.3.3.3翻越点的影响在黄岛油库与昌邑站之间,管道翻越龙山.翻越点的最大高度为l19m.如果输油工况不合适,极易在翻越点后产生液柱分离现象.不仅在管线中产生大量的气体和油蒸汽,极易产生水击现象,同时增加油品顺序输油的混油量.3.3.4管道停输的影响在进口油输送的过程中,管道的事故工况和计划内的维修工作都会造成管道的临时停输.管道内介质的紊流脉动消失了,被输送介质之间的密度差成了产生混油的主要因素.在密度差的作用下,混油段截面上的油品会在垂直方向上产生移动.较轻的油品向上运动,较重的油品向下运动.如果停输时,混油段正在高度差大的地段且密度大的油品正在高

11、处时,混油量会有较大的增加.3.3.5中间泵站对混油量的影响在东黄复线的顺序输送过程中,混油段要经过两个中间泵站:昌邑站和寿光站,每经过一个泵站,混油长度就有所增加.所以,要尽量简化中间站流程,减少涡流源和盲管长度.3.3.6顺序输送次序对混油量的影响为了尽量减少混油,总是按进口原油的物理化学性质相接近的程度来安排顺序输送,用黏度较大的油品顶替黏度较小的油品.3.3.7其他因素的影响管道中附件的数量,出站调节阀的开度,管道特性变化,机泵的切换,输油管道的落差,流量的变化等因素均影响输油量的变化.4顺序输送中混油段的切割4.1油品界面检测混油段浓度的准确测量(油品界面的检测)是实现油品准确切割的

12、前提条件.在广饶阀室,安装一套在线密度显示设备,能在线显示管输原油的密度,同时把数据传送到广饶站控制中心,而后传送到潍坊输油处调度中心.对混油的界面进行准确的检测.30pipelinetechniqueandequipmentdec.20044.2混油段的切割进口原油混油段的切割采用国际上通用的(50/50)的混油界面切割做法,在混油浓度为50%的界面切割.在广饶分输阀室,安装两台电动切换球阀,在20s内完成混油的切割.5顺序输送管道的水力计算假设交替输送a,b两种油品,a为轻且黏度小的油品,b为重且黏度大的油品,忽略油品黏度变化对泵站特性的影响,则输送a油时泵站的出站压力为.p(:a=pha

13、+(n,+6q)pag输送b油时泵站的出站压力为pcb:pub+(+q)pbg式中:pca,pcb分别为第一级主输油泵输送a油,b油时的入口压力;l0a,l0b分别为a油,b油的密度;n,6分别为号泵的特性常数;k为站内串联的离心泵机组数.由于l0a>l0b,因而在相同流量下,在pq坐标系统中,输送b油时的泵站特性高于输送a油时的泵站特性,如图2所示.图2油品交替时泵站一管道系统的工作点设输送a油时管道特性曲线为工,输送b油时管道特性曲线为1i.则管道输送a油时的系统工作点为1,而输送b时的系统工作点为3.初始混油界面通过离心泵站时(用b油顶替a油的瞬间),泵站内的离心泵机组很快被b油充

14、满,泵站特性由a跃升为b,而管道内此时为a油,管道特性曲线为工,此时系统的工作点就由1跃变为2,即泵的排量和压力均会突然升高.随着管道内b油长度的增加,系统的工作点沿曲线b逐渐由点2向着点3移动,直到管道内全部为b油充满,系统的工作点就稳定在点3.由点2变化到点3是泵排量逐渐减小,出口压力逐渐升高的渐变过程.当下一次交替开始,即管道从输送b油转为输送a油时,当离心泵充满a油后,系统工作点将迅速由点3降为点4.随着管道内a油长度的增加,系统的工作点将迅速由点4向着点1移动,直到管道内全部被a油充满,系统稳定在点1工作.因此,在两种油品相互交替的过程中,泵站一管道系统的工作点将经历由点l一点2一点

15、3和由点3一点4一点1的跃变一渐变的过程.由1234构成的框给出了泵站排量和压力的变化范围.6建议(1)当两种进口原油密度差别较大时,运用在线密度计可以很好地检测到油品的界面,当两种进口原油密度差别不大时,在线密度计很难检测到油品的界面.建议在广饶分输阀室增加一套在线硫分析仪,与在线密度计配合使用,能更好地检测油品的界面.(2)在东黄复线增设收发隔离球装置,当输送某种要求较高的进口原油时,可以选择隔离措施,尽量减少混油.参考文献1杨筱衡,张国忠输油管道设计与管理.东营:石油大学出版社,1996.2许宝兴,孙建斌.油品顺序输送及相关技术问题.油气储运,2000.f31蒲家宁.管道顺序输送混油分析

16、中的若干问题.油气储运,2000(上接第27页)从表6可见冲击值较高,证明材料及焊接工艺是合适的.其中有一个值为165,属于熔合线附近组织.但既不低于原始钢材对冲击韧性的最低要求数值,也符合相关试验规程的要求.考虑进一步采取措施提高焊接的冲击值也没有必要,在已满足母材设计强度最低要求的基础上,适当降低冲击值,使屈强比下降,实际上放宽了裂纹性缺陷的容限尺寸,使材料强度和塑性的配合更加合理,更有利于提高材料的综合使用性.表6试样冲击试验值(20)试样号冲击值/(j-cn.)试样号冲击值/(j?cm.)1200.o4200.o2212.55210.53165.06195.04结果分析通过对上述试验结果的分析,证实了严格按照既定的试验方案进行焊接得到的焊接接头,其各项性能完全能够满足使用要求,说明焊接工艺的可行性.现在该工艺多次使用在wb36焊接施工中,现场操作可行性强,焊接质量稳定,未出现任何异