6.3混油界面检测与混油处理

1、2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理1第三节第三节 混油界面检测与混油处理混油界面检测与混油处理对于多种油品的顺序输送，正确地检测和跟踪混油界面并能对于多种油品的顺序输送，正确地检测和跟踪混油界面并能及时进行油品分输和末站混油界面切割，是保证输送油品质及时进行油品分输和末站混油界面切割，是保证输送油品质量的关键。量的关键。一、混油浓度检测方法一、混油浓度检测方法 1 1、密度计、密度计密度型界面检测系统（简称密度计）是国内外成品油管道顺密度型界面检测系统（简称密度计）是国内外成品油管道顺序输送中最普遍的方法，它是一种比较直接的检测方法。序输送中最普遍的方法，它是一种比较直接的

2、检测方法。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理2根据根据混合油品的密度与各组分的密度、浓度之间的关系混合油品的密度与各组分的密度、浓度之间的关系：1,BABBAAHKKKKABAHBBABHAKK;2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理3能够连续测量的密度型界面检测仪表有很多种，目前国外较能够连续测量的密度型界面检测仪表有很多种，目前国外较多使用的是多使用的是浮筒式和振动式浮筒式和振动式。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理4浮筒式密度型界面检测系统一次仪表的主要部件是计量箱、浮筒式密度型界面检测系统一次仪表的主要部件是计量箱、浮筒、连杆和平

3、衡弹簧。从管线内油品取样，油样连续流入浮筒、连杆和平衡弹簧。从管线内油品取样，油样连续流入一个平衡的计量箱，随着油样密度的增加与减少，浮筒即下一个平衡的计量箱，随着油样密度的增加与减少，浮筒即下沉或上升。沉或上升。浮筒位置与油品密度成比例浮筒位置与油品密度成比例，压差变送器把一次，压差变送器把一次信号送入记录仪表，由记录仪表所显示的密度变化可得知混信号送入记录仪表，由记录仪表所显示的密度变化可得知混油段的到达位置。油段的到达位置。振动式密度计是将探针型结构的探头装在管道内部，并配备振动式密度计是将探针型结构的探头装在管道内部，并配备电子仪表系统。其原理是电子仪表系统。其原理是以振动物体的简谐运

4、动结合牛顿第以振动物体的简谐运动结合牛顿第二定律，进行推理测量二定律，进行推理测量。让一定质量的流体与一弹性物体作。让一定质量的流体与一弹性物体作用，使其产生简谐运动。探针的振动周期与浸没它的液体有用，使其产生简谐运动。探针的振动周期与浸没它的液体有关，通过测量其振动周期即可检测油品的密度。关，通过测量其振动周期即可检测油品的密度。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理5 兰成渝成品油管道兰成渝成品油管道就是在各分输就是在各分输(泵泵)站进站管线、末站的站进站管线、末站的进站管线上安装高精度的进站管线上安装高精度的(可达万分之一可达万分之一)振动式密度计，在振动式密度计，在线监

5、测管内油品密度的变化，用于柴油和汽油间的混油界面线监测管内油品密度的变化，用于柴油和汽油间的混油界面检测。自动控制系统对在线密度计的检测结果进行自动分析检测。自动控制系统对在线密度计的检测结果进行自动分析，准确地判定纯油和混油的切割界面，并按预先设定的操作，准确地判定纯油和混油的切割界面，并按预先设定的操作程序将纯油和混油分离，完成对混油界面的自动切割。图程序将纯油和混油分离，完成对混油界面的自动切割。图6.13为兰成渝管道成都站的密度变化曲线。为兰成渝管道成都站的密度变化曲线。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理7 2 2、超声波界面检测器、超声波界面检测器u在常温条件下，

6、油品的密度越大，超声波在油品中的传播在常温条件下，油品的密度越大，超声波在油品中的传播速度就越快。混油浓度的超声波法检测，就是根据速度就越快。混油浓度的超声波法检测，就是根据超声波在超声波在不同密度的油品中的传播速度不同不同密度的油品中的传播速度不同的特性，在管道沿线安装的特性，在管道沿线安装超声波检测仪表，通过连续测量声波通过管道的时间，确定超声波检测仪表，通过连续测量声波通过管道的时间，确定管内油流的密度，从而检测混油的浓度。管内油流的密度，从而检测混油的浓度。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理8u利用超声波检测仪表检测混油浓度是利用利用超声波检测仪表检测混油浓度是利用

7、超声波油品界面超声波油品界面检测仪检测仪，记录不同时刻混合油品的声时值。再根据油品浓，记录不同时刻混合油品的声时值。再根据油品浓度与声时的关系，计算不同时刻油品的浓度：度与声时的关系，计算不同时刻油品的浓度：u声时是指超声波通过两倍管径距离的油流所需的时间，单声时是指超声波通过两倍管径距离的油流所需的时间，单位是位是 。u式中式中: T: TH H为混合油品的声时值，由超声波油品界面检测仪为混合油品的声时值，由超声波油品界面检测仪表测得表测得; ;uT TA A和和T T B B分别为分别为A A、B B两种油品的声时值，可从有关资料图表两种油品的声时值，可从有关资料图表中查取。中查取。 AB

8、ABAHAKKTTTTK1;1s 图图6-14表明：从低端的乙烷表明：从低端的乙烷、丙烷混合物到高端的燃料、丙烷混合物到高端的燃料油，其密度和声速之间的关油，其密度和声速之间的关系近似是线性的。连续测量系近似是线性的。连续测量并记录声波通过输油管道的并记录声波通过输油管道的时间，就能确定管内油流的时间，就能确定管内油流的密度，从而分辨出油流的品密度，从而分辨出油流的品种和混油浓度。种和混油浓度。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理10 3 3、记号型界面检测系统、记号型界面检测系统u记号型界面检测系统是先把作为记号的物质溶解在有记号型界面检测系统是先把作为记号的物质溶解在有机

9、溶剂中制成机溶剂中制成示踪物示踪物，在首站将示踪物注入界面，在，在首站将示踪物注入界面，在末站检测记号物质即可得知混油段，随界面的变化，末站检测记号物质即可得知混油段，随界面的变化，示踪物会扩散开来，在末站的有关仪表上可记录到强示踪物会扩散开来，在末站的有关仪表上可记录到强度信号，由此可确定混油头与混油尾。度信号，由此可确定混油头与混油尾。u记号物质可采用记号物质可采用色素染料色素染料、萤光染料萤光染料和具有高电子亲和具有高电子亲合力的合力的化学惰性气体化学惰性气体。由于色素染料放置于某些成品。由于色素染料放置于某些成品油中会降低其商品价值，现在一般已不采用色素染料油中会降低其商品价值，现在一

10、般已不采用色素染料作为示踪物质。作为示踪物质。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理11u在顺序输送不同级别的油品之间的混油界面注入某种萤光剂，在顺序输送不同级别的油品之间的混油界面注入某种萤光剂，然后使用界面检测器即可检测到混油界面。这种萤光剂为某种然后使用界面检测器即可检测到混油界面。这种萤光剂为某种萤光染料，萤光染料，它能吸收不可见的紫外光波，并能将紫外光转变为它能吸收不可见的紫外光波，并能将紫外光转变为可见光波而反射出来。可见光波而反射出来。萤光染料大多是含苯或杂环并带有共轭萤光染料大多是含苯或杂环并带有共轭双键的化合物。双键的化合物。u将一定浓度的萤光剂注入到顺序输送

11、油品的混油段中，油品中将一定浓度的萤光剂注入到顺序输送油品的混油段中，油品中萤光剂的含量与萤光强度成正比萤光剂的含量与萤光强度成正比。通过萤光界面检测器持续不。通过萤光界面检测器持续不断地监测管道中流动油品萤光强度的变化，以检测油品的混油断地监测管道中流动油品萤光强度的变化，以检测油品的混油界面。与煤油混合组成的萤光剂在油品中有很高的溶解度，即界面。与煤油混合组成的萤光剂在油品中有很高的溶解度，即使管线停止运行，萤光剂也会全都分散在油品中，并能准确地使管线停止运行，萤光剂也会全都分散在油品中，并能准确地确定油品之间的混油段。确定油品之间的混油段。(1) 萤光剂萤光剂2021-6-14输油管道设

12、计与管理输油管道设计与管理12u整套检测系统包括：与萤光剂，萤光剂的注入泵和储罐，萤光界整套检测系统包括：与萤光剂，萤光剂的注入泵和储罐，萤光界面检测器和具有一组电动计数器的分批跟踪系统。面检测器和具有一组电动计数器的分批跟踪系统。u l 972年，美国的帕兰特逊年，美国的帕兰特逊(Platation)管道公司在一条从北卡罗纳管道公司在一条从北卡罗纳州的格林斯伯勒到华盛顿的哥伦比亚特区的成品油管线上安装了州的格林斯伯勒到华盛顿的哥伦比亚特区的成品油管线上安装了这种萤光记号型界面检测系统。实际使用表明，在各种条件下，这种萤光记号型界面检测系统。实际使用表明，在各种条件下，示踪剂都能给出明显的信号

13、。在管道较长距离的运行中，示踪剂示踪剂都能给出明显的信号。在管道较长距离的运行中，示踪剂无明显滞后，并发现在管道停止运行一周多后，示踪剂在管道内无明显滞后，并发现在管道停止运行一周多后，示踪剂在管道内油品中的分布也不变。我国兰成渝成品油管道对于密度相近的油品中的分布也不变。我国兰成渝成品油管道对于密度相近的90#汽油和汽油和93#汽油，原设计用添加荧光剂的方法来检测混油界面。由汽油，原设计用添加荧光剂的方法来检测混油界面。由于管道将来可能要输送航煤，故改采用光学检测法来监测管内于管道将来可能要输送航煤，故改采用光学检测法来监测管内90#汽油和汽油和93#汽油的混油界面。汽油的混油界面。2021

14、-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理13(2)气体记号型气体记号型u这种检测方法是将某种气体作为示踪物质注入管内不同油品这种检测方法是将某种气体作为示踪物质注入管内不同油品界面之间，然后在分输站使用色谱仪采样分析示踪气体在油界面之间，然后在分输站使用色谱仪采样分析示踪气体在油品中的浓度分布即可检测到混油界面。品中的浓度分布即可检测到混油界面。示踪气体要具有高电示踪气体要具有高电子亲合力、化学惰性且无毒。子亲合力、化学惰性且无毒。目前，国外研制使用的是目前，国外研制使用的是SF6，它符合以上要求，且价格便宜。它符合以上要求，且价格便宜。SF6可以在泵前、也可以在泵可以在泵前、也可以在泵

15、后注入管内油品界面内，注入位置不影响它在油品中的分布后注入管内油品界面内，注入位置不影响它在油品中的分布状态。状态。u与现示踪气体配套的色谱仪必须能自动连续采样分析，灵敏与现示踪气体配套的色谱仪必须能自动连续采样分析，灵敏度高，且灵敏度与管内油品性能无关，这样才能快速准确地度高，且灵敏度与管内油品性能无关，这样才能快速准确地检测油品的界面。检测油品的界面。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理144 4、光学界面检测系统、光学界面检测系统u利用不同油品对光的折射率不同检测油品界面利用不同油品对光的折射率不同检测油品界面。兰成渝管道。兰成渝管道正在试用美国正在试用美国Kam Co

16、ntrols公司的公司的KAM(OID)界面检测仪。界面检测仪。试用表明，该仪器安装简单，维护方便，且对信号反应灵敏试用表明，该仪器安装简单，维护方便，且对信号反应灵敏，可以用于两种汽油之间或其他油品之间的界面检测，该仪，可以用于两种汽油之间或其他油品之间的界面检测，该仪器对油品中的杂质非常敏感。美国科洛尼尔成品油管道也采器对油品中的杂质非常敏感。美国科洛尼尔成品油管道也采用了此种仪器来进行界面检测。图用了此种仪器来进行界面检测。图6-15和图和图6-16是兰成渝管道是兰成渝管道应用时的实际曲线。它应用时的实际曲线。它适于密度差很小的混油适于密度差很小的混油，如两种汽油，如两种汽油，此时密度计

17、精度可能不够。，此时密度计精度可能不够。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理16二、混油界面跟踪二、混油界面跟踪u混油界面跟踪技术使调度人员能够了解每批油的位置和达混油界面跟踪技术使调度人员能够了解每批油的位置和达到预定地点的时间并计算出混油段的长度。该项任务是由到预定地点的时间并计算出混油段的长度。该项任务是由管道管道SCADA系统中的应用软件完成的。这些软件承担着系统中的应用软件完成的。这些软件承担着油品切换、混油段跟踪及末站混油切割等操作的控制，它油品切换、混油段跟踪及末站混油切割等操作的控制，它可以准确地预计出混油段抵达末站的时间，能够进行混油可以准确地预计出混油段抵

18、达末站的时间，能够进行混油界面位置计算、混油段长度计算、混油浓度变化计算。还界面位置计算、混油段长度计算、混油浓度变化计算。还可以辅助各站分输时避开混油，在混油段到达前的一定时可以辅助各站分输时避开混油，在混油段到达前的一定时间发出警报，使末站的操作人员有时间针对到达的油品选间发出警报，使末站的操作人员有时间针对到达的油品选择合适的阀门和油罐。择合适的阀门和油罐。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理17三、管道终点油罐内的允许混油量三、管道终点油罐内的允许混油量 各种油品都有一定的质量指标，如汽油的主要质量指标是辛各种油品都有一定的质量指标，如汽油的主要质量指标是辛烷值，柴油

19、的主要质量指标是十六烷值和凝点。一般来说，烷值，柴油的主要质量指标是十六烷值和凝点。一般来说，炼厂生产的油品的质量总留有一定的余量，即其实际的质量炼厂生产的油品的质量总留有一定的余量，即其实际的质量指标通常要高于规定的质量指标。如指标通常要高于规定的质量指标。如90#汽油的辛烷值可能为汽油的辛烷值可能为91或或92。故可以混入一定量的性质相近的油品而不会影响合。故可以混入一定量的性质相近的油品而不会影响合格质量。可以通过化验确定一种油品中允许混入的另一种油格质量。可以通过化验确定一种油品中允许混入的另一种油品的浓度。品的浓度。 在管道终点，在管道终点，A油罐中允许混入的油罐中允许混入的B油量取

20、决于两种油品的性油量取决于两种油品的性质、油品的质量指标和油罐的容量质、油品的质量指标和油罐的容量。两种油品的性质和油品的。两种油品的性质和油品的质量指标决定了质量指标决定了一种油品中允许混入的另一种油品的浓度一种油品中允许混入的另一种油品的浓度。 2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理18u如车用如车用85#85#和和90#90#汽油，其质量指标中主要是辛烷值不汽油，其质量指标中主要是辛烷值不同，且差别不大同，且差别不大; ;炼油厂在油品出厂时，其质量指标炼油厂在油品出厂时，其质量指标又有一定的余量，所以，又有一定的余量，所以，90#90#汽油中混入一定量的汽油中混入一定量的

21、85#85#汽油，对汽油，对90#90#汽油的使用质量并没有太大的影响。这汽油的使用质量并没有太大的影响。这两种油品比较适合交替输送。两种油品比较适合交替输送。u而柴油中若混入少量的车用汽油，其闪点就会有明显而柴油中若混入少量的车用汽油，其闪点就会有明显的降低。这在使用和销售质量指标中，都是不允许的的降低。这在使用和销售质量指标中，都是不允许的，所以，这两种油品一般不直接交替输送。，所以，这两种油品一般不直接交替输送。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理19u实验确定允许的混油浓度实验确定允许的混油浓度u两种油品交替输送之前，取两种油品不同的混合比在两种油品交替输送之前，取两

22、种油品不同的混合比在实验室测定其物性参数，从而确定满足质量要求的最实验室测定其物性参数，从而确定满足质量要求的最大允许混油浓度。如下表大允许混油浓度。如下表4-34-3给出给出2#2#航空煤油与航空煤油与66#66#汽汽油混合后的性能参数变化情况，供参考。其它油品混油混合后的性能参数变化情况，供参考。其它油品混合后的情况类似。合后的情况类似。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理20性能参数2#航空煤油航煤中掺入166#汽油质量标准实测值初馏点/程 250236236闪点/3428粘度201.431.422825. 12021-6-14输油管道设计与管

23、理输油管道设计与管理21u从表中可以看出，从表中可以看出，2#2#航空煤油中掺入航空煤油中掺入66#66#汽油后，其汽油后，其闪点有明显下降，当汽油的含量超过闪点有明显下降，当汽油的含量超过1 1时，时，2#2#航空航空煤油的闪点将低于煤油的闪点将低于2828的质量标准，所以，的质量标准，所以，2#2#航空煤航空煤油中油中66#66#汽油的最大允许混入浓度为汽油的最大允许混入浓度为1 1。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理22必须再一次强调，同一种油品每批油料的必须再一次强调，同一种油品每批油料的“质量潜力质量潜力”不同，因此不同，因此A油罐中允许混入的油罐中允许混入的B油

24、浓度或油浓度或B油罐中允许油罐中允许混入混入A油的浓度要由化验确定。在确定油的浓度要由化验确定。在确定A油罐中允许混入油罐中允许混入的的B油浓度和油浓度和B油量以后，需要在管道终点控制进油量以后，需要在管道终点控制进A油罐油罐的的B油量，使流出混油中的油量，使流出混油中的B油量不超过油量不超过A油罐内允许的油罐内允许的混油量混油量VB，这就需要，这就需要进一步研究管道终点混油浓度与混进一步研究管道终点混油浓度与混油量的关系油量的关系，以便根据管道终点混油浓度确定油罐的切，以便根据管道终点混油浓度确定油罐的切换时间。换时间。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理23四、管道终点混

25、油段的切割（了解）四、管道终点混油段的切割（了解） 设终点截面混油浓度随时间的变化曲线如右下图所示。设终点截面混油浓度随时间的变化曲线如右下图所示。 t1时刻纯时刻纯A油开始进油开始进A油罐，若油罐，若t2 时刻已流出的混油头中时刻已流出的混油头中B油的量正油的量正好等于好等于A油罐中允许混入的油罐中允许混入的B油的油的量量VB , 则则t2时刻的混油浓度时刻的混油浓度 即即为混油头的为混油头的切割浓度切割浓度。2AtK若若t3时刻混油尾中的时刻混油尾中的A 油量正好等油量正好等于于B油罐中允许混入的油罐中允许混入的A油量油量VA ，则则 即为混油尾的切割浓度。即为混油尾的切割浓度。 3AtK

26、t2至至t3之间的混油段进入专门的混油罐。之间的混油段进入专门的混油罐。 2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理24混油段的切割方式混油段的切割方式u对于需要长期储存的油品，在掺入混油后，尽管油品当对于需要长期储存的油品，在掺入混油后，尽管油品当时的各项指标都合格，但在长期储存时可能会影响其安时的各项指标都合格，但在长期储存时可能会影响其安定性，最好不要掺混，而是将混油装入专用混油罐，另定性，最好不要掺混，而是将混油装入专用混油罐，另行处理。一般是行处理。一般是以含有前行油品浓度以含有前行油品浓度99l的油流作的油流作为混油为混油。对于混油段有以下切出方式：。对于混油段有以下切

27、出方式：(1) 两段切割两段切割：即前面讲的将混油段切割成两部分，收入两：即前面讲的将混油段切割成两部分，收入两种纯净油品的储罐内，如两种汽油之间或两种柴油之间种纯净油品的储罐内，如两种汽油之间或两种柴油之间的切割即可采取此种方法；的切割即可采取此种方法；(2) 三段切割三段切割：将能够掺入前后两种纯净油品罐内的混油：将能够掺入前后两种纯净油品罐内的混油（即混油头和混油尾）切入两种纯净油品的储罐内，其（即混油头和混油尾）切入两种纯净油品的储罐内，其余混油进入混油罐；余混油进入混油罐；2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理25 (3) 四段切割四段切割。将能够掺入前后两种纯净油品

28、罐内的混油（。将能够掺入前后两种纯净油品罐内的混油（即混油头和混油尾）切入两种纯净油品的储罐内。其余即混油头和混油尾）切入两种纯净油品的储罐内。其余混油按混油按50分成两部分，前部分富含分成两部分，前部分富含A油，后部分富含油，后部分富含B油，分别切入两个不同的混油罐中。然后把富含油，分别切入两个不同的混油罐中。然后把富含A油的混油的混油逐渐掺混到纯净的油逐渐掺混到纯净的A油中，把富含油中，把富含B油的混油逐渐掺混油的混油逐渐掺混到纯净的到纯净的B油中。油中。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理26(4) 混油段的五段切割混油段的五段切割一般采用将含有后行油品一般采用将含有后

29、行油品1的混的混油段（混油头）直接切入前行油品中；将含有油段（混油头）直接切入前行油品中；将含有133后行油品的混油段切入富含前行油品的混油罐中，以后行油品的混油段切入富含前行油品的混油罐中，以便按照比例回掺入前行油品中；将含有便按照比例回掺入前行油品中；将含有3366后行后行油品的混油段切入中间混油罐中，以便利用混油处理装油品的混油段切入中间混油罐中，以便利用混油处理装置将两种油品分离；将含有置将两种油品分离；将含有6699后行油品的混油后行油品的混油段切入富含后行油品的混油罐中，以便按照比例回掺入段切入富含后行油品的混油罐中，以便按照比例回掺入后行油品中；将含有后行油品后行油品中；将含有后行油品99的混油段（混油尾）的混油段（混油尾）直接切入后行油品中。图直接切入后行油品中。图6-19为此种切割方式的末站混为此种切割方式的末站混油切割示意图。油切割示意图。2021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理272021-6-14输油管道设计与管理输油管道设计与管理28五、混油