油库收发油问题研究

1、油库收发油问题研究摘要公路收发油主要包括汽车油罐车装卸油及灌桶两种，是油库的口常重要作业。在远离铁路、水路交通线的地区建设的油库，其油料运输全依靠汽车油罐车。这类 油库汽车运输距离远何达数百公里甚至上千公里）运输途中油料损耗大。油库只负责从 汽车油罐车收油和向用油部门供油的任务。本文主要讲述某小型油库设计公路收发油工艺设计计算。通过提供的基础资料 计算求得鹤管数，设计了各种油品吸入管和排出管工艺参数并进行了校核，以保证油库 有一个安全的环境，使得油品的收发油作业能够顺利进行。在工艺流程设计时，充分考虑了油库的业务要求，同时操作的业务种类，使之操作 方便，调度灵活，互不干扰，经济合理，节约投资，

2、不但满足收、发油作业要求，并应 使各油罐间能相互输转、油泵间能互为备用。关键词：发油工艺鹤管数布置方式工艺参数校核1总论1 1设计任务 根据条件确定鹤管数和鹤管布置方式； 根据地形图及平而布置图，设计各吸入管和排出管工艺参数(管径、管长、 摩阻并进行校核)； 发油工艺计算要进行发油时间校核。2设计原则 油库总体布置和工艺计算主要依据石油库设计规范和油库设计同时 查阅其他的资料； 满足生产要求和安全生产的前提下，尽可能做到总体平面布置合理紧凑，减少征 地面积，做到流程简单，操作管理方便； 满足生产的前提下，设备尽可能终一使用，降低油库造价。3编制依据 石油库设计规范(gb 50074-2002)

3、 马秀让油库设计实用手册m.北京：中国石化出版社2009 王怀义石油化工管道安装设计便查手册m北京：中国石化出版社20032工程概况某市油库属三级民用商业油库，主要经营种类为车用汽油（90蔦93）轻柴、农柴 以及润滑油，汽、柴油主要是汽车发出，兼给过往车辆加油。该库总面积为300x 193. 5=58050m2,其屮储油区占40%为23345m2,其中包括桶装仓库400m2；辅助生产区占 7.5%为4365m2；公路收油区占17%为10048m2；公路发油区占24%为13502m2<>由于该油 库离市区较近，所以本库附属的生活区加行设计。该库库址位于该市郊区的一个荒坡上（山坡地形见

4、地形图），且周围200m内无大型 厂矿企业，油库南面有一条二级公路从库前经过。本油库所经营的成品油总容量为 82000代（包括润滑油部分），所周转量为5. 2万吨，该油库区的自然环境情况：主导风向：西北风年平均气温:16°c最冷月平均气温：6°c 最热月平均气温：2vc日最低气温：-2°c 最高气温：41 °c当地大气压：759mmllg年平均降雨量：1500mm地下最低动水位：-6m最高动水位：-2. 2mooo15 库址地形图 0 :图2. 1库址地形图表2.1各规格油品的容量及年销量油品名称规格容重(t/m3)所销售量07年）车汽90#0. 722

5、2750093#0. 72523500轻柴0#0. 8415000农柴20#0. 877000表2. 2各个油品在任务输量下的压头油品种类9（r汽油93旅油轻柴农柴j2(m3 / h)4848484817.3417. 3416. 7216. 54（以中液位，t = 6°c为准）3鹤管数及布置方式3.1鹤管数确定3. 1. 1计算方法一计算公式：(3.1)式中n公路发油鹤管数；g公路散装某油品的年发油量，t；b季节不均匀系数，b=1.5-2；k发油不均匀系数，k二1.5-3；m油库每年工作天数，m=360d；q单只鹤管的工作流量，轻油q=50m3 /h；t平均每天的工作时数，一般取t=

6、7h；p该种油品的密度，曲。由公式(3.1)计算可得90#车汽:27500 x 2 x 2360 x 7 x 0. 722 x 5090#车汽:n 二23500 x 2 x 2360 x 7 x 0. 725 x 50=1. 03 2根0#轻柴15000 x 2 x 2360 x 7 x 0. 84 x 5020#农柴:360需：°?爲十。"1根讣算结果如表3.1所示。表3.1鹤管数计算结果油品种类计算结果鹤管数90#车汽1.21290#车汽1.0320#轻柴0. 57120#农柴0. 2613.1.2计算方法二(3.2)根据油库设计实用手册可知，汽车装油鹤管数可由公式（3

7、.2）计算求得:tpvtma式中n鹤管数；g年装卸量,t；k不均衡系数，k取1. 1-1.3；t每天作业时数，一般取7h；v油槽车容积，m3；m每小时装车个数,当v=4m3, m=35个/h；当v=8 m3, m二23个/h；a装车系数，液化气取0.8-0. 85,其它取0. 90.95。说明：由于该油库基础资料中给出每天按作业8小时计，故t应取8h。各种油品所需的汽车装油鹤管数计算如下:9（t车用汽油:kgtpvtma1.2 x 27500360 x 0. 722 x7x4x4x 0. 9=1. 26 2根9f车用汽油:kgt pvtma_ 1.2 x 23500360 x 0. 725 x

8、7x4x4x 0. 9=1. 07 = 2根kgt pvtma1. 2 x 15000360 x 0. 84 x7x4x4x 0. 9=0. 59 - 1 根20#农用柴油：川kgt pvtma1.2 x 7000360 x 0. 87 x7x4x4x 0. 90. 27计算结果如表3. 2所示。表3. 2鹤管数计算结果油品种类计算结果鹤管数90#车汽1.26290#车汽1.0720#轻柴0. 59120#农柴0. 2713. 2鹤管布置方式图3. 1鹤管布置方式布置方式说明：在满足任务输量的情况下，尽量减少管线，简化设备，使得管线安 全经济的运行。通过计算可得鹤管数总共为6根，其中90#汽油

9、和93#汽油各两根，0# 柴油和20#柴油（农）各一根。1号、2号、3号和4号鹤管用来收发汽油，其中1号和 2号鹤管主要收发90#汽油，3号和4号鹤管主要收发93#汽油，为了防止鹤管损坏时无 法进行正常的收发油作业，将2号和3号鹤管互为备用管路。当2号管路的b阀门堵塞 或者是该管路泄漏时，可采用3号管路的e阀门进行90#汽油收发油作业。同理，当3 号管路的d阀门堵塞或者损坏吋，可采用2号管路的c阀门进行替换。由于汽油和柴油 不能混用，所以将90#汽油、93#汽油两条鹤管互为备用，而将0#柴油、20#柴油（农） 的5号和6号管路互为备用。4输油管管径的选取计算公式：d = j翌（4.1）v v7

10、1式中d所选的管径，m；q业务流量，if/s；v经济流速，m/so表4.1不同粘度油品在管路屮的经济流速粘度经济流速（m/s）运动粘度v, 10_6(rn7s)条件粘度，° by吸入管路排出管路12121.52.5228241.32.028 724101.21.572 14610201. 11.214643820 601.01. 143897760 1200.81.0由表4. 1油品性质，可以得到本油库各油品的经济流速。表4. 2各油品的经济流速和运动粘度油品种类粘度经济流速（m/s）运动粘度v, 10-6(m7s)吸入管路排出管路90=车汽0. 751.52. 593=车汽0. 7

11、51.52.50”轻柴& 51.32.020”农柴& 51.32.09（r车汽管径的选取：已知流量q二48n?/h。则: 吸入管线管径选dn 125mm无缝钢管。吸入管线的管径：d4x24 x 48.5 x 3600 x re=0. 106/77排出管线的管径:v兀排出管线管径选dn80mm无缝钢管。93许汽管径的选取：已知流量q=48m7ho则:吸入管线的管径：d=.4 x 48-0. 106加l v7lv1. 5 x 3600 x 7t排出管线的管径：d=.14 x 48=0. 082mv v7tv 2. 5 x 3600 x 7i吸入管线管径选dn125mm无缝钢管。排出

12、管线管径选dn80mni无缝钢管。(t轻柴管径的选取：己知流量q=48m3/ho贝归吸入管线的管径：d =冈二14x48_二 014mv v兀v1.3x3600xr _排出管线的管径：d =w 二14x48二 0.092mv v7tv2.0x3600xtt吸入管线管径选dn125mm无缝钢管。排出管线管径选dn 100mm无缝钢管。2(t农柴管径的选取：已知流量q=48m3/ho则:吸入管线的管径：d =14x48= 0.114mv v兀v1.3x3600x 龙排出管线的管径：d =应二14x48=0.092mv v兀y 2.0x36005吸入管线管径选dn125mm无缝钢管。 排出管线管径选

13、dn 100mm无缝钢管。5管路长度及摩阻计算5.1管路长度我们组的设计数据为：总共有6根鹤管，每根鹤管长度为14m,管径为dniooo吸 入管管径均为dn125,排出管管径有dn80和dn100两种。泵的吸入管路长度均为15m, 卸油管长度均为7.5m。90”车汽、93”车汽、0*轻柴、20农柴泵的排出管路的长度分别为 21m、18.3m、15. 6叭12. 9m,剩余排出管路长度均为100m。则各油品吸入管路、排出管 路的计算长度分别为：9(/车汽：吸入管路：15+14+7. 5=36. 5m；排出管路：100+21 二 121m。93【车汽：吸入管路：15+14+7. 5二36. 5m；

14、排出管路：100+18. 3二 118. 3m。(t轻柴：吸入管路：15+14+7. 5=36. 5m；排出管路：100+15. 6二 115. 6m。2(/农柴：吸入管路：15+14+7. 5=36. 5m；排出管路：100+12. 9二 112. 9m。5. 2管路摩阻首先以9(r车汽为例:9(r车汽吸入管路:流量 q=48m3 /h,粘度 v = 0.75xl06m2 /5 , e = 0.2mm , d = 25mm管壁相对粗糙度:雷诺数：2e 0.4 八£ = =0.0032 , v d 1254q _4x48f_3.14 x 0.1252 x 3600= 1.087/7?

15、/ sv1.087x0.1250.75x1 o'6= 181166.7rel =59.559.50.0032%= 41557.2心宁虬弋晋"6由此可知，rel<re<re2,流态为混合摩擦区。716.8r e、1.11'一+rej.4丿-1.81g可求得：2二0.0282g1.08722x9.8=0. 49/z79(/车汽排出管路：流量 q=48m3/h,粘度 v = 0.75xl0_6m2 /5 , e = 0.2mm , d = 80mm管壁相对粗糙度：£ = = = 0.005, v= =空聾=2.654m/5d 80/rd2 3.14 x

16、 0.082 x 3600雷诺数：cvd2.654x0.08心 cre =2830933v0.75x10“re 1 =学=59,5s/ = 24985.7 £%0.005%re2=665-7651g£665 765 xlg 0.050.0032= 518840.0由此可知，rel<re<re2,流态为混合摩擦区。6.81.11*+re<7.4;可求得：2=0. 025h= a = 0. 025 x 丄空 x 2, 654= 13. 59/z?rd 2g0.082 x 9.8矿 0. 028 x36.50. 1251.0872x 2 x 9. 8=0. 49

17、/7793诈汽与9(t车汽计算方法一致，此处不给出详细计算步骤。然后以l轻柴油为例: (t轻柴吸入管路：流量 q=48m3 /h,粘度 v = 8.5xl0-6a7?2 is , e = 0.2mm , d = 125加管壁相对粗糙度：z雷诺数：2(?0.4”404x48(八旳 /:=0.0032、 v = = 1.087m/5d 1257rd2 3.14x0.1252x3600心帀087x0.：25 = 5983 3 v8.5x10"n(59.559.5urc/?el = = 41557.2£%0.0032%由此可知，3000w rew rei,流态为紊流水力光滑区。.0

18、.3164z = i</re可求得：a=0. 028轻柴排出管路：流量 q=48m3 /h,粘度 v = 8.5xl0_6/n2 is , e = 0.2mm , d = qqmm管壁相对粗糙度：e = = 0.004 , v 二上£二"xf= 1.699/7?/5d 100/rd2 3.14x0.12x3600雷诺数:v1.699 x 0. 18. 5 x io-6=19988. 259.559.5""c 小7=32223.20.004%由此可知，3000<re<rel,流态为水力光滑区。0.3164可求得：2二0.027dv=0.

19、027 x2g115.61.6992x 0. 12x9.8=4. 60/720#农柴与0#轻柴流态一样，都属于水力光滑区，吸入管、排出管hf求法同上。通过 计算，可得到每种油品的管路阻力损失hf,如表5.1所示。表5.1管路工艺参数汇总油品管路管径 d, mm流速7id2(m/s)雷诺数re上v沿程摩阻系 数2计算长度z(m)管路阻力 损失 hf, m90车汽吸入管1251.08715985. 30. 02836.50. 49排出管802. 65424978. 80. 02512113. 5993车 汽吸入管1251.08715985. 30. 02836.50. 49排出管802. 6542

20、497& 80. 02511&313.3104 轻柴吸入管1251.08715985. 30. 02836. 50. 49排出管1001.69919988. 20. 027115.613.3120农柴吸入管1251.08715985. 30. 02836.50. 49排出管1001.69919988.20. 027112.94. 49管路的阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失两部分。因为吸入管路、排岀管 路的长度较长，局部阻力损失所占的比例甚小，因此不逐一计算，而将沿程阻力损失增 加 5%即可：h = 1.05 xhfo6气阻校核汽阻断流发生的条件：夏季温度较高时，卸油系统屮

21、某一点的剩余压力等于或小于 输送温度下油品的蒸汽压时，油品在该点就要汽化，并形成汽袋隔阻断流即发生汽阻断 流。由基础数据可知，该油库区的最高气温为411,查油库设计实用手册表117得 汽油的饱和蒸气压约为轻柴油的饱和蒸气压约为opa。当地大气压力为pa=759mmhg=759x 133.3二 l.olkpa。确定泵发生的汽蚀点、液位以及泵的流量，计算汽蚀的剩余压力:=h(l - az - hf2g pyg(6. 1)式中%发生汽蚀点的剩余压力，m；pa当地大气压，pa；az计算点与油罐车液面的标高差，m； hf从油罐车到计算点之间管线的摩阻，m；v计算点的流速，m/so对各油品管路泵吸入口处进

22、行汽蚀校核: 90【车汽：“1.01x105 c “1.0872h. =5.477-0.4066x1.05j, 722x9.82x9.87x if)4= 8.31m<w=9.89/7?(饱和蒸汽压)722x9.893经车汽:只，v2比h =a az hfp、r2g1-5.44 - 0.4066x1.05-725x9.82x9.87v104=8. 288zz?<h = =9.85加(饱和蒸汽压)725x9.802轻柴：旦一s上pyg2g=竺竺一&75 - 0.493x1.05-巫 840x9.82x9.8=2.94m > /7v « 0 （饱和蒸汽压忽略不计）

23、 2（r农柴: pa='gio 一8.33-0.493xl.05-870x9.82x9.8=2.938m > hy - 0 （饱和蒸汽压忽略不计）通过校核计算，汽油泵吸入口处的剩余压力小于对应油品的饱和蒸汽压，因此会发 生汽蚀现象；反之，柴油会发生汽蚀现彖。避免汽阻断流的措施：（1）设计上：改变鹤管形式或降低鹤管高度；加大汽阻点之前的管径；在保 证泵到装卸区安全距离的前提下，将泵向着罐车方向移近缩短吸入管路长度；（2）操作上：对罐车淋水降温或夜间卸车；调节泵出口阀流量；采用压力卸7高架罐架设高度校核汽车油罐车灌装有自流和泵送两种方法。由于汽车油罐容量小，灌装连续性不稳， 所以尽量

24、采用自流灌装。在山区若地形限制，一般可先将油品泵送到高架罐，然后利用 高差自流装车。根据基本资料中的库址地形图，山区高差起伏不大，可判断该油库属于平原油库， 吴自然高差可利用，所以可将油品泵送至高架罐，再利用高差自流灌装。由以上分析，假设油品在灌装作业时的流态属于紊流水力光滑区，已知任务输量为16487h,汽油的运动粘度为，柴油。选择的经济管管径为dn125,管长为36. 5ino根据石油库设计规范(gb50074-2002),高架罐架设的允许高 差不大于10m,可公式(7.1)校核高架罐假设高度：力=0学厶(7. 1)由于流态属于紊流水力光滑区:ni=a.25 b = 0.0246 ,代入数

25、据可求得: 汽油高架罐架设高度：0. 0246 xx 36. 54820-25 x 0. 75 x 10"0. 1255-0-25 x 3600由于h=3. 6m<10m,故高架罐架设高度符合要求。 柴油高架罐架设高度：qivm0. 0246 x4820-25 x 8, 5 x 10"0. 1255-0-25 x 3600x 36. 5=7. 5zz?由于h=7. 5m<10m,故高架罐架设高度符合要求。校核流态:re若计算结果是其他流态，则带入相应的b和m值，重复以上计算。8发油时间的校核通常设计装油系统时，还要考虑装车时间要求，即在一定的位差下，所选管径必须

26、 满足预定的流量。t-15mln根据石油库设计规范(gb 50074-2002),规定的装车时间为一 i 。 下面以汽油为例来校核发油吋间：若tjt,提高位差;若tat,降低位差;若l>t,合理。己知鹤管和输油管的直径分别为右=、爲=12smm ,管长分别为1尸14山 和12=36. 5mo鹤管数为6,截面积f二，汽油输油管的摩阻系数。引用本组成员的数据： 高架罐液面到出油口管高差为z=2m,出油口到鹤管的高差h=2.5ni,油罐断面面积 f = 17.s7h2o鹤管中汽油的雷诺数：2e 0.4£ =0.004d 100re2 =rel =59.5665 765 lg 

27、3;59.50.004= 32223.2665 765 xlg 0.0040.004=624856.0404 x 48c"re =二7ldv-一 226468 53. 14 x 0. 1 x 0. 75 x 10'6 x 3600*由此可知，rel<re<re2,流态为混合摩擦区。1 丫6.81.h"1= - 18仗+re(7.4 丿可求得：a i=0. 026先由公式（8.1）求出流量系数：/ = _ 1 （&1）1卜0.026 x醫+ 0.028 x 6叫洁豊=0. 44再把公式（&1）代入公式（&2）求岀实际装车时间:2fnjufy/ig(8.2)=/. x (j2.5+2-丁2 5+06 x 0.44