联合站计算部分(主要)

1、2.1 有关参数的确定2.1.1 设计规模（1） 原油处理能力（年工作天数按365天）100万吨/年=2739.73吨/天考虑油田生产的不稳定性，取不稳定系数1.2，则计算原油处理能力为:G0 =100×1.2=120万吨/年=3287.67吨/天（2） 天然气的处理能力已知来油的综合油气比为55（气)/(油),则气体处理能力为：3287.67×55=180821.85m3/d（3）预留原油接转能力110×104t/d2.1.2 油气物性计算1） 原始数据：（1）原油物性原油密度：kg/m3原油凝点：28ºC原油动力粘度：mpa s原油比热：2000焦耳

2、/千克·ºC（2）天然气物性天然气密度：0.8300kg/m3油气比：55m3(气)/t(油)2） 原油物性参数计算 原油密度已知：20ºC的原油密度，在20ºC120ºC温度范围内，原油的密度计算公式【1】选用油气集输P120中式4-42所示如下 （2-1） 式中：，温度为20ºC和tºC时的原油密度，kg/m3；系数，1/ºC；在20ºC120ºC范围内：时，；时，=7.355； 动力粘度 1 （2-2）当：mpa s时，ºC mpa s时，ºC mpa s时，º

3、;C式中：温度为t（20ºC120ºC）和t0(ºC)时原油的粘度mpa s 常数表2-1 原油物性参数表 温度（ºC）原油物性40455060100密度（kg/m3）927.72924.72921.74915.84892.99动力粘（mpa s）659.54454.60321170.5625.26 计算示例：取t=40ºC 原油密度 kg/m3=0.6567101/ºC由式（2-1）得： kg/m3 动力粘度mpa s取ºC由式（2-2）得： mpa s（3）计算气液相进站流量：a、液向液量的计算根据该站原有处理能力328

4、7.67吨/天，进站温度40ºC.原油密度=927.72kg/m3得：进站原油流量：Q=3543.82m3/d=0.0410m3/s因为原油含水率为90%，所以进站水流量为：Q=m3/s所以进站液体流量：0.0410+0.3691=0.4101m3/sb、气相流量计算：根据气体处理能力：180821.85m3/d 求进站条件下（0.3Mpa,T=313.15K）下的气体流量：由气体状态方程： (2-3)式中：Ps,Ts,Qgs工程标态下的压力、温度、流量；P,T,Qs进站条件下的压力、温度、流量；将Ps=0.1325Mpa,T=313.15K,Qgs=180821.85m3/d=65

5、239.22m3/d=0.755m3/s在标准状态（P=0.101325MPa，T=273.15K）下：kg/m3在工程状态（P=0.101325MPa，T=293.15K）下：kg/m3；kg/m3；所以：；其中：工况条件下的原油密度，kg/m3；水的密度，kg/m3；将值代入油气集输与矿场加工式(2-3 )得R=2.4p =2.4 =2.085折算成管路条件下的溶解度：m3/m3由于部分天然气溶解，致使管路中游离气相流量减少，管路中天然气流量由下式计算：= (2-4)式中：管路条件下天然气得流量，m3/s天然气的总流量，m3/sR管路条件下的天然气的溶解度，m3/m3原油流量,m3/s代入

6、式（2-8）数据得：=0.755-0.7523=0.724 m3/s所以气液混合物在管路条件下的流量为：Q=+=0.724+0.0410=1.1341m3/s2.1.3 有关设计参数的确定（1） 原油含水按90%计算。（2） 含水原油进站温度：40； 含水原油进站压力：0.3Mpa；（3） 油气水三相分离器分离温度：40；分离压力：0.3Mpa；（4） 电脱水器操作温度：60； 操作压力：不低于油气分离器；（6） 稳定塔操作温度：100； 操作压力：-0.03Mpa；（7） 大罐储存温度：4550；2.2 主要设备的选型2.2.1 三相分离器的选择与校核由三相分离器的工作条件：分离温度：40；

7、 分离压力：0.3Mpa；（1） 油气水三相分离器的选取由油气分离器规范表1选取的卧式三相分离器，其有效长度m。工作液面为DD由于处理原油的油气比比较低，工作液面可较高，取m。由下式计算集液部分弓形面积1： （2-5）式中：分离器的半径，； 分离器控制液面高度，； 集液部分弓形面积，；由式（2-9）得： m2集液部分的体积用下式计算1： （2-6）由式（2-10）得：m3；三相分离器中沉降时间为分钟。设液体在三相分离器中停留时间为7分钟.考虑进入分离器得油气两相比例随时间不断变化，引入载荷波动系数1，计算中取1.5,分离器台数： （2-7）由式（2-11）得：取台，分离器不设备用。（2） 校核

8、三相分离器气体处理能力 1根据气体状态方程： (2-8)式中：P,T气体在标态下（0.101325Mpa,273K）下的压强，密度，温度；P,T气体在工程标况下（0.101325Mpa,293K）下得压强，密度，温度;将数据带入（2-8）式得：= 所以kg/m3；即kg/m3，则标况下天然气相对密度；由油气集输于矿场加工公式（2-29），求天然气临界参数；临界压力=4.892-0.405 （MP）=4.892-0.405=46.1336×105pa临界温度 =94.72+170.75 =212.196 k对比压力 = =0.9936分离条件下气体密度： =0.8909=2.3156

9、kg/m3由前面计算已知一级分离条件下：kg/m3,kg/m3.由油气集输与矿场加工式（2-37）得：x=2.57+0.2781+=2.57+0.2781=6.1578y=1.11+0.04x=1.11+0.04=1.3563C=111.733=111.733exp6.1578=1.118P.s即：阿基米德数：1 （2-9）由式（2-9）得：由阿基米德数知，油滴沉降流态为过渡流1 ，则雷诺数 油滴匀速沉降速度： （2-10）由式（2-10）得：m/s标准状况下，对卧式分离器，取允许气体流速为：1 （2-11）由式（2-11）得：m/s标准状况下，卧式分离器的气体处理能力：1 （2-12）由式（

10、2-12）得：=9.6454×105m3/d实际气体处理能力：已知：在管路条件下（0.3Mpa,40）Qg=0.724m3/s化为标准状态： m3/s =1.734×105m3/d所以：所以选用3台卧式三相分离器完全能够满足生产要求。2.2.2 原油缓冲罐的选择由油气集输第90页式（3-85）得：式中：n最高液位以下部分弓形面积与分离器横截面积之比n控制页面以下部分共性面积与分离器横截面积之比由于进入点脱水器得原油含水不超过20%，且三相分离器出口油含水，故控制进入油气分离器得原油含水率为20%，则油气分离器处理得液体量Q=1.25Q.设：K=L/D=4，停留时间t=5mi

11、n,n=0.8,n=0.5;代入公式得：D=由油气分离器规范选的卧式缓冲罐，由于分离器不设备用，故只选一台即可。即选用规格的卧式容器1台，并用裙座架高，在密闭流程内设置缓冲罐，目的在于调节进出油品的不平衡，还起到二级油气分离的作用。2.2.3 电脱水器的选取由电脱水器的工作条件：操作温度：60 操作压力：不低于油气分离器选取的电脱水器，其空罐容积m32。设原油含水率为20%，在电脱水器内停留时间为40分钟。单台电脱水器的含水原油体积流量： （2-13）式中：电脱水器空罐容积，； 选定的含水原油在电脱水器内停留时间，。由式（2-13）得：m3/(h台)经过电脱水器的含水原油体积流量：m3/h则需

12、要电脱水器的台数： （2-14）由式（2-14）得：运行台数所以需要电脱水器3台。则电脱水器实际体积流量：m3/h原油在电脱水器内实际停留时间：分钟40分钟当一台检修时，单台电脱水器的体积流量：m3/hm3/h<93.485m3/h，不满足电负荷。应设一台备用电脱水器。所以选用4台的电脱水器完全满足生产要求。2.2.4 涤气器的选取(1)计算分离条件下气体流量Q三相分离器至油气两相分离器管段根据矿场实际操作经验其压降约为0.05Mpa,则油气分离器得控制压力为0.25Mpa由式Q= 得式中：P工程标况下气相压力； Q工程标况下气相流量； T工程标况下气相温度；Q=m3/d=0.86981

13、m3/s（2）计算分离器的重力沉降部分允许的气流速度由油气集输第81页式（3-63）知：W=0.1式中：P分离器控制压力（MPa）则W=0.1=0.484m/s(3)计算分离器直径D由油气集输第82页式（3-65）得D=1.51m由油气分离器规范选用规格为的立式油气分离器。2.2.5 加热炉的选取站内油品需要3次加热，分别是： 油品从缓冲罐到电脱水器过程中需要加热 油品从电脱水器进入原油稳定的过程中需要加热 由储罐到外输所需的加热炉（1）油品从缓冲罐到电脱水器过程中 油温需加热,从40-60共需热量： （2-15）t/d=38.06kg/s= Tpj=（40+60）/2=50kJ/(kg.).

14、查（手册下）表15-5-7（P654）kJ/(kg.).，kJ/(kg.).kg/s所以代入（2-18）式得：kw查（手册上）P605表7-1-6可知：选择型号HJ1250-H/2.5-Q加热炉则：取整所以选择三台加热炉（2）油品从电脱水器进入原油稳定的过程中需要加热油温需加热,从60-100共需热量： kJ/(kg.).查（手册下）表15-5-7（P654） kJ/(kg.).G=38.06kg/s，G=kg/s。代入（2-18）式得：kw查（手册上）P605表7-1-6可知：选择型号HJ1250-H/2.5-Q加热炉取整所以选择三台加热炉(3)由储罐到外输过程中油罐储存温度45-50C,取

15、45C，原有的外输温度为60CC kJ/(kg.).该原油稳定侯，含水远远小于0.5%，近似认为纯油Q=Gc=38.061.978715=1129.64查（手册上）P605表7-1-6可知：选择型号HJ1250-H/2.5-Q加热炉取整所以选择一台加热炉所以一共有七台加热炉。由于加热炉可以互为备用，故选用7台HJ-1250-H/2.5-Q微正压水套加热炉，不再另外分设备用。2.2.6 原油储罐的选取本联合站设计中需要原油储：净化油罐。由油气集输设计规范知需要原油储罐总容积： （2-16）式中：油田储油罐的总容积，m3；m油田原油生产能力，t/d；储存温度下原油的密度，kg/m3；取0.9；油田

16、储油罐的储备天数，一般取天，现在取三天。由式（2-16）得：m3所以选用4个的拱顶油罐所有设备选型如下：表2-2 主要设备及参数油气水三相分离器4000×1136003台原油卧式缓冲罐3000×114001台电脱水器2600×80004台水套加热炉HJ1250-H/2.5-Q7台外输泵150Y150×23台循环泵150Y75A3台钢制拱顶罐30004座2.3 站内工艺管线的选取及压降计算由于站内管线较短，油管又设有伴热管，外面且包覆保温层，故温降可以忽略不计，此外，除在大罐内以外，油品在各容器的停留时间均较短，温降很小，因此，本联合站在站内工艺管线设计计

17、算中不考虑温降。2.3.1 进站阀组三相分离器汇管选取1).从进站阀组到油气分离器选用3条管线，选用时考虑的主要因素之一是由于选用3台三相分离器，这样可以减少每台分离器气液不均匀的缺陷，并且计量方便，初选管径气液混合物流量：m3/s则每条管线的流量为：m3/s；由油库设计与管理P92表3-2得：气液混合物经济流速为0.8m/s；则计算管径为：m;所以可选用管线管径为的螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理的附录）则混合物实际的流速为: m/s;由此可见实际流速与假设经济流速相差不大，所以选此规格管径合适。2).从进站阀组到三相分离器所需直管长约为25米3).管路的压降计算（1）的计算假设气液两相在

18、管路内混合的非常均匀，符合均相流假设条件，则可以用杜克勒法计算：其中表示气液混合物水力摩阻系数，采用以下公式计算：；其中在两相管流之中的雷诺数计算如下：；，；;式中：表示体积含气率；分别表示液气相密度，kg/m3;分别表示液气相粘度，Pa.s;由于m3/s,Ql=0.4104m3/skg/m3,kg/m3Pa.s,Pa.s=0.65954；kg/m3;+0.36Pa.s；W=m/s；代入得：Pa.m；（2）管线计算长度在管线安装的时候，需要用弯头等部件，查油库设计与管理P97表3-6所示得计算当量长度：表2-3 当量长度计算表名称数量当量长度总计弯头2282820.80151.264闸阀244

19、20.801表示局部摩阻的当量长度；即管件的局部摩阻相当于相同直径管路的长的沿程损失。；所以水平管路摩阻的压降损失为：；(3)由高程计算变化引起的附加压降计算油气集输公式（4-139） （2-17）在式中:表示管路上高程总和，=5.0-（-0.1）=5.1m;表示气相折算速度；m/s；所以将数据代入（2-20）得：；则Pa；所以该管段总压降为：Pa。（4）管线的温降计算单根管线原油的质量流量：kg/h；水的质量流量：kg/h气体的质量流量：kg/h；则：，可见气体的流量远远小于液体的流量。所以计算过程中忽略气相温降所放的热量。已知：进站油温Tz=40,设该油温降到t，则由热力学平衡方程式： ；

20、 （2-18）式中：c,c分别为油和水的比热；查表得：KJ/(kg.)；KJ/(kg.)；K总传热系数，取KJ/m2.h.；管线的长度，取m；代入公式（2-18）得：=39.9949；温降很小，可以忽略。在管线的热力计算中，由于站内管线很短，且油管外面包覆保温层，温降很小，可以忽略。所以，在以后的站内工艺管线设计中不考虑温降。2.3.2 油气水三相分离器缓冲罐管线选取（1）初选管径三相分离器出口原油含水20%，按20%计算则含水原油总流量：m3/s；取经济流速为0.8则：m；所以可选用管线管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理）则实际流速为：m/s;由此可见实际流速与假设经济流速相差不大，所

21、以选此规格管径合适。根据油气集输P152式5-2知：；式中： 乳状液粘度；温度条件相同时原油的粘度；含水体积分数，取；已知=0.65954Pas，则：pa.s。（2）从三相分离器到缓冲罐的管线约长25米三相分离器至原油缓冲罐得计算数据见表2-4：表2-4 计算数据管线123规格 元件出油阀闸阀闸阀过滤器流量计弯头转弯三通闸阀转弯三通弯头个数1221112162l/d-4.54.5100摩阻4.0m28452342328l0.945m25.73m61.7562m局部摩阻3461.95Pa93371.03Pa13456.8Pa 计算示例：a局部摩阻得计算： 1号管线：v=m/sR=属于层流区则：h

22、=Pab沿程摩阻得计算：计算3号管线：h=Pac高程压降的计算：2769.997Pad总压降的计算：MPa(3)此管段采用地上管墩敷设，外面采用保温层，温降很小，可以忽略。2.3.3 缓冲罐循环泵的管线选取1）初选管径同油气水三相分离器到缓冲罐的管线取管径为的螺旋缝埋弧焊钢管；2）该管段约长30m(1)局部摩阻计算由于管线的温降很小，此处仍然按照40来计算；kg/m3；表2-5 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通大小头过滤器闸阀折算长度数量61 1 1233128 45 9 1004.5故油柱=22511.05Pa；(2)沿程摩阻计算有前面知，处于层流区则摩阻计算为： 油柱=4421.68Pa

23、Pa总压降：Pa。2.3.4 循环泵加热炉管线选取1）初选管径为的螺旋缝埋弧焊钢管；2）该管段约长100m(1).局部摩阻的计算由于管线的温降很小，此处仍然按照40来计算；kg/m3；表2-6 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通单向阀闸阀折算长度数量56124222823 45704故m油柱=28699.88Pa；(2)沿程摩阻计算故m=21194.6PaPaPa2.3.5 加热炉电脱水管线选取1）初选管径：=170.56Pas取经济流速为1.0m/s则：d=m初选管径为的螺旋缝埋弧焊钢管；v=m/s由此可知实际流速与假设经济流速相差不大，所以选此规格管径合适。2）该管段约长35m(1)局部摩

24、阻的计算由于管线的温降很小，此处仍然按照60来计算；kg/m3；表2-7 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通流量计闸阀折算长度数量36133002823/45摩阻4.0m4故m油柱=45594.54Pa(2)沿程摩阻计算故PaPaPa循环泵到电脱水的管线总压降：Pa=0.11MPa电脱水器的控制压力为0.3MPa,加热炉本身的压降为0.15MPa,缓冲罐剩余的压降为0.13MPa;3）循环泵的选取泵必须提供的扬程为：H=0.11+0.3+0.15-0.13=0.43 MPa=48.25m油柱由于Q=184.57m3/h，H=48.25m由表泵产品样本（下册）选则油泵的型号：100Y60，主要参

25、数：Q=100m/h,Hopt=63m,m则；因为n要取整数，所以n=2，考虑一台备用，所以共选3台泵。4）泵的校核将泵的允许气蚀余量换算成泵的允许吸入真空度 （2-19）取m，m修正，则 (2-20) 为标准大气压， 修正，则取，由式（2-20）得： 已经计算该段摩阻损失为所以剩余压头：完全符合工作要求。2.3.6 电脱水器加热炉管线选取从点脱水器出来的原油含水<0.5%近似视为纯净原油。(1)初选管径电脱水器的出口条件：P=0.3MPa，t=60经济流速为1.0m/s，kg/m3则：m；所以可选用管线管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理附录）则实际流速为：m/s由此可见实际流速与

26、假设经济流速相差不大，所以选此规格管径合适。(2)压降计算t=60，kg/m3 Pa.s，则：；所以该管径处于层流区，管长约45m,则摩阻计算：表2-8 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通闸阀折算长度数量3632962823/454故m油柱=6846.32Pa故m油柱=4506.08PaPaPa2.3.7 加热炉稳定塔管线选取(1)初选管径已知：t=100，kg/m3，取经济流速为1.2m/s则：m所以可选用管线管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理附录）实际流速：m/s由此可见实际流速与假设经济流速相差不大，所以选此规格管径合适(2)压降计算t=100，kg/m3，mPa.s；300010

27、6所以该管径处于水力光滑区，此段管线长约75m，则摩阻计算：表2-9 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通闸阀折算长度数量33216128234故m油柱=3483.02Pa故m油柱=7849.55PaPaPa经稳定塔进口罗茨流量计的压降损失取0.03Mpa，从电脱水器到稳定塔的总压降损失为：Pa0.2MPa则原油从电脱水器到稳定塔入口时的压力为0.3-0.2=0.1MPa原油稳定塔是利用真空压缩和将塔内抽成负压使原油中轻组分在塔内充分分离，以达到稳定的目的。假设稳定塔的进口高度为20m，由于原油的稳定压力为-0.03MPa，即绝对控制压力为0.07MPa<0.1MPa故可以将原油送入稳定塔

28、。2.3.8 稳定塔外输泵管线选取设原油稳定液面高10m（1）初选管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理附录）稳定塔的出口压力为：P=Pa；（2）摩阻损失：t=100，kg/m3，Pa.s，；3000106所以该管径处于水力光滑区，此段管线长约40m，则摩阻计算：表2-10 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通闸阀过滤器折算长度数量922145028454100故m油柱=9749.14Pa故m油柱=4146.37PaPa<87513.02Pa所以可以将原油送至泵入口。2.3.9 稳定塔-净化油罐-加热炉-外输泵管线选取（1）稳定塔净化原油罐 取管径为初选管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计

29、与管理附录）实际流速：m/s;由此可见实际流速与假设经济流速相差不大，所以选此规格管径合适。已知t=100, kg/m3，Pa.s；3000106所以该管径处于水力光滑区，表2-11 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通闸阀数量34228 45 4=0.0106MPaMPa（2）净化原油罐加热炉 已知t=45,L=100m,取经济流速v=0.8m/sm选取管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理附录）实际流速：m/s;由此可见实际流速与假设经济流速相差不大，所以选此规格管径合适。；所以该管径处于层流区，表2-12 所用弯头、闸阀等部件表元件弯头三通闸阀数量34228 23 4=0.026MPaPa(3)加热炉外输泵t=60经济流速为1.0m/s，kg/m3则：m；所以可选用管线管径为螺旋缝埋弧焊钢管（输油管设计与管理附录）则实际流速为：