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1、成品油顺序输送混油量的控制徐向阳武士坤杨菲 中国海油炼化东莞储运有限公司 广东东莞 523988摘 要 :从长输管道顺序输送中混油的产生机理 、 混油 界面的检测及混油切割等方面进行分析 , 通过对顺序输 送中混油量的控制措施 、 混油界面检测的描述和对混油 量产生的主要影响因素的分析 , 表明混油量控制是个综 合的过程 ,制定合理的输送方案和混油切割处理措施 ,不 仅能保证成品油质量 ,还可有利于企业的经济效益 。 关键词 :长输管道 成品油 顺序输送 混油量控制前后两种油品的物理化学性质都不同 。这些混油不能作为合格的油品销售 ,造成一定的混油损失 和经济损失 。混油量不仅和前后两种油品的
2、物理化学性质有关 ,而且和管内油品的流动状态 、 输送 顺序 、 管道长度等因素有关1 。 当油品处于层流流动状态时 ,管道中心液体 的流速比平均流速约大一倍 ,后一种油品 B 会进 入前一种油品 A 中 , 形成楔形油头 , 使混油量大大增加 ,有时混油量可能大到管道总容积 。管道 截面上流速不均匀是造成混油的主要原因 。 当在紊流状态下交替输送油品时 ,紊流核心 部分中流体的最大局部流速随雷诺数的增大而接 近液体流速的平均流速 ,一般是平均流速的 1 . 18 1 . 25 倍 。由于激烈的紊流扰动 ,使混油段各截 面上的油品浓度较为均匀 ,观察不到楔形油头的 存在 。近年来 ,长输管道作
3、为一种新型的成品油运输方式 ,由于具有越来越明显的运输安全 、 均衡 、 通畅 、 快捷和损耗低的优越性 , 发展势头越来越 快 ,截止到 2011 年底 ,全国成品油长输管道长度 达到 20 000 km。如中国石化珠三角成品油管道系统联系着 4 个大的接油点和 20 多个交油点 ,全 线采用顺序输送方式 ,输送汽油 、 柴油等 5 个牌号 和品级的成品油 。一条管道同时输送多种油品 , 不同油品界面切割的混油量控制尤为重要 ,关乎 企业的经济效益 。1顺序输送混油的产生机理在顺序输送管道中 ,在两种油品交会时会在 接触区产生两种油品的混合 ,形成混油 。混油与收稿日期 :2011 - 11
4、 - 30 。 作者简介 :徐向阳 ( 1978 - ) , 男 , 本科 , 1999 年毕业于中国石油 大学 ( 华东) 油气储运专业 ,工程师 ,2006 年取得中山大学管理学 院项目管理专业硕士 ,现主要从事石油天然气储运管理工作 。通过表 4 数据可以看出 ,改造后的机泵 ,输送汽柴油时泵出口调节阀在最大流量时 ( 柴油 630 m3 /h ,汽油 680 m3 /h) ,调节阀开度为 60 % ,相当 于全部开启 (实际操作中当平板型调节阀开度大于60 %以后 ,基本不再起节流调节作用) 。 说明机泵改造后 ,泵与管路匹配性变好 ,消除了节流损失 。 机泵在改造完成现场安装运行后
5、,通过对比改造前后电机电流值 ( 表 1 和表 4) 可以清楚看出 节能效果 : 机泵改造前输送柴油时电流值一般在34 A 左右 (电机额定电流 35 . 7 A) ,接近额定电流 红线 ,而改造后输送柴油时电机电流一般为 27 A 左右 ,在同等条件下 ,电流下降明显 。5经济效益分析由能耗统计数据表明 : 按武汉管道年设计输 送 350 万 t 计算 , 使用改造后的主输泵年度节省 用电费用 (0 . 845 - 0 . 738) kWh /t 350 万 t = 374 ,500 kWh 。按大庄油库目前平均工业用电0 . 94元/( kWh) 计算 ,每年度可节省输油运行用电费 35
6、万元左右 。 综上 ,武汉管道首站主输泵改造收到了良好 效果 ,目前机泵运行良好 ,改造后的机泵性能参数 基本与预测要求一致 ,既满足现有管输业务要求 , 又有在管道作业能耗明显下降的情况下 ,为企业 生产提高经济效益 。5 油气管道2混油界面的检测 目前 ,混油界面的检测手段主要有密度法 、 电 容法 、 放射法 、 记号法 、 声波法 、 热导法 、 色度 - 透 明度法 、 测闪点法 、 测蒸汽压 、 光折射率法等 。 目前 ,国内外用的比较普遍的混油界面检测 方法是密度法 ,用测量不同油品的密度差来确定 输油管线中不同油品的界面 ,比较新型的密度法 是振动式密度计2 。实践证明 ,用密
7、度计法对混 油界面进行跟踪和切割误差较小 ,且可比较好地 控制混油切割的数量 。图 1 是采用振动式密度计 检测到的实际混油切割过程中的密度变化曲线 , 该曲线与 99 %1 %的切割理论数据比较吻合 。徐向阳 武士坤 杨 菲成品油顺序输送混油量的控制切割中间点的密度为 : = 0 . 5 (A + B ) ,切割中间点到切割起始点之间的混油切入富含 A 油的混油罐中 ; 切割中间点到切割结束点之间混 油切入富含 B 油的混油罐中 。 如果A B ,即汽油 (B) 推柴油 (A) 时 : 切割起始点的密度为 : 1 =A - 切割结束点的密度为 : 2 =B + 为纯净油品密度的变化量 ,它是
8、一个经验 值 ,其大小取决于纯净油品的质量潜力和设计上 所能处理的混油总量 。 从以上分析可以知道 ,实际操作过程中 ,由于 很多因素的影响 ,通常无法准确知道混油界面的百 分比和具体位置 ,而是通过密度变化作为混油界面 切割的依据 ,这就造成一部分难以分辨的混油产 生 。为了对顺序输送过程中管道内的混油进行合 理控制和处理 ,对混油界面的有效检测尤为重要 。4影响混油量的主要因素 (1) 界面检测设备的能力 。准确地判断油品 界面是控制混油量多少的关键因素 。检测系统作 为长输管道的界面检测手段 ,它在应用过程的稳 定性 、 可靠性 、 准确性 、 及时性至关重要 。 (2) 操作者的经验水
9、平和技能水平 。在实际 操作中有很多经验因素 ,是仪器仪表难以替代的 , 如管道震动的影响 ,油品密度因温度 、 压力 、 水击 波等的变化 ,对界面位置的判断和切割时机都有 一定影响 。 (3) 工艺流程安排和工 艺 设 备 设 施 的 性 能 。 首站 、 中间站 、 末站的阀门类型 、 弯头数量 、 管件结 构形式等都属于扰动因素 ,会引起流态的变化 ,从 而影响油品混油量的增加 。切换阀门 的 反 应 时 间 、 反应速度会对切割的时机造成影响 。 (4) 油品密度的影响 。后行油品密度值的判 断手段不够 ,混油切割更加依赖于调度员的个人 判断 ;末站混油界面密度差值变化规律的掌握也
10、会影响 混 油 量 ; 首 站 油 品 密 度 不 稳 定 也 是 影 响 因素3 。 (5) 混油的处理方式 。采用合理的混油处理 方式可以减少最终混油量 ,如采用回掺法 ,可以利 用油品的质量潜力减少混油 。图 1 切割过程中混油的密度变化曲线 国内也有采用光学界面仪来对混油界面进行 跟踪检测的 。光学界面仪主要作为辅助手段 ,经 常把它的数据和密度计进行比对 ,从而确认真正 混油界面的位置 。3油品混油批次切割 当混油到达末站时 ,不同品种的油品通常采 用三段割 、 同种油品不同牌号则采用两段割的切 割方法 ,就是将体积浓度范围为 99 %1 %之间 的油品作为混油切出 ,把混油按 50
11、 %切割 ,分成 两部分 ,前部分富含 A 油 ,后部分富含 B 油 ,分别 切入两 个 不 同 的 混 油 罐 中 。混 油 切 割 示 意 图 见图 2 。图 2 混油切割示意图 通常按照密度进行切割的一般原则 ( 适用于 柴油和汽油等密度差别较大的油品切割) 为 :6 石 油 库 与 加 油 站 第 21 卷 第 3 期总第 121 期 2012 年 6 月出版OIL DEPOT AND G AS STATION VOL . 21 NO. 3 NO. 121 totally J un 20 ,2012 油气管道OILANDG ASPIPELINE5 减少混油量的主要措施 5. 1合理安排
12、输送油品顺序 管道输送油品过程中 ,批次的主要排列原则 是把性质相近的油品安排相邻输送 ,且一种油品 一个批次的输送总量尽量大 ,这样可以保证尽量 少的混油头在管道内同时运行 ,从而达到减少输 送混油量的目的 。例如某成品油管道输送的批次 排列顺序为 :5 . 4 提 高 界 面 检 测 技 术 能 力 和 切 割 操 作 技 术 水平 每一种界面检测技术和设备都是根据某一种 油品特性有针对性地进行检测 ,具有比较先进的检 测能力 ,但同时每一种技术本身也都有技术方面的 局限性 。如声波检测技术 ,常温常压柴油中的声速 为 1 380 m /s 左右 ,煤油中的声速为 1 330 m /s 左
13、 右 ,汽油中的声速为 1 180 m /s 左右 ,三种油品切 割比较方便 ;而 0 号柴油和 10 号柴油声速差值为 23 % ,界面检测存在困难 。因而 , 选用检测技 术和设备时同一管线最好采用两种或两种以上的 检测方法 ,互相补充对照 ,可以提高界面检测的可 靠性 。同时 ,也要加强模拟训练 ,总结提高 ,改善 操作人员的技术水平和技能 ,尽量缩短切换时间 , 减少混油 。 5 . 5选择适当的混油处理方法 成品油顺序输送产生混油的处理方式常用回 掺法 。混油回掺就是利用油品性能的余量将部分 混油回掺到性质相近的油品中 ,但是在混油回掺 过程中各相关数据变化具有不确定性 ,因此在混
14、油回掺初期应加强各相关数据的分析 ,应根据数 据分析情况及下载流速变化情况及时调整回掺比 例 ,控制好质量指标 。批次油品方向 97 号汽油93 号汽油0 号柴油- 10 号柴油实例中各类油品的顺序输送批次安排 ,在混 油切割过程中主要考虑以下两点 : (1) 对 于 93 号 汽 油 ( 假 设 为 后 行 油 品 B ) 和 0 号柴 油 ( 假 设 为 前 行 油 品 A) 进 行 混 油 头 切 割 时 ,可将全部混油切割为三段 ,收入两种油品的混 油储罐内 ,然后进行合理处置 。 (2) 对 于 “97 号 汽 油 和 93 号 汽 油 ” 或 者 是 “0 号柴油和 - 10 号柴
15、油” 这样油品性质非常接近 的顺序输送批次组合 ,进行混油头切割时 ,可将全 部混油切割为两段 ,收入两种净油品储罐内 ,不仅 使操作简便 ,减少混油损失 ,而且管理方便 ,简化 了混油处理过程 。切割时不考虑经济因素时就将 混油头尽量往质量较低的油品中切割 ; 若考虑经 济因素 ,可往售价较高的油品中切入混油量多一 些 ,以减少混油的贬值损失 。无论采用哪种切割 方案 ,保证油品质量合格是切割作业的前提 。 5 . 2合理安排输送过程的水力工况 由于在层流状态时 ,两种油品在管道内交会 所形成的混油量比紊流时大得多 ,同时雷诺数在2 . 3 1034 103 范围内 , 流态由层流转变为紊 流 ,流动不稳定 ,且管道截面上液体质点的局部流 速差异较大 ,因而顺序输送管道一般应控制在紊 流状态下运行 ,并且当进行油品顺序输送时尽量 保持水力工况的稳定性 。 5 . 3优化输油站场的工艺流程 合理优化输油管线首站 、 中间站以及末站的 工艺流程 ,尽量使首站和中间站的混油操作工艺 流程简单直接 ,操作快捷 ;减少初始混油的数量及 减少管道相关设备附件的数量 ,减少非事故停输 的几率等都能有效地减少混油量 。6结语 成品油长输管道顺序输送中混油量的控制是 一项技术性比较强的工作 ,涉及到长输管道输送 过程中的
