第25卷第5期 油 气 储 运成品油顺序输送在炼厂的应用金 新 智3何 义 平 梁 最 安(长岭炼化责任公司油港管理处)金新智 何义平等:成品油顺序输送在炼厂的应用,油气储运,2006 ,25(5) 13～15摘 要 结合炼厂的实际情况,综合分析了成品油顺序输送工艺过程中影响混油量的因素,提出了在应用顺序输送技术中减少混油量的各种措施,并对炼厂在混油段的切割和处理中采用的主 要方法进行了概括主题词 成品油 顺序输送 技术 应用随着炼油行业的发展,成品油种类日益增多,包括汽油、 柴油、 燃料油、 重油、 化工轻油及化工原料油 等,每一品种的成品油又有许多标号和等级由于 产品的多样化,输油工艺日趋复杂和多变顺序输 送作为一种多品种油品输送技术,可以提高管道等 设备的利用率,因而在炼厂得到了更广泛的应用例如,从长岭炼油厂的成品油库到其水运出厂码头, 由于距离较远(12 km) ,投资新敷设的管道成本较 高,因而利用顺序输送技术,可以使出厂的成品油品 种增加到13种 在输送过程中,不同品种成品油的顺序输送不可避免地产生一定的混油段,这就需要进行切割,以 保证成品油的品质。
如何减少混油量和使用正确的 混油段切割与处理方法,是顺序输送的重要环节一、 产生混油量的影响因素1、 油品性质 某一种油品在顺序输送时,其单位容积内允许 混入另一种油品的数量与这两种油品的物理化学性 质有关 油品性质越接近,两种油品互相允许的混入量就越大,产生的无法直接销售的混油量就越少,因而一般总是选择性质相近的几种油品进行顺序输 送,并将性质相近的两种油品相邻输送,以减少混油 造成的损失,例如汽油、 煤油及柴油的输送顺序应为 汽油 — 煤油 — 柴油 — 煤油 — 汽油2、 流 态两种油品在管道内交替时,管道横截面沿径向 流速分布不均匀,后行油品呈楔形进入前行油品,紊 流扩散作用使两种油品混合,对紊流强度不大或层 流流动的管内流体,横截面上油品的混合过程主要 是分子扩散作用在层流流态时,管中心液体的流速大于管内流 体的平均流速,后行油品进入前行形成楔形油头,在 横截面上两种油品的分布很不均匀由于油品的密 度差,楔形油头偏离管中心形成锥进,在浓度差的作 用下,油品界面处分子扩散使油品混合,随着油品的 前行,可能产生很大的混油量在紊流流态时,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于流体的平均流速, 由于激烈的紊流扰动,混油段各截面上的油品浓度 较为均匀,不易形成楔形油头。
随着雷诺数的增加,如果电价按0. 6元/ (kW·h)、 燃油价按2 000 元/ t计算,魏荆输油管道按方案二运行,全年可节 约运行能耗133. 4×104元,其经济效益十分显著 管输原油在南阳油田和输油公司重复添加降凝剂的情况下,原油凝点有所下降,此时可以适当调低 管道中间站原油的进站温度收稿日期:2005205219)编辑:刘春阳3414013 ,湖南省岳阳市长岭炼化公司;:(0730)8479023·31·相对混油量很快下降,当雷诺数超过临界值后,相对 混油量随雷诺数改变很小,因而顺序输送油品时,一 般推荐将流体的雷诺数控制在Re> 12×103的范围 之内〔1〕3、 输送次序从国内外顺序输送实践和经验可以看出,在操 作条件完全相同的情况下,输送次序不同,产生的混 油量也不同油品交替时,粘度小的油品顶替粘度 较大的油品产生的混油量大于交替次序相反的混油 量这可以解释为,在相同的输送条件下,粘度较大的油品的层流边层比较厚,粘滞力也较大,管壁上附 着的前行油品较多,随着后行油品的不断冲刷,产生 较大的混油段,反之,产生的混油量较少〔2〕4、 初始混油量 在输油首站开始两种油品交替时,先开启后行油品储罐的阀门,后关闭前行油品储罐的阀门,因而 在某一短暂的时间内会有两种油品同时进入管道, 形成初始混油。
初始混油量与切换油罐的速度、 油 罐位置、 泵的布置、 自动化程度、 阀门种类、 操作人员 的熟练程度及首站的输量等密切相关对于短距离管道,初始混油对管道总的混油量 影响很大,管道越长,初始混油的影响越小对于300 km以上的管道,初始混油的影响已不明显而 炼厂管道的距离一般不是很长,因此控制初始混油 段的长度显得尤为重要5、 成品油密度和停输 在流动状态下,所输送的油品之间因密度不同 产生的重力推力远远小于流体的动力,因而混油体 积不会因油品密度的差异而增加停输时,管内液 体的紊流流动力消失,在由密度差产生的重力作用下,混油段横截面上的油品会在垂直方向上产生运 移,如果密度大的油品所处的地势高于密度小的油 品,随着停输时间的延长,混油量就会有较大的 增加6、 其 它管路中附(管)件的数量、 沿程阀门的开度、 管路 特性变化、 流速和温度的变化等都会对混油量造成 影响如果管路中还有支管,支管到阀门之间的存 油会不断与进站油品掺混,从而使混油段延长另 外,地势对混油段也会有一定的影响,如果地势起伏较大,会造成峰点后存在非满管的加速流,也会形成 较长的混油段二、 减少混油量的措施减少混油量的措施如下。
1)在首、 末站库容允许的条件下,应尽量加大每种油品的输量,减少批次,并安排合理的油品输送周期2)应选择同品种不同标号或者不同品种而化学性质接近的油品进行顺序输送,将物理化学性质相近的两种油品相邻置放,按轻质油在前,重质油在后的顺序进行输送3)在两种油品之间投放隔离球或隔离液,可以较大程度地降低混油量,其降低幅度一般可在50 %左右4)将流体的流动控制在紊流状态下,输送流速应大于1 m/ s5)切换油品必须迅速准确,选用球阀切换油品,球阀开关时间在0. 75 s以内,以减少初始混油6)在保证安全输送的前提下,应尽量减少管阀配件当采用旁接罐输送时,混油头经过之处的旁路阀门都要关闭,以减少支路对混油的影响7)避免管道发生停输在必须停输时,应尽量将混油段停在平坦处,使混油段内密度较大的油品处于地势较低的位置,并采取措施缩短停输时间三、 混油段的切割不同油品在顺序输送中出现混油段是必然的,只有较为准确地切割油品,才能降低混油损失,保证油品质量而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前提条件混油段浓度测量方法有超声波法、 光学法、 密度检测法及采样分析法等1、 超声波检测法声波在不同油品中的传播速度各不相同,在常态的汽油中为1 175～1 190 m/ s ,煤油中为1 320～1 335 m/ s ,柴油中为1 375～1 390 m/ s。
超声波监测仪就是利用这一原理,连续测量并记录超声波通过管壁的时间来区分油流的品种和混油浓度〔2〕2、 光学检测法根据混油的透明度或折光率值组成不同而变化·41·油 气 储 运 2006年 的特性,可利用折光仪测定浓度,也可以在后一种油 品开始进入管道时加一部分颜色,用比色法测定浓 度,即与已知浓度的颜色进行对比估计浓度,但精确 度较低〔2〕3、 密度检测法混合油品的密度与两种油品的密度及浓度有 关,其关系式如下ρm=ρAKA+ρBKB(1)式中 ρm— — — 混合油品的密度,kg/ m3;ρA— — — 油品A的密度,kg/ m3;ρB— — — 油品B的密度,kg/ m3;KA— — — 油品A的浓度;KB— — — 油品B的浓度 由于KA+KB= 1,可求得两种油品的浓度KA=ρm-ρB ρA-ρB(2)KB=ρm-ρA ρA-ρB(3)根据上述关系,可确定混油浓度常用的密度 计有自动测量密度计和R射线密度计这种检测方法仅适用于两种油品密度较大的情况〔2〕4、 采样分析法 在管路中合适的位置安装采样点,通过取样分 析油品的性质(可以是闪点、 比色、 密度、 含硫量等指 标)来确定混油的长度。
由于这种方法设施简易,操作方便,结果可靠,因此在炼厂应用较多但这种方 法不适用于连续检测,常用来判断混油段是否 通过采样点5、 经验数据法 由于相同的顺序输送工艺,其混油量的变化不大,因此可以根据经验数据进行切割这种方法切 割虽然不很准确,但由于操作简单,因此在混油切割 质量要求不高的情况下使用广泛应注意的是,工 艺操作要尽量保持规范,油品计量要准确,切割后常 用采样分析法对切割结果进行判定四、 混油段的处理方法1、 掺混法 在管道末站切割出来的混油,可根据油品质量 潜力,按一定的比例掺入到纯油中,这是炼厂在混油处理中最常用和最有效的方法一般情况下,不同油品之间少量掺混是允许的,尤其是质量指标接近 的油品,但必须满足质量潜力最低的要求,具体掺混 的方法如下1)在末站设立混油罐及混油泵要根据混油的特性、 一次输送的批量、 单座储罐的容量以及所输油品质量等因素,并对其进行综合分析,以确定适宜 的掺混比例同时,根据油品的输送速度和泵的运 行参数,准确判断混油段进站的时间,通过生产管 理,尽量减少混油量2)在混油的数量不大,油品质量潜力较大并且储罐容量大的情况下,可考虑将全部分输出的混油 与随纯油掺混到一座大的储罐中,避免其它油罐进 入混油,这样做有利于保证多数油罐的油品质量和 长期储存。
3)在保证油品所要求的质量指标前提下,以就低不就高的原则来确定油品的掺混方式,确保产品 的质量例如,将汽油掺混到其它油品中会影响油 品的闪点,汽油允许混入柴油中的量在1 %以下〔3〕2、 蒸馏法 这种方法为简单炼制方法混油被泵入一组工艺换热器和一台直燃式加热器中,被加热至一定温 度后,进入一台蒸馏柱中被蒸馏,较重的碳氢化合物 沉积在蒸馏柱底部,从蒸馏柱顶部出来的纯净蒸气 流为加工好的产品这种方法主要是除去轻质或成 品油中含有的较重组分,使相混的两种成品油分离,并能有效地除去硫以及带色物质除精加工石油产 品外,蒸馏方法是唯一的商业性工艺处理方法,该方 法的缺点是操作费用相对较高,处理过程复杂〔4〕混油的处理方法还包括金属氧化物处理法、 碱 处理方法及过滤法等,但这些方法主要是应用在成品油与原油顺序管输发生的混油处理中,在成品油 之间的混油处理中应用很少参 考 文 献1 , 许宝兴 孙建斌:油品顺序输送及相关技术问题,油气储运,2000 ,19(6)2 , 王绍周:管道运输工程,机械工业出版社(北京) ,20043 , 严大凡:输油管道设计与管理,石油工业出版社(北京) ,1994。
4 , 唐江华 赵亚萍:成品油混油处理方法研究,油气储运,2001 ,20(4)收稿日期:2005205224)编辑:刘春阳·51·第25卷第5期 金新智等:成品油顺序输送在炼厂的应用 作 者 介 绍尹尧筠 教授级高工,1941年生,1964年毕业于大连工学院机器制造工艺及设备专业,现任中国石油天然气 管道科学研究院顾问,河北省科技成果鉴定评审专家长期从事制造工艺、 压力容器及机械设计、 技术支持等工作,原河北省廊坊市锅炉压力容器及焊接学会副理事长,河北省机械学会会员 张华林 高级工程师,1965年生,1985年毕业于华东石油学院石油储运专业,现为中国石油大学(北京)储运 专业博士研究生 蒋 洪 副教授,1965年生,1986年毕业于西南石油学院油气储运专业,1992年毕业于西南石油学院油气 储运专业,获硕士学位,现在西南石油大学油气储运研究所从事教学与科研工作 金新智 高级工程师,1972年生,1994年毕业于浙江大学内燃机专业,现在长岭炼化公司油港管理处生产科 从事工艺技术管理工作 刘忠伟 工程师,1972年生,1996年毕业于江汉石油学院环境工程专业,现在中石化管道储运公司工程处从 事工程管理工作。
董贤勇 高级工程师,1971年生,1996年毕业。