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1、*输油管道设计与管理1第三节 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。一、混油浓度检测方法1、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序输送中最普遍的方法，它是一种比较直接的检测方法。*输油管道设计与管理2根据混合油品的密度与各组分的密度、浓度之间的关系：*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，目前国外较多使用的是浮筒式和振动式。*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、连杆和平衡弹簧。从管线内油品取样，油样连续流入一个
2、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。浮筒位置与油品密度成比例，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，并配备电子仪表系统。其原理是以振动物体的简谐运动结合牛顿第二定律，进行推理测量。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关，通过测量其振动周期即可检测油品的密度。*输油管道设计与管理5兰成渝成品油管道就是在各分输(泵)站进站管线、末站的进站管线上安装高精度的(可达万分之一)振动式密度计，在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
3、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。*输油管道设计与管理72、超声波界面检测器u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，就是根据超声波在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。*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超声波油品界面 检测仪，记录不同时刻混合油品的声时值。再根
4、据油品浓 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 位是 。 u式中: TH为混合油品的声时值，由超声波油品界面检测仪 表测得;uTA和T B分别为A、B两种油品的声时值，可从有关资料图表 中查取。 图6-14表明：从低端的乙烷、丙烷混合物到高端的燃料油，其密度和声速之间的关系近似是线性的。连续测量并记录声波通过输油管道的时间，就能确定管内油流的密度，从而分辨出油流的品种和混油浓度。*输油管道设计与管理103、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 机溶剂中制成示踪物，在首站将示踪物注入界面，在 末站检测记号物质即
5、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 度信号，由此可确定混油头与混油尾。u记号物质可采用色素染料、萤光染料和具有高电子亲 合力的化学惰性气体。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 作为示踪物质。*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，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，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。萤光染料大多是含苯或杂环并带有共轭双键的化合物。u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
6、光强度成正比。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，并能准确地确定油品之间的混油段。(1) 萤光剂*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 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(Platation)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 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。在管道较长距离
7、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 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93#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90# 汽油和93#汽油的混油界面。*输油管道设计与管理13(2)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。示踪气体要具有高电子亲合 力、化学惰性且无毒。目前，国外研制使用的是SF6，它符合 以上要求，且价格便宜。SF6可以在泵前、也
8、可以在泵后注入 管内油品界面内，注入位置不影响它在油品中的分布状态。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。*输油管道设计与管理144、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。兰成渝管道正在试用美国Kam Controls公司的KAM(OID)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，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用了此种仪器来进行界面检测。图6-15和图6-16是兰成渝管道应用时的实际曲线。它
9、适于密度差很小的混油，如两种汽油，此时密度计精度可能不够。*输油管道设计与管理16二、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 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SCADA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 可以准确地预计出混油段抵达末站的时间，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 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 择合适的阀门和油罐。*输油管道设计与管理17三、管道终点油罐内的允许混油量 各种油
10、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 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 91或92。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 品的浓度。 在管道终点，A油罐中允许混入的B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。两种油品的性质和油品的 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。 *输油管道设计与管理18u如车用85#和90#汽油，其质量指标中主要是辛烷值不 同，且差别不大;
11、炼油厂在油品出厂时，其质量指标 又有一定的余量，所以，90#汽油中混入一定量的85# 汽油，对90#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。u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 ，所以，这两种油品一般不直接交替输送。*输油管道设计与管理19u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4-3给出2#航空煤油与66#汽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。*输油管道设计与管理20性能参数2#航空煤油
12、航煤中掺入166#汽油质量标准实测值初馏点/15014213798馏程250236236闪点/3428粘度201.431.42*输油管道设计与管理21u从表中可以看出，2#航空煤油中掺入66#汽油后，其闪点有明显下降，当汽油的含量超过1时，2#航空煤油的闪点将低于28的质量标准，所以，2#航空煤油中66#汽油的最大允许混入浓度为1。*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“质量潜力”不 同，因此A油罐中允许混入的B油浓度或B油罐中允许混 入A油的浓度要由化验确定。在确定A油罐中允许混入的 B油浓度和B油量以后，需要在管道终点控制进A油罐的B 油量，使流出混油中的B油量不超过
13、A油罐内允许的混油 量VB，这就需要进一步研究管道终点混油浓度与混油量 的关系，以便根据管道终点混油浓度确定油罐的切换时 间。*输油管道设计与管理23四、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。 t1时刻纯A油开始进A油罐，若t2 时刻已流出的混油头中B油的量正 好等于A油罐中允许混入的B油的 量VB , 则t2时刻的混油浓度 即 为混油头的切割浓度。若t3时刻混油尾中的A 油量正好等 于B油罐中允许混入的A油量VA ， 则 即为混油尾的切割浓度。 t2至t3之间的混油段进入专门的混油罐。 *输油管道设计与管理24混油段的切割方式u对于需要长期储存的油品
14、，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 定性，最好不要掺混，而是将混油装入专用混油罐，另 行处理。一般是以含有前行油品浓度99l的油流作 为混油。对于混油段有以下切出方式：(1) 两段切割：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 的切割即可采取此种方法； (2) 三段切割：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 混油进入混油罐；*输油管道设计与管理25(3) 四段切割。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
15、混油按50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。然后把富含A油的混 油逐渐掺混到纯净的A油中，把富含B油的混油逐渐掺混 到纯净的B油中。*输油管道设计与管理26(4) 混油段的五段切割一般采用将含有后行油品1的混油段（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 便按照比例回掺入前行油品中；将含有3366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 置将两种油品分离；将含有6699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 后行油品中；将含有后行油品99的混油段（混油尾）直接切入后行油品中
16、。图6-19为此种切割方式的末站混油切割示意图。*输油管道设计与管理27*输油管道设计与管理28五、混油处理u混油处理是长距离顺序输送成品油管道以及油品储存的重 要生产环节，也是降低管道输送成本、提高管输经济效益 的重要课题。成品油管道顺序输送的混油是一种不合格的 油品，因为混油的质量指标达不到要求，要对混油进行适 当的处理。(1) 就近送回炼厂重新加工； (2) 将混油直接调和到两种油品中; (3) 降级销售； (4)在末站建分馏装置进行粗分馏，然后将得到的两种馏 分分别调和到两种油品中去。n 混油在管道终点的处理方法有：*输油管道设计与管理291、混油处理的一般方法 目前国内外对混油的处理方法一般有两种：一种是就近送回炼厂重新加工，另一种是掺混后供用户使用或降级处理。混油处理还有一些其他方法(比如：金属氧化法、碱处理法、蒸馏法和过滤法)，但它们不是很常用。以掺混方式处理顺序输送所产生的混油，是目前国内外所通用的一种行之有效的经济而且比较简便的方法。*输油管道设计与管理302、混油处理装置成品油顺
