成品油顺序输送在炼厂的应用

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成品油顺序输送在炼厂的应用

金新智*󰀁󰀁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(12km),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。

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,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:2005󰀁05󰀁19)

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁编辑:刘春阳

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󰀁󰀁如果电价按0.6元/(kW h)、燃油价按2000元/t计算,魏荆输道按方案二运行,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

󰀁*414013,湖南省岳阳岭炼化公司;电话:(0730)8479023。

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油󰀁气󰀁储󰀁运󰀁󰀁2006年󰀁

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!10的范围之内

〔1〕

3

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1m/s。

(5)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0.75s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。

。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

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300km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。〔2〕

。

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1175~1190m/s,煤油中为1320~1335m/s,柴油中为1375~1390m/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第25卷第5期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁金新智等:成品油顺序输送在炼厂的应用󰀁

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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。

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。

m=󰀁AKA+󰀁BK󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

B

3

〔2〕

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〕

(1)

3

m󰀂󰀂󰀂混合油品的密度,kg/m;式中󰀁󰀁

A󰀂󰀂󰀂油品A的密度,kg/m;󰀁󰀁󰀁󰀁

B󰀂󰀂󰀂油品B的密度,kg/m;󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁KA󰀂󰀂󰀂油品A的浓度;

3

󰀁󰀁KB󰀂󰀂󰀂油品B的浓度。

由于KA+KB=1,可求得两种油品的浓度。

B󰀁B󰀁󰀁A󰀁B

m-󰀁A-󰀁󰀁m-󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁KB=󰀁A-󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁KA=

(2)(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

4、󰀁采样分析法

〔2〕

。

。

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),2004。3,󰀁严大凡:输道设计与管理,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:2005󰀁05󰀁24)

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁编辑:刘春阳

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在线检测,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 66

油󰀁气󰀁储󰀁运󰀁󰀁2006年󰀁

作󰀁者󰀁介󰀁绍

尹尧筠󰀁教授级高工,1941年生,19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年毕业于中国石油大学石油工程专业,获硕士学位,2005年获博士学

位,现任中石化胜利油田有限公司海洋石油开发公司副经理。

王国付󰀁1978年生,2003年毕业于辽宁石油化工大学测控技术与仪器专业,现为辽宁石油化工大学2003级

油气储运专业研究生。尹晔昕󰀁高级工程师,1969年生,1991年毕业于西安石油学院化工机械专业,现在中国石油天然气管道工程

有限公司从事压力容器和管道专业设备的设计工作。张󰀁伟󰀁工程师,1974年生,1996年毕业于西南石油学院天然气加工专业,现在陕京输气管道中心从事管道运行管理工作。

邱正阳󰀁讲师,1967年生,1991年毕业于石油大学(山东)自动化专业,中国人民后勤工程学院在读硕

士研究生,主要从事油气储运、然气燃烧与应用等方面的教学和科研工作。

刘润刚󰀁助理工程师,1962年生,2000年毕业于河北科技大学机电一体化专业,现在中国石油天然气秦皇岛输油气公司陕京输气管道北京部生产运行科从事设备管理工作。熊󰀁宇󰀁工程师,1968年生,1992年毕业于石油大学(山东)热能专业,现在中国石化集团管道储运公司运销设备科从事热工管理工作。

刘恩斌󰀁助教,1980年生,2005年毕业于西南石油学院油气储运工程专业,获硕士学位,现在西南石油大学

油气储运研究所从事科研和教学工作。

陈勇强󰀁副教授,19年生,2004年毕业于天津大学管理科学与工程专业,获博士学位,现为英国皇家特许

营造师学会会员(MCIOB),中国建设工程造价管理协会教育专家委员会委员,商务部项目评标专家,现在天津大学管理学院工程管理系从事教学与科研工作。

邹永胜󰀁工程师,1962年生,1998年毕业于沈阳工学院机械电子工程专业,现任中国石道公司塔里木

输油气分公司经理。

刘󰀁伟󰀁高级工程师,1957年生,2000年毕业于武汉理工大学,获硕士学位,现任中国石道公司中原输

气分公司经理。黄󰀁坤󰀁副教授,1965年生,1985年毕业于西南石油学院油气储运专业,现在西南石油大学油气储运专业攻读博士学位,主要从事油气储运工程方面的研究与教学工作。

陶江华󰀁工程师,1977年生,1999年毕业于石油大学(山东)石油储运专业,现在中国石道分公司运销处

从事输油气管道生产运行管理工作。

付󰀁越󰀁助教,1980年生,2003年毕业于辽宁石油化工大学测控技术与仪器专业,现在辽宁石油化工大学从

事石油与天然气储运及管道的无损检测技术研究工作。