王立華(中國石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司曹妃甸油庫,河北 唐山 063200)
進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的增長,我國的能源消耗數(shù)量大幅上升,特別是對(duì)原油、天然氣等資源需求量正在逐年遞增。2014年全國石油消耗量已超過4×108噸。
曹津線輸油管道是中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司在中國最北方鋪設(shè)的輸油管道,主要肩負(fù)著為天津石化、燕山石化、石家莊煉化和滄州煉油廠輸送由曹妃甸原油碼頭所進(jìn)口原油的任務(wù),年設(shè)計(jì)輸送能力為2000萬噸。由于進(jìn)口原油凝點(diǎn)(原油在測(cè)試條件下失去流動(dòng)性的最高溫度)較高,所有曹津線輸油管道自投產(chǎn)運(yùn)行以來一直采用常溫輸送的工藝。
冀東油田位于河北省唐山市曹妃甸區(qū)境內(nèi),年生產(chǎn)原油量約150萬噸,均為高凝點(diǎn)(凝點(diǎn)約23℃-26℃)、高品質(zhì)原油。由于曹妃甸原油碼頭所進(jìn)口原油主要以中東地區(qū)原油品種為主,凝點(diǎn)約-29℃,屬于高硫油品,品質(zhì)較差。為滿足華北地區(qū)各煉廠的需求,曹妃甸油庫將為其輸送冀東油田原油。
根據(jù)近幾年對(duì)高凝原油儲(chǔ)存、輸送工藝的研究,傳統(tǒng)儲(chǔ)存、輸送工藝為加熱爐對(duì)原油進(jìn)行加熱,然后經(jīng)長輸管道進(jìn)行輸送,若輸送距離較長的管道,中間站隊(duì)需要對(duì)原油進(jìn)行二次加熱,以滿足輸送的工藝要求。
以曹妃甸油庫工藝流程為例進(jìn)行分析,曹妃甸油庫共有已投用10萬立方米儲(chǔ)油罐8臺(tái),總庫容共計(jì)80萬立方米。在向站外輸油時(shí),原油經(jīng)過儲(chǔ)油罐罐前管線進(jìn)入給油泵進(jìn)行一次加壓,然后加壓后的原油通過加熱爐進(jìn)行加熱,加熱后的原油通過加熱爐出口匯管進(jìn)行外輸泵外輸出站。
曹妃甸油庫共有管式加熱爐三臺(tái),其中型號(hào)為GW8000-Y/6.4Y型兩臺(tái),功率為8000KW,型號(hào)為GW5000-Y/6.4Y2型一臺(tái),功率為5000KW。在原油外輸和儲(chǔ)存過程中,需對(duì)冀東油田高凝原油進(jìn)行加熱處理,特別是進(jìn)入秋冬季以后,曹妃甸油庫低溫較低,而且低于該油品的凝點(diǎn),所以在儲(chǔ)存和輸送冀東油田原油時(shí),我們必須對(duì)原油進(jìn)行加熱處理。
冀東油田原油通過管道進(jìn)入曹妃甸油庫時(shí)是高溫原油,冀東油田已經(jīng)對(duì)原油進(jìn)行了加熱處理,根據(jù)了解冀東油田滿罐(10萬立方米儲(chǔ)油罐)外輸原油出站溫度約30℃,預(yù)計(jì)到達(dá)曹妃甸油庫儲(chǔ)油罐時(shí)原油的溫度約28℃,根據(jù)曹妃甸油庫地溫統(tǒng)計(jì)報(bào)表(2013.9.1—2014.8.31)(見附表)中數(shù)據(jù)可知1月份曹妃甸油庫平均低溫約5.6℃。
曹妃甸油庫地溫統(tǒng)計(jì)報(bào)表(2013.1—2013.12)
考慮到冀東油田原油的凝點(diǎn)在23℃-27℃,所以原油進(jìn)站后必須加溫到30℃,才能在油罐中進(jìn)行儲(chǔ)存。假設(shè)將8萬噸原油從28℃進(jìn)站原油加熱至35℃,則需要吸收的熱量為:
Q=C*M(T2-T1)
其中:Q——原油吸收的總熱量
C——原油的比熱容2.450×103J/(kg·℃)(此數(shù)據(jù)來自冀東油田)
T1——原油加熱前溫度
T2——原油加熱后溫度
通過計(jì)算可知Q=1.372E+12 J=38.1E+4kW·h
曹妃甸油庫單臺(tái)加熱爐的最大功率為8000kW,則計(jì)算可知單臺(tái)加熱爐需要連續(xù)運(yùn)行47.5小時(shí),將消耗大量的燃料油,燃燒產(chǎn)生的廢氣也對(duì)控制造成很大的污染,鑒于上述原因我們開展了國產(chǎn)高凝原油與進(jìn)口低凝原油配比儲(chǔ)存、外輸技術(shù)研究。
考慮到傳統(tǒng)輸送高凝原油工藝中存在高能耗的缺點(diǎn),而且冀東油田原油通過曹妃甸油庫年輸送量預(yù)計(jì)不超過100萬噸,曹妃甸油庫年進(jìn)口原油量約在1150萬噸,所以曹妃甸油庫具備將冀東油田來油與進(jìn)口油混合儲(chǔ)存、外輸所需要的貨源。
通過研究發(fā)現(xiàn)兩種凝點(diǎn)不同的原油按照一定比例混合后凝點(diǎn)的變換并不是呈現(xiàn)線性變化,根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過對(duì)按照固定比例混合后的原油進(jìn)行凝點(diǎn)測(cè)定得出結(jié)論如圖表1所示:
圖表1
曹妃甸地區(qū)冬季最低氣溫在-20℃,所以按照試驗(yàn)結(jié)論可知將進(jìn)口原油與冀東油田高凝原油按照5:1的比例混合后的原油的凝點(diǎn)低于-20℃,可以滿足要求。
曹妃甸油庫擁有原油比例混合外輸?shù)南冗M(jìn)經(jīng)驗(yàn),可以通過站內(nèi)工藝操作將進(jìn)口原油和冀東油田原油在儲(chǔ)罐內(nèi)充分混合。為保證混合比例的精確,操作人員需實(shí)時(shí)監(jiān)控原油儲(chǔ)罐罐位變化。首先將冀東油田進(jìn)站原油輸送至特定混合儲(chǔ)罐內(nèi),然后通過來油量確定需配比的進(jìn)口原油量,然后通過站內(nèi)攪拌流程將進(jìn)口原油輸送至混合儲(chǔ)油罐內(nèi),達(dá)到所需比例后將兩種原油充分融合。
站場內(nèi)主要設(shè)備完成工藝參數(shù)采集、控制參數(shù)采集、接受控制系統(tǒng)信號(hào)完成相關(guān)功能實(shí)現(xiàn),主要設(shè)備包括:
(1)數(shù)據(jù)參數(shù)采集設(shè)備,如雷達(dá)液位計(jì),壓力變送器,超聲波流量計(jì)等;
(2)調(diào)節(jié)控制及執(zhí)行設(shè)備,如SCADA系統(tǒng)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。
通過將兩種凝點(diǎn)不同的原油按照特定比例混合后,使混合原油達(dá)到了常溫輸送的條件,降低了原油長輸費(fèi)用,減少了加熱原油造成的空氣污染和能源浪費(fèi)。
[1]尚鳳山.原油混合輸送的技術(shù)問題.油氣儲(chǔ)運(yùn),2004,23(5)6-7,12.
[2]陳俊,張俊軍,張帆.計(jì)算混合原油凝點(diǎn)的一種新方法,石油大學(xué)學(xué)報(bào),2003,27(5):77-80.
[3]張曉東,王峰,萬樹志.黃青線高、低凝點(diǎn)原油混輸時(shí)出站油溫的確定,安全技術(shù),2006,6(4):19-20.