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        長輸成品油管道混油形成的途徑、控制措施及回?fù)?/h1>
        2018-02-25 08:48:58
        石油庫與加油站 2018年6期
        關(guān)鍵詞:混油閃點(diǎn)首站

        蔡 立

        〔中國石化銷售有限公司華中分公司 湖北武漢 430000〕

        成品油生產(chǎn)銷售企業(yè)采用管道順序輸送技術(shù),控制和減少混油量,做好混油管控工作對(duì)管輸企業(yè)具有重要意義。研究混油產(chǎn)生的途徑,建立符合管道特性的混油控制方法和回?fù)侥P?,?duì)提升管道輸送企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益能產(chǎn)生重要作用[1]。

        1 長輸成品油管道中混油產(chǎn)生的途徑:

        1.1 初始混油

        由于首站在油品發(fā)油切換過程中,在閥門行程時(shí)間內(nèi),兩種油品不可避免地會(huì)同時(shí)進(jìn)入管道或在管道內(nèi)接觸,很容易在管道首段形成初始混油。初始混油量決定于切換油罐的速度,首站泵吸入管線的布置和首站外輸?shù)乃矔r(shí)量。通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié),在管道首站產(chǎn)生的初始混油,對(duì)短距離管道影響很大,采取措施減少初始混油量對(duì)短距離管道有效,但對(duì)減少長距離管道的終點(diǎn)混油效果較小。

        1.2 流速壓力變化形成的混油

        流量調(diào)節(jié)、管道變徑、閥門動(dòng)作、經(jīng)過泵站等也會(huì)引起輸送油品流速壓力的變化新增混油。例如在管道變徑的地方在流量一定的情況下,會(huì)導(dǎo)致流速在不同橫截面產(chǎn)生不同的流速。如果管道擴(kuò)徑則混油的流速降低,縮徑則反之。經(jīng)驗(yàn)得知密閉輸送泵機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行時(shí),一個(gè)泵站增加的混油量約為10~15km沿程直管段增加的混油量。

        1.3 油品粘度差形成的混油

        黏度差對(duì)混油量的影響與順序輸送油品次序相關(guān)。高黏油品在管壁處的層流邊層較厚,后行的低黏油品很難在湍流混合強(qiáng)度低的近壁處“沖刷”掉高黏油品所留下的層流邊層,于是在柴油前行、汽油后行時(shí),會(huì)形成較長的柴油濃度低的混油尾。反之,柴油頂汽油時(shí)則汽油油尾較容易沖刷干凈,混油量也小于前者。據(jù)統(tǒng)計(jì),黏度小的油品后行時(shí)形成的混油量較黏度大的油品后行時(shí)多10%~15%

        1.4 停輸時(shí)產(chǎn)生的混油

        當(dāng)管道處于停輸狀態(tài)時(shí),由于管道存在海拔落差,在重力作用下,相鄰油品由于位能差異會(huì)導(dǎo)致混油量的增加。油流不僅能夠克服阻力自流到終點(diǎn),還有多余勢(shì)能,如不采取措施強(qiáng)制保壓,管道就會(huì)形成不滿流狀態(tài),在重力下,高位能油品沿斜坡向下的流展性會(huì)增加混油量。

        2 控制混油量的主要措施

        2.1 合理安排油品輸送順序

        順序輸送過程中,不同油品前后順序的排列原則,是把性質(zhì)相近的油品安排在相鄰輸送,且一種油品一個(gè)批次的輸送總量盡量大,這樣可以保證最少的混油頭在管道內(nèi)運(yùn)行,達(dá)到減少混油量的目的。例如湖南長—郴成品油管道輸送的排列順序?yàn)椋?號(hào)車柴→92號(hào)汽油→95號(hào)汽油→92號(hào)汽油→0號(hào)車柴,且湘潭—婁底分支根據(jù)末站市場(chǎng)特點(diǎn),輸送一次柴油后間隔2~3個(gè)批次再進(jìn)行一次混輸作業(yè),在滿足市場(chǎng)需求同時(shí),最大程度地減少了混輸產(chǎn)生的混油量。

        2.2 合理切割混油的方式

        (1)對(duì)于汽、柴油不同種類油品的混油頭進(jìn)行切割時(shí),可將全部混油切割為三段,按照組分差異進(jìn)入兩種油品的混油罐內(nèi)然后進(jìn)行處置。

        (2)對(duì)于不同標(biāo)號(hào)的同種油品(例如92號(hào)和95號(hào)汽油)進(jìn)行油品切割時(shí),可將全部混油切割為兩段,分別進(jìn)入前、后行純油罐。切割時(shí)若不考慮經(jīng)濟(jì)因素,可將混油頭盡量往標(biāo)號(hào)較低的油品中切割;反之,則可往價(jià)格較高的高標(biāo)號(hào)油品中多進(jìn)一些混油。無論采用哪種切割方案,都必須以油品質(zhì)量合格為前提。

        2.3 優(yōu)化輸送過程

        由于在層流狀態(tài)時(shí), 汽、柴油在管內(nèi)接觸所形成的混油量比紊流時(shí)大得多,雷諾數(shù)在2 300~8 000范圍內(nèi),流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?,流態(tài)不穩(wěn)定,且管道截面上液體質(zhì)點(diǎn)的局部流速差異較大,因此順序輸送一般應(yīng)控制在紊流狀態(tài)下運(yùn)行,并盡量保持水力工況的穩(wěn)定性。

        2.4 優(yōu)化輸油站場(chǎng)的工藝流程

        改進(jìn)輸油庫站、中間站和末站的工藝流程,提升站場(chǎng)流程切換的效率,提高儀表設(shè)備的可靠性,減少非計(jì)劃停輸機(jī)率,簡化管件設(shè)備配置等方式都可以減少初始混油量和沿程混油量。

        2.5 提高管道操作人員技能

        每個(gè)混油界面的切割點(diǎn)并不是統(tǒng)一規(guī)定,應(yīng)隨前、后行油品質(zhì)量潛力的不同而區(qū)別對(duì)待。例如后行油品質(zhì)量潛力較大,則可在保證后行油品質(zhì)量的前提下,將適量多的后行混油切入后行純油,充分利用純油的質(zhì)量潛力,達(dá)到減少混油量的目的。又如由于汽、柴油隨著油流距離的增加,其終餾點(diǎn)或閃點(diǎn)指標(biāo)都會(huì)不同程度的衰減,其程度與管線特性和油流距離有關(guān),按照這個(gè)規(guī)律,通過調(diào)整混油切割時(shí)下載和過站流量比例,合理分配各中間站下載的混油量,如純油到達(dá)上游站場(chǎng)的指標(biāo)較好,根據(jù)下載計(jì)劃量,合理分配上游站場(chǎng)混油下載量,使上游站場(chǎng)充分利用質(zhì)量潛力在計(jì)劃量范圍內(nèi)最大程度的消化混油,減少下游站場(chǎng)和末站的混油壓力。這些都對(duì)管道操作人員的技能素質(zhì)提出了更高的要求。

        3 混油回?fù)搅坑?jì)算及實(shí)例

        成品油順序輸送產(chǎn)生混油的處理方式通常采用回?fù)椒╗2]?;煊突?fù)骄褪抢眉冇唾|(zhì)量潛力將部分混油均勻回?fù)降叫再|(zhì)相近的純油中。但是在混油回?fù)竭^程中回?fù)嚼碚撚?jì)算值與回?fù)綄?shí)際值之間還有一定的距離,因此在混油回?fù)匠跗趹?yīng)加強(qiáng)回?fù)胶笥推分懈飨嚓P(guān)質(zhì)量指標(biāo)的化驗(yàn)分析,根據(jù)實(shí)際化驗(yàn)值動(dòng)態(tài)調(diào)整回?fù)搅浚?/p>

        3.1 汽、柴油回?fù)搅坑?jì)算

        通過對(duì)柴油閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、冷濾點(diǎn)、溜程、硫含量等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析得出以下結(jié)論。表1為汽油摻入柴油中對(duì)柴油各指標(biāo)無影響的比例。

        表1 汽油摻入柴油對(duì)柴油各指標(biāo)無影響的比例

        由表1得知,汽油對(duì)柴油指標(biāo)影響最敏感的是閃點(diǎn),通過經(jīng)驗(yàn)公式(1)計(jì)算汽油摻入柴油中的允許濃度[3]:

        (1)

        其中:KQ——汽油摻入柴油中的允許體積濃度,%;

        tη——具有一定質(zhì)量潛力的柴油的實(shí)際閃點(diǎn),℃;

        [tη]——規(guī)定的柴油的允許閃點(diǎn),℃。

        柴油對(duì)汽油影響最為敏感的指標(biāo)是汽油蒸發(fā)95%的溫度和終餾點(diǎn)[4]。汽油中摻入柴油的允許濃度受汽油終餾點(diǎn)影響,可按經(jīng)驗(yàn)公式(2)計(jì)算[3]:

        (2)

        其中:Kc——柴油摻入汽油中允許的體積濃度,%;

        [tλ]——汽油允許的終餾點(diǎn),℃;

        tλ——具有一定質(zhì)量潛力的汽油實(shí)際的終餾點(diǎn),℃。

        用以上兩個(gè)公式可計(jì)算出汽、柴油中允許回?fù)交煊偷睦碚撟畲笾?。出于油品質(zhì)量安全的考慮,企業(yè)實(shí)際內(nèi)控指標(biāo)均高于國家強(qiáng)制性指標(biāo)。如企業(yè)內(nèi)部可將92號(hào)汽油終餾點(diǎn)控制小于等于203℃,0號(hào)車用柴油閃點(diǎn)實(shí)際控制大于等于63℃,實(shí)際回?fù)搅吭侔丛撚?jì)算值的80%以內(nèi)執(zhí)行。

        3.2 回?fù)綄?shí)例

        以某成品油管道為例,該管道全長734 km,順序輸送92號(hào)、95號(hào)汽油和0號(hào)車用柴油三個(gè)品種,共設(shè)有1個(gè)首站、6個(gè)中間站和3個(gè)末站,年輸送汽、柴油約40個(gè)批次,年產(chǎn)生混油總量約7 000 m3,混油消化的主要方式為就地回?fù)健?/p>

        該管線2018年某批次首站注入92號(hào)汽油,終餾點(diǎn)指標(biāo)是200.5℃,該段汽油抵達(dá)C站終餾點(diǎn)化驗(yàn)值為201℃。根據(jù)當(dāng)時(shí)該站下載流量和混油密度計(jì)算得知,該工況下最大允許回?fù)搅繎?yīng)為1.055 m3/h,按照經(jīng)驗(yàn)值系數(shù)80%計(jì)算,實(shí)際以0.8 m3/h回?fù)胶蠡?yàn)結(jié)果為203℃,恰好符合汽油終餾點(diǎn)指標(biāo)要求。

        3.3 回?fù)街袘?yīng)特別注意的事項(xiàng)

        (1)回?fù)街蟮挠推分笜?biāo)一定要及時(shí)化驗(yàn)。根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整回?fù)搅髁?,確?;?fù)街蟮挠推分笜?biāo)合格。

        (2)回?fù)角暗拈W點(diǎn)、終餾點(diǎn)、混油密度等參數(shù)一定要及時(shí)更新,特別是待摻入的混油,回?fù)角耙皶r(shí)測(cè)量該油品密度指標(biāo),因?yàn)閷?shí)際作業(yè)中存在油品密度不均會(huì)導(dǎo)致分層現(xiàn)象。

        4 結(jié)語

        綜上所述,混油產(chǎn)生的途徑盡管非常多,產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜,但是管道設(shè)計(jì)者和操作人員還是能夠根據(jù)管道實(shí)際情況,掌握混油形成規(guī)律,采取相應(yīng)措施最大程度地管控混油總量,并以理論計(jì)算值為依據(jù),根據(jù)管道特性和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),采取回?fù)降姆绞骄偷叵煊?,最大程度地發(fā)揮管道設(shè)計(jì)性能和經(jīng)濟(jì)效益。

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