柳紅旗

〔中國(guó)石化銷售華中分公司安徽輸油處六安輸油站 安徽六安 237143〕

成品油作為易燃易爆的高危險(xiǎn)性流體，與鐵路、公路和水路等運(yùn)輸方式相比，管道運(yùn)輸成品油有輸量大、投資少、損耗少、污染小、安全性高、成本和能耗低等諸多優(yōu)勢(shì)。但是因?yàn)椴捎靡粭l管道順序輸送多種油品，不可避免地要產(chǎn)生混油，而且利用設(shè)備多，流程復(fù)雜，操作步驟多，影響因素多，導(dǎo)致油品質(zhì)量控制難度相對(duì)較大。近年來，隨著成品油管道里程和管輸量的增加，成品油質(zhì)量事件也時(shí)有發(fā)生。

本文選取了近年來發(fā)生的3起管輸下載油品質(zhì)量不合格的案例，分析原因，提出管輸油品質(zhì)量控制措施，可為管輸成品油質(zhì)量管理工作提供借鑒。

1 管輸油品質(zhì)量不合格的案例分析

1.1 某下載庫(kù)汽油罐底部油品終餾點(diǎn)不合格

某下載庫(kù)下載結(jié)束后，取樣化驗(yàn)92號(hào)汽油G1罐混合樣的終餾點(diǎn)為206℃，超標(biāo)。分層取樣化驗(yàn)結(jié)果(表1)顯示罐底1m樣終餾點(diǎn)207.5℃,中間3m樣終餾點(diǎn)206℃，頂部6m樣終餾點(diǎn)204.5℃，進(jìn)油前該罐油樣化驗(yàn)終餾點(diǎn)203℃。

表1 G1汽油罐分層取樣結(jié)果表

G1罐是上批次下載結(jié)束最后的進(jìn)油罐，92號(hào)汽油頂0號(hào)車用柴油，富汽切割完后下載200t92號(hào)汽油后停輸。進(jìn)油記錄顯示該罐在最近3個(gè)批次進(jìn)油中有2次接收油頭或者油尾，與其他指標(biāo)正常的92號(hào)汽油罐對(duì)比，該罐油品分層較嚴(yán)重，底部油品標(biāo)密(標(biāo)準(zhǔn)密度，全文相同)比頂部標(biāo)密大0.4kg/m3，除此之外未發(fā)現(xiàn)其他異常。分析油品不合格原因主要是該罐多次接收油頭、油尾，導(dǎo)致柴油含量較高，致使該罐油品底部指標(biāo)不合格。

1.2 某下載庫(kù)柴油罐頂部油品閃點(diǎn)不合格

某下載庫(kù)在日常化驗(yàn)取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)G2車柴罐混合樣閃點(diǎn)60℃，指標(biāo)卡邊，分層取樣發(fā)現(xiàn)頂部油樣閃點(diǎn)僅58℃,該罐液位6.201m，分層指標(biāo)見表2。

表2 G2車柴罐分層取樣結(jié)果

與其他幾個(gè)指標(biāo)合格的柴油罐對(duì)比，存在以下差異：

(1)該罐不動(dòng)罐的時(shí)間較長(zhǎng)，有半個(gè)月未發(fā)油；

(2)該罐有近1個(gè)月液位在5m以上；

(3)該罐上次下載回?fù)浇Y(jié)束取混合樣的閃點(diǎn)為63℃。

分析油品不合格的原因主要是該罐多次回?fù)?，且長(zhǎng)期保持高液位，周轉(zhuǎn)效率低，輕質(zhì)組分在油層頂部富集，導(dǎo)致頂部油品化驗(yàn)指標(biāo)超標(biāo)。

1.3 某油庫(kù)產(chǎn)生異?；煊?/h3>

某油庫(kù)在進(jìn)行92號(hào)汽油頂0號(hào)車柴操作時(shí)，需要關(guān)閉車柴下載閥，但車柴下載閥由于設(shè)備故障未消除，SCADA系統(tǒng)上顯示閥門全關(guān)，實(shí)際處于未全關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)致大量92號(hào)汽油串入柴油罐，產(chǎn)生異?；煊?，造成油品質(zhì)量事件。

該事件發(fā)生的主要原因是站控操作人員責(zé)任心不強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)巡檢、監(jiān)控不到位。外操未按要求到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閥門狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)護(hù)和復(fù)核，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)該閥門的實(shí)際開關(guān)狀態(tài)與儀表指示不一致的異常情況；內(nèi)操對(duì)SCADA畫面運(yùn)行情況及油罐液位監(jiān)控不到位，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸油參數(shù)異常及運(yùn)行儲(chǔ)罐液位的異常變化。內(nèi)操在前期未對(duì)故障閥門進(jìn)行調(diào)試的情況下，僅通過遠(yuǎn)程測(cè)試就向調(diào)控中心報(bào)告閥門已恢復(fù)正常，也未向油庫(kù)相關(guān)管理人員匯報(bào)，擅自終止了該閥門的故障信息傳遞，導(dǎo)致該閥門在實(shí)際故障的狀態(tài)下被當(dāng)作正常閥門使用。

2 油品質(zhì)量控制措施

上述案例只是影響管輸油品質(zhì)量的部分因素，歸納起來，要保證油品質(zhì)量，主要方法有兩種，一是減少管輸系統(tǒng)混油的產(chǎn)生，二是避免罐內(nèi)油品分層。對(duì)一般長(zhǎng)輸管道來說，除了比較常見的煉廠出廠指標(biāo)、順序輸送批次計(jì)劃以外[1]，其他的質(zhì)量控制措施主要有以下幾個(gè)方面：

2.1 避免長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)罐或者長(zhǎng)時(shí)間高液位發(fā)油

由于汽柴油組分的差異，密度差異較大，頂部輕質(zhì)組分集中，底部重質(zhì)組分集中。表3為某柴油罐7天不動(dòng)罐頂部油品指標(biāo)的變化情況，從數(shù)據(jù)看，標(biāo)密下降0.2kg/m3，閃點(diǎn)下降2℃。

表3 某柴油罐頂部指標(biāo)變化情況表

為避免油品分層造成質(zhì)量不合格，對(duì)汽油罐，下載結(jié)束后應(yīng)盡快安排發(fā)油，避免形成長(zhǎng)期不動(dòng)罐。對(duì)柴油罐，要避免長(zhǎng)時(shí)間保持高液位，導(dǎo)致頂部油品指標(biāo)不合格。

2.2 優(yōu)化油品下載工藝操作規(guī)程

管輸工藝操作時(shí)，內(nèi)操與外操要相互配合。外操?gòu)?fù)核閥門開關(guān)狀態(tài)應(yīng)以機(jī)械的狀態(tài)位為準(zhǔn)，避免儀表故障導(dǎo)致的兩者狀態(tài)不一致的問題。內(nèi)操監(jiān)控好流量、壓力及油罐液位等關(guān)鍵參數(shù)。在油庫(kù)下載時(shí)，提醒油庫(kù)關(guān)閉非下載罐進(jìn)罐閥門，防止串油，特別是不同品種的油罐進(jìn)罐閥門，比如在下載0號(hào)車柴時(shí)要關(guān)閉92號(hào)汽油和95號(hào)汽油的進(jìn)罐閥門，同時(shí)內(nèi)操要不定時(shí)關(guān)注油庫(kù)油罐液位的變化，包括非下載罐，油罐液位異常變化要在第一時(shí)間報(bào)告。

2.3 制定設(shè)備故障閉環(huán)管理流程

站場(chǎng)員工發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障后應(yīng)該在交接班記錄中記錄清楚，什么時(shí)間發(fā)現(xiàn)的故障，是否消除，是否經(jīng)過調(diào)試，包括遠(yuǎn)程調(diào)試和就地調(diào)試，一定要形成閉環(huán)管理，杜絕人為原因造成混油事件。

2.4 優(yōu)化混油切割后行油品的下載量

輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，成品油管道順序輸送后行油品的濃度范圍為1%～99%的混油段長(zhǎng)度按式(1)和式(2)，即奧斯汀和柏爾弗萊(Austin、Palfrey)公式計(jì)算[2-4]：

當(dāng)Re>Relj時(shí)：C=11.75d0.5L0.5Re-0.1

(1)

當(dāng)Re

(2)

lglg(v×106+0.89)=0.5lglg(vA×106+0.89)+0.5lglg(vB×106+0.89)

式中：C——混油長(zhǎng)度，m；

d——管道內(nèi)徑，m；

Re——雷諾數(shù)；

Relj——臨界雷諾數(shù)；

L——計(jì)算管段長(zhǎng)度，m；

qv——輸油平均溫度下的體積流量，m3/s；

v——各50%的混油在輸送溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s；

vA——前行油品在輸送溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s；

vB——后行油品在輸送溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s。

以華中地區(qū)常見的外徑273.1mm和323.9mm管道為例，汽油運(yùn)動(dòng)黏度按0.665 ×10-6m2/s，柴油運(yùn)動(dòng)黏度按7.75×10-6m2/s計(jì)算，Re>Relj，根據(jù)式(1)得出兩種不同管徑的混油段長(zhǎng)度(表4)。

表4 不同管徑混油長(zhǎng)度計(jì)算表

表4計(jì)算結(jié)果顯示，在兩次輸入的純柴油和純汽油物性不變的情況下，汽油頂柴油和柴油頂汽油的混油段長(zhǎng)度幾乎完全一致。

但根據(jù)表5某支線管道最近幾個(gè)批次的混油切割統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，汽油頂柴油時(shí)，汽油達(dá)到純油標(biāo)密的時(shí)間平均2.18h，明顯比柴油頂汽油時(shí)柴油達(dá)到純油標(biāo)密的平均時(shí)間1.16h更長(zhǎng)，達(dá)到標(biāo)密時(shí)的下載量也更大，汽油為468m3，柴油為230m3。因此，為保障油品質(zhì)量，建議后行油品為汽油時(shí)，以直徑273mm管道為例，應(yīng)保證下載量在500m3以上。某支線管道混油切割數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表5所示。

表5 某支線管道混油切割數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.5 減少站內(nèi)管道系統(tǒng)混油

站內(nèi)管道系統(tǒng)的混油主要集中在收發(fā)球系統(tǒng)、進(jìn)站過濾備用管線系統(tǒng)、下載計(jì)量備用管線系統(tǒng)及污油回注系統(tǒng)。工藝備用管線上油品與下載油品不一致時(shí)，可以通過排污閥先排至污油罐，待油品切換后再通過污油罐回注。但回注時(shí)要充分考慮污油罐內(nèi)油品成分，做好過濾器等設(shè)備的排污記錄與分析，罐內(nèi)油品到底是汽油成分多還是柴油成分多，必要時(shí)可以進(jìn)行化驗(yàn)計(jì)量，為污油回注提供參考，盡可能減少混油。

2.6 根據(jù)汽柴油下載量的變化優(yōu)化混油切割比

隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，汽柴油的銷量也在不斷變化。最近幾年，汽油與柴油的銷量比逐步上升，華中地區(qū)部分管道鋪底油也由0號(hào)車柴調(diào)整為92號(hào)汽油。按照目前的管道操作規(guī)程，柴油頂汽油時(shí)，混油切割比按照3%、40%、97%的體積分?jǐn)?shù)“三刀切”，富柴的下載體積達(dá)到富汽的1.5倍。而現(xiàn)在管道沿線各地市汽油下載量明顯比柴油高，汽油罐周轉(zhuǎn)效率相對(duì)更高，用于回?fù)降?2號(hào)汽油與車柴的下載量相比也在不斷上升。汽油罐中重質(zhì)組分在底部富集，發(fā)油時(shí)能及時(shí)發(fā)出，也降低了由于油品分層帶來的質(zhì)量不合格風(fēng)險(xiǎn)，更有利于混油回?fù)?。因此?yīng)根據(jù)實(shí)際的下載量和汽柴油的銷量比例，優(yōu)化中間段混油切割比。對(duì)于油品下載量大的品種可以多切混油，通過調(diào)整富汽和富柴的切割量提高混油回?fù)铰省?/p>

2.7 優(yōu)化設(shè)備選型，提高混油回?fù)铰?/h3>

目前管道混油回?fù)桨凑找韵鹿?3)～(8)計(jì)算[5-6]：

(3)

(4)

(5)

(6)

富柴回?fù)搅髁浚篞富柴=Q柴×Kg÷X汽

(7)

富汽回?fù)搅髁浚篞富汽=Q汽×Kd÷X柴

(8)

Kd為汽油中允許摻入柴油的體積分?jǐn)?shù)；[tλ]為規(guī)定的汽油終餾點(diǎn)，℃；tλ為汽油的實(shí)際終餾點(diǎn)，℃。

Kg為柴油中允許摻入汽油的體積分?jǐn)?shù)；Ts為柴油的實(shí)際閃點(diǎn)，℃；Ts0為規(guī)定的柴油最低允許閃點(diǎn)，℃。

混油密度=汽油密度×汽油體積分?jǐn)?shù)+柴油密度×柴油體積分?jǐn)?shù)。

根據(jù)式(3)～式(8)，以煉廠出廠汽油終餾點(diǎn)199℃、柴油閃點(diǎn)67℃為例，回?fù)胶笃徒K餾點(diǎn)不高于203℃，柴油閃點(diǎn)不低于63℃，汽油中允許摻入柴油的體積分?jǐn)?shù)為0.24%，柴油中允許摻入汽油的體積分?jǐn)?shù)為0.16%。汽油標(biāo)密745.1kg/m3，柴油標(biāo)密834.6kg/m3，富汽罐混油標(biāo)密766.1kg/m3，富柴罐混油標(biāo)密813.6 kg/m3，計(jì)算出富汽最大回?fù)奖葹?.0%，富柴最大回?fù)奖葹?.67%。管道設(shè)計(jì)流量為200m3/h時(shí)最大的混油回?fù)搅髁績(jī)H2.0m3/h。華中地區(qū)下載站混油回?fù)搅髁恳话阍?.0m3/h以下，而站場(chǎng)的回?fù)奖眉盎負(fù)搅髁坑?jì)型號(hào)與實(shí)際需求不匹配，泵及流量計(jì)額度流量均在10m3/h以上，在混油回?fù)綍r(shí)只能通過控制回?fù)奖贸隹陂y及回流閥開度來達(dá)到回?fù)揭??；負(fù)奖贸隹陂y開度通常在28%以下，大馬拉小車帶來的影響是能耗損失大、管線發(fā)熱嚴(yán)重，流量計(jì)選型不合理也會(huì)加大計(jì)量誤差?，F(xiàn)有情況下站場(chǎng)在混油回?fù)綍r(shí)往往在流量調(diào)節(jié)上花費(fèi)大量的時(shí)間，回?fù)奖冗^高將影響油品質(zhì)量，回?fù)奖冗^低則不能充分發(fā)揮油品質(zhì)量潛力，增加管輸成本。因此建議根據(jù)回?fù)搅髁縼韮?yōu)化回?fù)皆O(shè)備選型，以達(dá)到降低能耗、提高混油回?fù)铰省?/p>

3 結(jié)語

對(duì)管輸下載庫(kù)而言，油品周轉(zhuǎn)速度慢、人為操作失誤、設(shè)備故障、后行油品下載量過小、回?fù)奖炔缓侠淼纫彩窃斐捎推凡缓细竦闹匾蛩亍Ｍㄟ^避免油罐長(zhǎng)期不動(dòng)罐或者長(zhǎng)時(shí)間保持高液位、嚴(yán)格管道操作規(guī)程及設(shè)備故障閉環(huán)管理、優(yōu)化混油切割后行油品下載量等措施可以控制管輸油品質(zhì)量。對(duì)輸油站內(nèi)工藝管線和污油罐油品成分也要給以關(guān)注，盡可能減少混油的產(chǎn)生。同時(shí)根據(jù)成品油下載量的變化調(diào)整混油切割比以及優(yōu)化站場(chǎng)回?fù)皆O(shè)備選型等措施可以提高混油回?fù)铰?，達(dá)到降本增效的目的。