输油管道设计与管理61课件.ppt
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- 输油管道 设计 管理 61 课件
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1、第一节第一节 管道顺序输送工艺特点管道顺序输送工艺特点 第六章第六章 顺序输送顺序输送第二节第二节 顺序输送管道的混油顺序输送管道的混油 第三节第三节 混油界面检测与混油处理混油界面检测与混油处理 第四节第四节 顺序输送管理运行控制及运行优化简介顺序输送管理运行控制及运行优化简介顺序输送(也称为交替输送)顺序输送(也称为交替输送):在同一条管道内,按一定批量和次序,连续地输送不同种类在同一条管道内,按一定批量和次序,连续地输送不同种类油品的输送方法。油品的输送方法。顺序输送的应用范围:顺序输送的应用范围:1、输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及各种重油、农、输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及
2、各种重油、农用柴油和燃料油等。用柴油和燃料油等。2、输送性质不同的原油。如克拉玛依油田的低凝原油,可、输送性质不同的原油。如克拉玛依油田的低凝原油,可用于生产高质量的航空润滑油,若与油田所生产的高凝用于生产高质量的航空润滑油,若与油田所生产的高凝原油混合输送,就炼不出这种高级产品,因此需要分开原油混合输送,就炼不出这种高级产品,因此需要分开输送,即采用顺序输送。输送,即采用顺序输送。成品油输送的特点是种类多、批量(成品油输送的特点是种类多、批量(Batch)小。若每一小。若每一种油品都建一条管线,必然是要建多条小口径的管线。若种油品都建一条管线,必然是要建多条小口径的管线。若顺序输送这些油品,
3、则只需建一条大口径的管线。顺序输送这些油品,则只需建一条大口径的管线。例如:汽、煤、柴三种油品,输量分别为例如:汽、煤、柴三种油品,输量分别为100、40、110万万吨吨/年,若用三条管线输送,所需口径分别为年,若用三条管线输送,所需口径分别为DN200、150、200。若采用顺序输送,则只需一条口径为若采用顺序输送,则只需一条口径为325的管线。的管线。后者与前者相比,所需的投资和经营费用都要节省一半以后者与前者相比,所需的投资和经营费用都要节省一半以上,经济效益十分明显,故国内外成品油管线广泛采用顺上,经济效益十分明显,故国内外成品油管线广泛采用顺序输送的方法。序输送的方法。一、顺序输送管
4、道的特点一、顺序输送管道的特点 第一节第一节 管道顺序输送工艺特点管道顺序输送工艺特点 1、成品油管道输送的是直接进入市场的最终产品,对所输、成品油管道输送的是直接进入市场的最终产品,对所输产品的质量和各种油品沿途的分输量均有严格要求。产品的质量和各种油品沿途的分输量均有严格要求。2、成品油管道依托市场生存,要能适应市场的变化。、成品油管道依托市场生存,要能适应市场的变化。3、成品油管道大都是多分支、多出口,以方便向管道沿线、成品油管道大都是多分支、多出口,以方便向管道沿线及附近的城市供油,有的管道还可能有多个入口,接收及附近的城市供油,有的管道还可能有多个入口,接收多家炼油厂的来油。管道沿线
5、任何一处分输或注入后,多家炼油厂的来油。管道沿线任何一处分输或注入后,其下游流量就发生变化。成品油管道可顺序输送多达几其下游流量就发生变化。成品油管道可顺序输送多达几十种的油品,其注油和卸油均受货主和市场的限制,运十种的油品,其注油和卸油均受货主和市场的限制,运行调度难度大。行调度难度大。4、成品油管道的相邻批次油品之间必然产生混油,混油段、成品油管道的相邻批次油品之间必然产生混油,混油段的跟踪和混油的控制是成品油管道的关键技术,混油处的跟踪和混油的控制是成品油管道的关键技术,混油处理、贬值存在经济损失。理、贬值存在经济损失。5、与原油管道相比,其首、末站,分输、注入站需要的罐、与原油管道相比
6、,其首、末站,分输、注入站需要的罐容大、数量多,需要有足够容量的油罐进行油品收、发容大、数量多,需要有足够容量的油罐进行油品收、发油作业;末站除了油品的收发油作业外,还要考虑油品油作业;末站除了油品的收发油作业外,还要考虑油品的调和、混油的储存和处理。的调和、混油的储存和处理。6、当多种油品在管内运移时,随着不同油品在管内运行长、当多种油品在管内运移时,随着不同油品在管内运行长度和位置的变化,管道的运行参数随时间而缓慢变化。度和位置的变化,管道的运行参数随时间而缓慢变化。二、顺序输送的循环周期二、顺序输送的循环周期1、油品的排列顺序、油品的排列顺序 顺序输送中油品的排列顺序对混油损失的影响很大
7、。一顺序输送中油品的排列顺序对混油损失的影响很大。一般来说性质相近的油品顺序输送,混油量较小,允许的般来说性质相近的油品顺序输送,混油量较小,允许的混油浓度较大,混油比较好处理。通常可以直接调和到混油浓度较大,混油比较好处理。通常可以直接调和到两种油品中去。输油顺序的安排一般要考虑:两种油品中去。输油顺序的安排一般要考虑:使性质相近的两种油品相邻。使性质相近的两种油品相邻。油品互相不产生有害影响。如润滑油与汽油一般不能在油品互相不产生有害影响。如润滑油与汽油一般不能在同一条管道内顺序输送。同一条管道内顺序输送。成品油的排序:成品油的排序:优质汽油优质汽油普通汽油普通汽油航空燃料航空燃料柴油柴油
8、轻轻燃料油燃料油柴油柴油航空燃料航空燃料普通汽油普通汽油优质汽油优质汽油含有可顺序输送原油时的排序:含有可顺序输送原油时的排序:优质汽油优质汽油普通汽油普通汽油隔离隔离液液(煤油煤油)柴油柴油轻燃料油轻燃料油隔离液隔离液(柴油柴油)轻质原油轻质原油重质原油重质原油轻质原油轻质原油隔离液隔离液(柴油柴油)轻燃料油轻燃料油隔离液隔离液(煤油煤油)普通汽油普通汽油优质汽油优质汽油完成一个预定的排列顺序称为完成了一个循环,所需的时间称为循环周完成一个预定的排列顺序称为完成了一个循环,所需的时间称为循环周期,一年内完成的循环周期数称为循环次数(或称为批次)。若一个循期,一年内完成的循环周期数称为循环次数
9、(或称为批次)。若一个循环内输送的油品有环内输送的油品有m种,则在一个循环内形成的混油段数为种,则在一个循环内形成的混油段数为 n=2(m-1)循环次数越小,每种油品的一次输送量就越大,在管道内形成的混油段循环次数越小,每种油品的一次输送量就越大,在管道内形成的混油段和混油损失就越小。但另一方面油品的生产和消费通常是均衡的,各种和混油损失就越小。但另一方面油品的生产和消费通常是均衡的,各种油品每天都在生产和消费,顺序输送管道对每种油品来说都是间歇输送。油品每天都在生产和消费,顺序输送管道对每种油品来说都是间歇输送。循环次数越小,就需要在首末站及沿线的分油点和进油点建造较大容量循环次数越小,就需
10、要在首末站及沿线的分油点和进油点建造较大容量的储罐区来平衡生产、消费与输送之间的不平衡,油罐区的建造和经营的储罐区来平衡生产、消费与输送之间的不平衡,油罐区的建造和经营费用就会增加。因此存在着使总费用(罐区建造费费用就会增加。因此存在着使总费用(罐区建造费+罐区经营费罐区经营费+混油贬混油贬值损失)最小的最优循环次数。值损失)最小的最优循环次数。2、循环周期、循环周期三、循环次数和罐容的优化设计三、循环次数和罐容的优化设计一般来说,若一条管道顺序输送一般来说,若一条管道顺序输送m种油品,其输送顺序如下:种油品,其输送顺序如下:3 2 1 2 3 ,1,1,3 ,2 ,1,一一个个循循环环 mm
11、m在一个循环中,只有第一种油品和第在一个循环中,只有第一种油品和第m种油品只输一次,其种油品只输一次,其余油品均输两次。若每种油品在一个循环内输送的时间分别余油品均输两次。若每种油品在一个循环内输送的时间分别为为t1,2t2,2t3,tm,则循环周期为:,则循环周期为:121121222miimmmtttttttT在一个循环中,不输第一种油品的时间为在一个循环中,不输第一种油品的时间为T-t1,但该段时,但该段时间内炼厂仍向首站输油。若其输量为间内炼厂仍向首站输油。若其输量为q1H,则首站必须设,则首站必须设置的第一种油品的储罐容量为:置的第一种油品的储罐容量为:111tTqVHH 在在T-t
12、1时间内,若终点站以时间内,若终点站以q1K的流量向用户供应的一种油的流量向用户供应的一种油品,则终点站需要设置的第一种油品的储罐容量为:品,则终点站需要设置的第一种油品的储罐容量为:111tTqVKK 若管线共有若管线共有s个注入站分别与相邻的炼厂相连接,在个注入站分别与相邻的炼厂相连接,在T-t1时间内第一种油不能进输油管,需要在进油点设置储罐时间内第一种油不能进输油管,需要在进油点设置储罐把炼厂来油储存起来。各注入站储存第一种油品的储罐把炼厂来油储存起来。各注入站储存第一种油品的储罐总容量应为:总容量应为:sjjJsjjJtTqV11111)(式中:式中:VJ1j第第j个注入站需设置的第
13、一种油品的储罐容量;个注入站需设置的第一种油品的储罐容量;qJ1j 第第j个注入站第一种油品的单位时间进油量。个注入站第一种油品的单位时间进油量。若管线共有若管线共有r个分输站,同样各分输站需设置的储存第一个分输站,同样各分输站需设置的储存第一种油品的储罐总容量应为:种油品的储罐总容量应为:riiFriiFtTqV11111)(式中:式中:VF1i第第i个分输站需设置的第一种油品的储罐容量;个分输站需设置的第一种油品的储罐容量;qF1i 第第i个分输站第一种油品的单位时间分油量。个分输站第一种油品的单位时间分油量。为协调各种油品供、销、运之间的不平衡,输油管道全线为协调各种油品供、销、运之间的
14、不平衡,输油管道全线需设置的储罐总容量分别为:需设置的储罐总容量分别为:首站:首站:mpppHmppHtTqV11)(式中:式中:tp在第一循环内第在第一循环内第p种油品的输送时间;种油品的输送时间;末站:末站:mpppKmppKtTqV11)(注入站:注入站:mpsjpJpjmpsjJpjtTqV1111)(分输站:分输站:mpripFpimpriFpitTqV1111)(全线储罐总容量为:全线储罐总容量为:NBDDqDDqDDqDDqNVmpsjmpripFpipJpjmpppKmpppH 111111)()()()(1式中:式中:D输油管道每年的工作时间;输油管道每年的工作时间;Dp每年
15、输送第每年输送第p种油的时间;种油的时间;N循环次数。循环次数。建造、管理油罐区的费用和混油贬值的总损失为:建造、管理油罐区的费用和混油贬值的总损失为:NDtNDTpp ANVVGEJSKHzz )(E 石油工业规定的投资年回收系数;石油工业规定的投资年回收系数;G 单位有效容积储罐的经营费用;单位有效容积储罐的经营费用;A 每次循环混油的贬值损失,每次循环混油的贬值损失,;n 每次循环混油段的数目;每次循环混油段的数目;ai 第第i个混油段的混油贬值损失;个混油段的混油贬值损失;VKH 管道终点接收混油的储罐容量,管道终点接收混油的储罐容量,VKH=(Vh-Vs)N;Vh 在循环周期内管道终
16、点接收的混油量;在循环周期内管道终点接收的混油量;Vs 在循环周期内能够销售或与纯净油调和的混油量。在循环周期内能够销售或与纯净油调和的混油量。niiaA1式中式中:Jz单位有效容积储罐的建设费用;单位有效容积储罐的建设费用;上式对循环次数上式对循环次数N求导,可求得总损失费用最小的最优循环求导,可求得总损失费用最小的最优循环次数次数Nop0)()(ANNVVNBGEJdNddNdSshzz5.0)()(shzzopVVGEJAGEJBN说明:说明:对于不同的终点混油处理方式,上式的形式可能会略对于不同的终点混油处理方式,上式的形式可能会略有出入,可针对管道的具体情况,应用上述求最优循有出入,
17、可针对管道的具体情况,应用上述求最优循环次数的原则,对上式作必要的修改。环次数的原则,对上式作必要的修改。求得最优循环次数后,可按照前述各计算公式依次求得全求得最优循环次数后,可按照前述各计算公式依次求得全线需要设置的总罐容,首站、终点站、进油点和分油点的线需要设置的总罐容,首站、终点站、进油点和分油点的储罐容量,循环周期、一个循环周期内各种油品的输送时储罐容量,循环周期、一个循环周期内各种油品的输送时间间tp和各种油品的输送量。和各种油品的输送量。实际上批次实际上批次(循环次数循环次数)和罐容优化是很难用上述公式进行计和罐容优化是很难用上述公式进行计算的。因为成品油管道是面向市场的,虽然炼油
18、厂的生产是算的。因为成品油管道是面向市场的,虽然炼油厂的生产是连续的,但市场需求和销售并不似公式中给出的那么均匀。连续的,但市场需求和销售并不似公式中给出的那么均匀。考虑原油和成品油价格随国际油价的变化、炼厂事故及停工考虑原油和成品油价格随国际油价的变化、炼厂事故及停工检修等因素,需要在管道首末站多建一些油罐以适应市场变检修等因素,需要在管道首末站多建一些油罐以适应市场变化使企业获得效益,加之储罐需要按系列选取,所以按上面化使企业获得效益,加之储罐需要按系列选取,所以按上面的优化方法进行计算往往不能满足实际需要,但这些数学关的优化方法进行计算往往不能满足实际需要,但这些数学关系可便于管理者理清
19、一些基本规律。系可便于管理者理清一些基本规律。一般情况下是以设计输量为基础,选择一系列循环次数进一般情况下是以设计输量为基础,选择一系列循环次数进行罐容、占地、混油处理等等方面的技术经济比较,确定行罐容、占地、混油处理等等方面的技术经济比较,确定优化的循环次数。再根据设计规范确定各种油品所需的油优化的循环次数。再根据设计规范确定各种油品所需的油罐容量和个数。在首末站应留有一定量的备用罐以备事故罐容量和个数。在首末站应留有一定量的备用罐以备事故时管道正常输油。同时应考虑市场变化对末站罐容的影响。时管道正常输油。同时应考虑市场变化对末站罐容的影响。每种油品至少应设置每种油品至少应设置2-3座油罐。
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