顺序输送工艺计算

顺序输送工艺计算

根据所求得的最经济管道参数，对顺序输送管道进行工艺计算。

3.2.11.1计算一年中每种油品的输送天数

一年中所输送的三种油品总量为900万吨，其中汽油、煤油和柴油分别占20％、30％和50％，即分别为180万吨、270万吨和450万吨。

900＝Qm900万吨/年350＝2.57万吨/天管道输量：

D汽＝M汽180万吨70天Qm 2.571万吨/天

270万吨105天2.571万吨/天

D煤＝M煤Qm 

D柴＝M柴450万吨175天Qm 2.571万吨/天

3.2.11.2最优循环次数

（1）本设计中，全线首、末站之间没有分输、注入点。所以，炼化厂向首站输送汽油、煤油、柴油的输量分别为：

qM汽H51403M汽180q＝＝＝6818m/dV汽HqM汽H＝＝0.514万吨/天汽0.7D350

qM煤H77103270q＝＝＝9311.6m/dV煤HqM煤H＝＝0.771万吨/天煤0.828D350

M煤qM柴H12860M柴450qV柴H＝＝＝14498.3m3/dqM柴H＝＝1.286万吨/天柴0.887D350

式中 D——输每年的工作时间，本设计取350天。

（2）终点站向用户输送汽油、煤油、柴油的输量与炼化厂向首站输送汽油、煤油、柴油的输量相等，即

qV汽K＝qV汽H6818m3/d

qV煤K＝qV煤H9311.6m3/d

qV柴K＝qV柴H14498.3m3/d

B=（）＋qV煤（）＋qV柴（）＋qV汽（）＋qV煤（）＋qV柴（）HD-D汽HD-D煤HD-D柴KD-D汽KD-D煤KD-D柴qV汽

（3）参考《石油与天然气管路输送》，如有三种油品（A、B、C）进行顺序输送，则循环次数为：

QA(NBNC)QB(NANC)QC(NANB)(2~3)(QAQBQC) （3-31）

N①对于本设计，

N180(105175)270(70175)450(70105)86.8=87 2.5900

B26818(35070)9311.6(350105)14498.3(350175)

13455169m ＝3②首站和终点站所需的油罐总容积：

VB134551691657m3N87

V1657VP＝＝＝77328.5m322 首站、末站罐容的体积分别为

首站、末站的每种油品的罐容分别为：

VPA0.277328.5165.7m3

VPB0.377328.523198.55m3

VPC0.577328.5386.25m3

③一次循环中的混油亏损（以输送两种油品A、B为例）：

A2S(VPBK(A)PBAVPAK(B)PAB) （3-32）

式中

VPBK(A)PBA——混入B油罐中的A油重量；

VPAK(B)PAB——混入A油罐中的B油重量；

S——A油与B油的差价；

2——一次循环中两种油品油两次接触，即两次混油

本设计中分别将汽油、煤油、柴油编号为A、B、C，依据上式来求一次循环中的混油亏损：

K(A)PB＝0.5％

K(A)PC＝0.1％

K(B)PA＝3％

K(B)PC＝1％

K(C)PA＝1％

K(C)PB＝1％

混入A油罐中的B油重量:

VPAK(B)PAB＝128203%=384.6(吨)

混入B油罐中的C油重量:

VPBK(C)PBC＝192301%=192.3(吨)

混入C油罐中的B油重量:

VPCK(B)PCB＝320501%=320.5(吨)

混入B油罐中的A油重量：

VPBK(A)PBA＝192300.5%=96.15(吨)

差资料可知，汽油、煤油、柴油的价格非别为：

汽油：6000元/吨 煤油：5600元/吨 柴油：5300元/吨

混油损失：

A2(60005600)(384.696.15)(56005300)(320.5192.3)

（元） 307680

④混油长度的计算

管道的混油量(棍油长度)是个条件性参数，它与所讨论的混油段的浓度范围有关。计算成品油顺序输送的公式很多，大致可分为两类:紊流扩散理论和经验公式。

混油量的理论计算公式

根据由扩散理论出发推导的方程，可以计算每一时刻混油段的混油长度

C4Zdl300060.7Re0.5pjRepj （3-33）

式中 C——混油长度，m；

l、d——混油界面距首站的距离及该处的管径，m；

Repj——混油段前行和后行油品的平均雷诺数；

a——修正系数，用于修正紊流扩散系数的计算式对管壁处层流边层所造成混油的影响估计的不足，它的大小随雷诺数变化，雷诺数越小，层流边层越厚，a值越大。a值对较窄浓度范围的混油量影响不大。考虑1% —— 99%对称浓度范围时，当a =1.3；当

105Repj51051Repj105时，

时，a=1.25；

Z——混油头切割浓度对应的Z值，当考虑1%—99%对称浓度范围时， Z＝1. 5。

公式（3-33）是对称浓度范围内，混油长度的一种理论计算公式。公式表明，混油的多少与管内流动状态、管径和混油界面所经过的管道长度有关。

混油量的经验计算公式

由于影响运输过程中混油的因素很多，己从理论、实验及实测运行参数中归纳出许多混油计算公式。而应用最多的是Austin-Palfrey经验公式。国外一些知名的稳态计算软件(如Pipeflow)在成品油顺序输送混油量计算时，也采用：

(A) Austin-Palfrey公式

Austin-Palfrey经验公式的假设与规定：

(a)混油段的粘度按下式计算:

11lglg(1060.)lglg(A1060.)lglg(B1060.)22 （3-34）

2式中 A、B——前行和后行油品在输送温度下的运动粘度，m/s；

——混油的计算粘度。

(b)不考虑输送顺序对混油的影响。而实际情况下，通常是存在初始混油的，即切换时油品密度的变化对混油将产生较大的影响，另外，地形的高差变化也会对混油的产生带来一定的影响。在Austin-Palfrey经验公式中，为简化计算，在混油的产生上，忽略了初始混油带来的影响，而这一影响将在混油计算结果得出后加以修正。

(c)根据对称浓度条件，把前行油品99%——1％范围内混油长度定义为混油段的长度。

(B) Austin-Palfrey经验公式

根据Austin-Palfrey经验公式，管内径d,管长L和雷诺数Re 是影响混油量的主要因素。

临界雷诺数:

Rec9870e2.74D （3-35）

当ReRec时：

C11.75LDRe0.1 （3-36）

当ReRec时：

C18420LDRe0.9e2.19D （3-37）

式中 C——混油长度，m；

L——管道长度，m；

D——管道内径，m；

Re——管道雷诺数。

在求出任意两种油品之间的混油长度后，就可求出混油量。

在前面的假设中提到，在Austin-Palfrey经验公式中我们忽略了初始混油的影响，故在计算结果得到后，根据经验考虑初始混油和地势落差对混油的影响，一般要再乘以1.2的系数。

本设计采用混油量的经验计算公式：

0.50.50.1即，平滑区：C11.75dLRe

0.50.50.92.18dC18384dLRee陡斜区：

0.5式中 e——自然对数的指数，e2.718；

C、d、L——分别为混油段长度、管内径、管长度，m。

0.5混油临界雷诺数：

Rej10000e2.72d

低于该雷诺数时，处于陡斜区；高于该雷诺数时，处于平滑区。

A、B油品之间的混油的运动粘度：

11lglg(1060.)lglg(0.830.)lglg(1.0.)22

6AB＝1.14310－（m2/s）解得：

ReABvdAB1.610.51857.3101.143106

B、C油品之间的混油的运动粘度：

11lglg(1060.)lglg(7.790.)lglg(1.0.)22

6BC＝3.23210－（m2/s）解得：

ReBCvdBC1.610.51852.6103.232106

2.72d0.52.720.5180.5 本设计中的

Rej10000e1000e7082.6，前面已经计算出的所输各种混油

油品的雷诺数均高于该雷诺数，所以处于平滑区。

A、B两油品界面之间的混油段长度为：

0.50.550.1C11.750.518580000(7.310)1669.4m

根据经验考虑初始混油和地势落差对混油的影响，一般要再乘以1.2的系数,则

1.2C1.21669.42003.28m B、C两油品界面之间的混油段长度为：

0.50.550.1C11.750.518580000(2.610)1851m

根据经验考虑初始混油和地势落差对混油的影响，一般要再乘以1.2的系数,则

1.2C1.218512221.2m ⑤则本设计中一个循环中的混油体积：

VPCM2(2003.282221.2)0.518241780.56m3

⑥计入基建投资费用的总损失费用最小的最优循环次数：

0.5B(JZEG)NOPA(JEG)VZPCM （3-38）

式中 JZ——单位有效容积储罐的建设费用；

E——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；

A——每次循环混油的贬值损失；

VPCM——一个循环中的混油体积。

经过调研，本设计中，环次数：

JZ600元/m3；E＝0.3；G5.5元/m，所以本设计中的最优循

3B(JZEG)NOPA(JEG)VZPCM0.513455169(6000.35.5)307680(6000.35.5)1780.56

0.5 62.563

3.2.11.3 全线首、末站所需建的最优储罐总容量

BNopVOP （3-39）

式中 NOP——最优循环次数 。

B13455169213574m3Nop63所以

VOP

首站、末站分别需建的储罐容积为：

VOP首VOP末213574106787m32

首、末站分配给三种油品的罐容分别为：

V汽＝0.2106787＝21357.4m3

该值可圆整到22000m

3

V煤＝0.3106787＝32036m3

该值可圆整到32000m

3

V柴＝0.5106787＝53393.5m3

该值可圆整到000m

33.2.11.4 确定最优循环周期

DNOP （3-40）

T式中 NOP——最优循环次数；

D——输每年的工作时间，本设计取350天。

所以

TD3505.56天NOP63

3.2.11.5 循环周期内各种油品的输送时间

DPNOP （3-41）

tp式中 DP——每年输送第p种油品的时间；

NOP——最优循环次数。

所以一个循环中输送汽油、煤油、柴油三种油品的时间分别为：

D汽70＝＝1.11天NOP63t汽

t煤D煤NOP＝105＝1.67天63

t柴D柴175＝＝2.78天NOP63

3.2.11.6 混油切割方案以及混油亏损

湍流扩散系数：雅勃隆斯基—希兹基洛夫公式

DTpj(300060.7Repj0.5)m2/s

式中

pj2m——两种相互交替油品运动粘度的算术平均值，/s

Repj——按

pj计算的雷诺数。

本设计中，汽油与煤油、煤油与柴油混油的湍流扩散系数非别为：

DT汽煤pj汽煤(300060.7Repj汽煤0.5)m2/s

50.51.143106300060.7(7.310)

2 0.112m/s

DT煤柴pj煤柴(300060.7Repj煤柴0.5)m2/s

50.53.232106300060.7(2.610)

2 0.185m/s

A、B、C为汽油、煤油、柴油的编号

K(A)PB＝0.5％

K(A)PC＝0.1％

K(B)PA＝3％

K(C)PB＝1％

K(B)PC＝1％

K(C)PA＝1％

管道总容积：

Vg4d2L40.5182580000122228.6m3

A、B混油界面：

Lv5800001.618337500DT,AB0.112贝克莱数：

Ped

系数：

AVA2VgPed2200083375002602122228.6

根据

BVB2VgPed3200083375003782122228.6

K(B)PA＝3％，A260,查图可得：

Z21.5

KAt21.7%

根据

K(A)PB＝0.5％，B378,查图可得：

K92% Z31.1 At

3此时KAt3KAt2，混油可以分为两段。因汽油价格高于煤油，为减小混油的贬值损失，应选择分割浓度KAt92%，即在保证汽油质量的前提下较多的混油进入汽油罐。此时，应将KA(汽)100%1.7%的混油切入汽油罐，而KA(汽)1.7%0%的混油切入煤油罐。

B、C混油界面：

Lv5800001.615047567DT,BC0.185贝克莱数：

Ped

系数：

BVB2VgPed3200050475672942122228.6

根据

CVC2VgPed00050475674962122228.6

K(C)PB＝1％，B285,查图可得：

Z21.6

KAt21%

根据

K(B)PC＝％1，C469,查图可得：

K98% Z32.3 At

3此时KAt3KAt2，混油可以分为两段。因煤油价格高于柴油，为减小混油的贬值损失，应选择分割浓度KAt98%，即在保证煤油质量的前提下较多的混油进入煤油罐。此时，应将KA(煤)100%1%的混油切入煤油罐，而KA(煤)1%0%的混油切入柴油罐。