成品油管道輸入站罐容優(yōu)化計(jì)算

李金秋，李 安，侯欣欣，趙翠玲

（1.中國(guó)石油管道學(xué)院，河北廊坊 065000；2.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

成品油管道輸入站罐容優(yōu)化計(jì)算

李金秋1，李 安2，侯欣欣2，趙翠玲2

（1.中國(guó)石油管道學(xué)院，河北廊坊 065000；2.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

成品油管道設(shè)計(jì)與原油管道有很大的區(qū)別，主要體現(xiàn)在管道的順序輸送和批次、罐容的優(yōu)化、混油的處理等方面，其關(guān)鍵是順序輸送批次和罐容的優(yōu)化。在一條成品油順序輸送管道中，需要在管道的起、終點(diǎn)以及沿線的分油點(diǎn)和進(jìn)油點(diǎn)建造較大容量的儲(chǔ)罐區(qū)來(lái)平衡生產(chǎn)、消費(fèi)和輸送之間的不平衡，油罐區(qū)的建造和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用就要增加。采用一般方法計(jì)算為管道輸送一個(gè)批次需要的罐容量，此罐容量往往非常巨大，為減少罐容的投資，提出在成品油管道設(shè)計(jì)中采用輸差計(jì)算罐容的優(yōu)化方法，并以撫順—鄭州成品油管道錦州站為例進(jìn)行了具體介紹。

成品油管道；罐容優(yōu)化；輸送批次；設(shè)計(jì)方法

0 引言

成品油管道的進(jìn)油點(diǎn)和分油點(diǎn)分別要建造大容量的罐容來(lái)滿足管道的安全生產(chǎn)運(yùn)行，在一條成品油順序輸送管道中，順序輸送的循環(huán)次數(shù)越少，每一種油品的一次輸送量越大，需要的罐容量越多，罐容設(shè)置一般按照一個(gè)批次的輸送量確定。但是在輸送量較大、管道運(yùn)行較為復(fù)雜的情況下，需要設(shè)置更大的罐容，投資也較大。因此，提出了在成品油管道設(shè)計(jì)中采用輸差計(jì)算罐容的方法。下面以撫

順—鄭州成品油管道項(xiàng)目錦州輸入泵站的罐容設(shè)置為例，介紹此設(shè)計(jì)方法。

1 項(xiàng)目概況

撫順—鄭州成品油管道起始于遼寧省撫順市，沿線經(jīng)過(guò)遼寧、河北、天津、河南3省1市，干線管道全長(zhǎng)1 536.7 km（暫定），工程包括1條干線（撫順—鄭州），5條輸入支線和9條分輸支線。沿線各注入點(diǎn)的油品注入量見(jiàn)表1。

2 罐容優(yōu)化計(jì)算

表1 沿線各注入點(diǎn)的注入量/（萬(wàn)t/a）

錦州作為管道干線的輸入站，上游的注入點(diǎn)較多，順序輸送難以平穩(wěn)運(yùn)行，考慮在錦州站重新組織批次。因此，錦州站具有兩個(gè)功能：既是管道的輸入站，又是管道首站。

下面按照錦州站兩個(gè)功能分別計(jì)算罐容。

2.1 錦州作為輸入站

作為輸入站，錦州站接收錦州石化的油品，罐容應(yīng)按照儲(chǔ)存錦州石化注入管道干線一個(gè)批次的量考慮。錦州石化不同年份的輸入量見(jiàn)表 2。

表2 錦州輸入泵站輸入量/（萬(wàn)t/a）

錦州輸入泵站在2015年注入管道干線的油量最大為354萬(wàn)t，罐容按儲(chǔ)存注入管道干線一個(gè)批次的量考慮。

經(jīng)計(jì)算，錦州輸入泵站需設(shè)置罐容20萬(wàn)m3，其中柴油12萬(wàn)m3，汽油8萬(wàn)m3。

2.2 錦州作為首站

作為管道的首站，錦州站具備重新組織批次的功能，罐容按照能存儲(chǔ)上游石化廠來(lái)油之和考慮。撫順—錦州段各石化廠不同年份的輸入量見(jiàn)表3。

表3 撫順—錦州段的輸入量/（萬(wàn)t/a）

根據(jù)表3，2015年輸入量最大，若按照存儲(chǔ)各個(gè)石化廠一個(gè)批次的油品計(jì)算，錦州輸入泵站需要設(shè)置罐容50萬(wàn)m3，其中柴油36萬(wàn)m3，汽油14 萬(wàn) m3。

2.3 罐容優(yōu)化計(jì)算

由于上游各輸入站已經(jīng)建了一個(gè)批次的油品儲(chǔ)罐，若在錦州再建50萬(wàn)m3的儲(chǔ)罐，投資會(huì)大大增加，因此，考慮錦州的罐容按照錦州進(jìn)出站的輸量差進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)工藝計(jì)算和資源市場(chǎng)量，2009~2015年撫順、沈陽(yáng)、北寧各站的最大小時(shí)輸入量分別為600、600、200 m3/h。錦州石化由于是用兩條管道分別輸至錦州首站，汽、柴油量應(yīng)為平均輸量。經(jīng)計(jì)算，錦州石化向錦州首站輸入油品的平均流量見(jiàn)表4。

表4 錦州石化—錦州首站汽、柴油管道平均流量/（m3/h）

經(jīng)分析，當(dāng)撫順、沈陽(yáng)、北寧和錦州各站在按最大流量同時(shí)向干線輸入，而此時(shí)錦州出站的小時(shí)流量最小時(shí)，錦州需要存儲(chǔ)的油品量最大，即罐容最大。錦州出站的最小流量應(yīng)為平均輸出時(shí)的流量。經(jīng)計(jì)算，2009、2010和2015年錦州站出站的平均流量分別為1 038、1 224和1 391 m3/h。

根據(jù)以上流量數(shù)據(jù)計(jì)算得到各站每個(gè)批次輸入和輸出所需時(shí)間見(jiàn)表5。

表5 各站每個(gè)批次輸入和輸出時(shí)間/h

由于撫順、沈陽(yáng)、北寧各站是集中輸入，根據(jù)輸量差計(jì)算罐容時(shí)有兩種情況：一種是一個(gè)批次的柴油全部輸送完畢后再輸送汽油；另一種是柴油、汽油連續(xù)輸送。具體計(jì)算過(guò)程介紹如下。

2.3.1 批次輸送 （以2009年為例，見(jiàn)圖1）

2.3.1.1 柴油罐容

在0-t1時(shí)間段內(nèi)撫順、沈陽(yáng)、北寧和錦州石化同時(shí)輸入，錦州首站輸出油品，則根據(jù)每個(gè)站的流量計(jì)算出在t1時(shí)間段內(nèi)錦州需要的柴油罐容V1（儲(chǔ)罐裝量系數(shù)取0.8）。

在t1-t2時(shí)間段內(nèi)，只有錦州石化注入油品，其輸入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于錦州站的輸出量，因此，此段時(shí)間內(nèi)不需要存儲(chǔ)油品。

在t2-t3時(shí)間段內(nèi)，錦州一個(gè)批次的油品已經(jīng)輸出完畢，而錦州石化由于是平均輸入，仍然在輸入油品，這部分油品需要存入罐中留作下一個(gè)批次的油品使用，則t2-t3時(shí)間段需要的罐容V2為：

則柴油罐容應(yīng)為V1+V2，即11.34萬(wàn)m3。

2.3.1.2 汽油罐容

在0-t2時(shí)間段內(nèi)，錦州站輸出柴油，但是錦州石化卻是按照平均注入，不斷往錦州輸入汽油，因此，這段時(shí)間輸入的汽油應(yīng)存入汽油罐容，即V1。

V1=192.42 × 226/10 000/0.8=5.43 （萬(wàn) m3）

在t2-t3時(shí)間段內(nèi)，撫順、北寧和錦州石化同時(shí)輸入，錦州首站則輸出油品，這段時(shí)間內(nèi)存入的汽油量為V2，則：

在t3-t4時(shí)間段內(nèi)，錦州只有分輸沒(méi)有注入，因此不需要罐容。

則汽油總罐容為V1+V2，即5.81萬(wàn)m3。

用同樣的方法計(jì)算2010年和2015年的罐容，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 錦州首站罐容/（萬(wàn)m3）

汽柴油總罐容為：18.85萬(wàn)m3。

2.3.2 連續(xù)輸送 （以2009年為例，見(jiàn)圖2）

2.3.2.1 柴油罐容

由圖2可以看出，柴油罐容與批次輸送的計(jì)算方法相同，因此柴油罐容為11.34萬(wàn)m3。

2.3.2.2 汽油罐容

由示意圖可以看出，汽油罐容包括三部分。

在0-t1、t1-t2和t2-t3時(shí)間段內(nèi)，錦州站均只接收汽油而不輸出，罐容分別為V1、V2、V3。

錦州站的汽油罐容為V1、V2、V3之和，即11.44 萬(wàn) m3。

用同樣的方法分別計(jì)算得出2010年和2015年汽油、柴油罐容，見(jiàn)表7。

表7 錦州首站罐容/萬(wàn)m3

汽柴油總罐容為24.5萬(wàn)m3。

綜合考慮管道運(yùn)行的各種工況、成品油市場(chǎng)的變化以及罐的優(yōu)化布置，確定優(yōu)化后的錦州罐容為20 萬(wàn) m3。

通過(guò)以上計(jì)算可以看出，錦州站若要具備重新組織批次的功能，按照管道運(yùn)行一個(gè)批次的量計(jì)算需要50萬(wàn)m3的罐容，但是經(jīng)過(guò)罐容優(yōu)化計(jì)算后僅需要 20萬(wàn) m3。

3 結(jié)束語(yǔ)

在成品油管道工程設(shè)計(jì)中，可以采用罐容優(yōu)化計(jì)算的方式降低進(jìn)油點(diǎn)和分油點(diǎn)的罐容量，從而大大降低工程投資。

[1]楊筱蘅，張國(guó)忠.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，1996.209-216.

[2]郭光臣，董文蘭，張志廉.油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，1991.357.

[3]GB 50253-2003，輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Optimization Calculation of Tank Capacity for Products Pipeline Input Station

LI Jin-qiu（Petroleum Pipeline Institute of China,Langfang 065000,China），LI An,HOU Xin-xin

The design of products pipeline makes a great deal of difference from that of crude oil pipeline,which mainly embodies in batch transportation,batch,optimization of tank capacity and mixed oil treatment.The key points are batch transportation,batch and optimization of tank capacity.In a batch transportation pipeline,it is necessary to build depots with larger oil storage capacity at pipeline initial station and terminal as well as sub-oil points and oil inlet points along the pipeline in order to avoid the unbalance in production,consumption and transportation.Thus the expenditure of construction and operation for the depot will be increased.In order to reduce the investment,the method of tank capacity optimization in design of products pipeline is proposed.

products pipeline;tank capacity optimization;transportation batch;design method

TE972

B

1001－2206（2011）04－0034－04

李金秋 （1969-），女，河北廊坊人，講師，1991年畢業(yè)于大連大學(xué)工學(xué)院熱能工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣儲(chǔ)運(yùn)教學(xué)與科研工作。

2010-12-02；

2011-05-26