成品油管道混油量計(jì)算方法及減少混油量措施探討

趙 曉 剛

（洛陽(yáng)石油化工工程公司， 河南 洛陽(yáng) 471003）

成品油管道混油量計(jì)算方法及減少混油量措施探討

趙 曉 剛

（洛陽(yáng)石油化工工程公司， 河南 洛陽(yáng) 471003）

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，重點(diǎn)介紹了成品油順序輸送管道混油量的計(jì)算方法，包括理論公式、修正的理論公式以及經(jīng)驗(yàn)公式，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)例計(jì)算，對(duì)各種計(jì)算公式進(jìn)行的比較，分析了混油量的影響因素，提出了減少混油量的措施。

順序輸送；混油量；措施

成品油順序輸送管道的相鄰批次油品之間必然產(chǎn)生混油，并且在正常輸送條件下最主要是的沿程混油，本文所討論的混油量計(jì)算主要針對(duì)沿程混油[1,2]。

1 混油量計(jì)算

1.1 計(jì)算公式

成品油順序輸送管道中產(chǎn)生的混油量的計(jì)算一般指的是對(duì)管道終點(diǎn)的混油量計(jì)算。實(shí)際上，管道終點(diǎn)的混油量是一個(gè)條件性的參數(shù)，因?yàn)榛煊土康拇笮∨c混油段的濃度范圍直接相關(guān)，在一定程度上取決于預(yù)先確定的混油頭和混油尾的切割濃度范圍。通常，被視為混油的濃度范圍是含有前行油品（或后行油品）濃度99%～1%之間的部分。計(jì)算混油量的公式包括理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式。

（1）理論公式

計(jì)算混油量的理論公式基于的混油擴(kuò)散理論推導(dǎo)而得出的，首先根據(jù)一維或二維混油模型計(jì)算出混油濃度，再結(jié)合給定的混油濃度范圍計(jì)算出混油量。實(shí)際來(lái)講，混油頭和混油尾經(jīng)過(guò)管道終點(diǎn)截面的時(shí)間差內(nèi)的管道的輸油量即是管道終點(diǎn)處的混油量[1,2]：

式中： Vh—終點(diǎn)混油量，m3；

t1、t2—混油頭、尾抵達(dá)（經(jīng)過(guò)）終點(diǎn)的時(shí)間；

Q —混油段平均流量值，m3/s。

在某些情況下，使用相對(duì)混油量（混油量與管道總?cè)莘e的比值）來(lái)表征混油量，這也實(shí)現(xiàn)了相關(guān)公式的無(wú)量綱化：

式中：Vg—管道總?cè)莘e，Vg=Q t0，m3；

t0—相鄰油品的起始接觸面從起點(diǎn)開始到終點(diǎn)的時(shí)間。

式（2）可寫為

式中： Ped—貝克萊準(zhǔn)數(shù)。

由于貝克萊準(zhǔn)數(shù)在輸送條件一定的情況下為常數(shù)，故z的值僅隨t值的變化而變化。聯(lián)立式（3）、（4）兩式不難得到:

根據(jù)概率積分函數(shù)的性質(zhì)，在對(duì)稱濃度范圍內(nèi)將上式進(jìn)一步簡(jiǎn)化：

若想確定相對(duì)混油量的具體計(jì)算公式，只需將湍流擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算式代入上式即可。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一般要引入根一個(gè)修正系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果加以修正，具體的修正系數(shù)視湍流擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算式的具體情而定。以雅勃隆斯基-希茲基洛夫公式為例，將其代入上式：

式中：α —修正系數(shù)；

d —管道內(nèi)徑，m。

（2）經(jīng)驗(yàn)公式

計(jì)算混油量的經(jīng)驗(yàn)公式一般是根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)回歸而得到的，這類公式有很多，其中被廣泛采用的主要是奧斯汀(J.E. Austin)和柏爾弗萊(J.R. Palfrey)總結(jié)得出的經(jīng)驗(yàn)公式[1-3]：

式中： C —混油段的長(zhǎng)度，m；

D —管道內(nèi)徑，m；

L —管道總長(zhǎng)度，m；

Re、Rej—混油雷諾數(shù)、臨界雷諾數(shù)，Rej=10000e2.72d0.5。

采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式得到用于計(jì)算雷諾數(shù)的混油運(yùn)動(dòng)粘度：

式中： vA、vB—A油、B油的運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s；

v —混油的計(jì)算粘度，m2/s。

該式在計(jì)算過(guò)程中，把前行油品的濃度分別為99%及1%的兩界面間的距離定義成混油段長(zhǎng)度，也未將輸送順序的影響加以考慮。

1.2 計(jì)算實(shí)例

撫順石化公司南輸成品油管道全長(zhǎng)246 km，管徑為φ355.6 mm×6 mm，設(shè)計(jì)輸量為240×104t/a，順序輸送多種牌號(hào)汽、柴油[4]。采用不同公式（理論和經(jīng)驗(yàn)公式）計(jì)算了0#柴油和90#汽油相鄰時(shí)的混油量，計(jì)算結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同公式混油量計(jì)算結(jié)果Fig.1 The mixed oil volume calculation results with different formula

從圖1中不難看出，隨著流量的增大混油長(zhǎng)度逐漸減小。相比較而言，經(jīng)驗(yàn)公式與理論公式的計(jì)算結(jié)果差距不是很大，且在某輸量以下時(shí)，理論公式計(jì)算結(jié)果大于經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果，而大于該輸量時(shí)理論公式的計(jì)算結(jié)果要小于經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果。但修正的理論公式的計(jì)算結(jié)果要明顯高于高于經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果。文獻(xiàn)中給出了該管道的實(shí)際混油切割長(zhǎng)度（前行或后行油品99%～%1濃度范圍），見表1，2。

表1 90#汽油頂0#柴油混油切割長(zhǎng)度Table1 The mixed oil cut length with 90#gasoline following 0# diesel

表 2 0#柴油頂90#汽油混油切割長(zhǎng)度Table2 The mixed oil cut length with 0# diesel following 90#gasoline

由于在實(shí)際混油切割操作中會(huì)存在誤差，取數(shù)據(jù)的平均值，在對(duì)比計(jì)算過(guò)程中也在平均流量下進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如圖2所示，各公式的計(jì)算結(jié)果均比實(shí)際的切割混油長(zhǎng)度低，其中有一個(gè)原因是該管道中間站至末站間管段管徑變?yōu)棣?77 mm×6 mm，流速的下降(流速下降11%)使得混油量增加。油品輸送順序的改變也使得混油長(zhǎng)度發(fā)生小幅度變化，90#汽油頂0#柴油時(shí)的混油長(zhǎng)度要比頂0#柴油90#汽油時(shí)略大，這是因?yàn)樵谄渌麠l件相同時(shí)，粘度較大的油品在管壁上附著的油層厚，當(dāng)柴油前行時(shí)，后行油品不斷地將附在管壁上的柴油洗刷下來(lái)，便增加了混油長(zhǎng)度。

圖2 各公式計(jì)算混油量與實(shí)測(cè)值比較Fig.2 The comparison between mixed oil volumes calculated by formula and measured value

2 減少混油量的措施[1,5-7]

成品油順序管道中相鄰批次油品之間的混油是必然的，無(wú)法避免，但是總能采取一些應(yīng)對(duì)措施來(lái)減少混油量。

（1）從工藝上來(lái)講，宜采用密閉輸送（從泵到泵）工藝而非開式（旁接油罐）輸送工藝，以減少在中間泵站油罐產(chǎn)生的混油量。

（2）從流程上來(lái)講，在保證操作要求的前提下，盡量采用最簡(jiǎn)單的流程。努力做到盲支管少，盡量少用管件，轉(zhuǎn)換油罐或管路的閥門應(yīng)靠近干線，在保證安全的前提下采用快速閥門以縮短開關(guān)時(shí)間、減少切換油品產(chǎn)生的初始混油。此外，盡量不用副管和變徑管。

（3）當(dāng)成品油管道沿線有翻越點(diǎn)時(shí)，須采取有效措施盡可能消除不滿流段以減少翻越點(diǎn)后因流速陡增而產(chǎn)生的混油。

（4）確定合理的油品輸送次序，在滿足質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)盡量安排物性相近的兩種油品相接觸，以減少混油量并簡(jiǎn)化混油處理工作。

（5）在兩種油品相交替時(shí)，應(yīng)盡量增加輸量。因?yàn)椋魉僭龃蠛?，相?duì)混油體積會(huì)減小一些。

（6）在首末站及分、進(jìn)油點(diǎn)處的儲(chǔ)罐容量允許的前提下，盡量加大各油品的一次輸送量，即減少循環(huán)次數(shù)。

（7）在管道終點(diǎn)處，將混油頭和混油尾盡量摻入大容量的純凈油品的儲(chǔ)罐里，從而減少進(jìn)入混油罐的混油。

［1］ 楊筱蘅.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2006.

［2］ 吳玉國(guó).冷熱原油順序輸送技術(shù)研究[D].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)(華東),2010.

［3］ 常艷兵,王為民.蘭咸成品油管道順序輸送混油量分析與計(jì)算[J].當(dāng)代化工,2011,40(11):1195-1197.

［4］ 商鵬.南輸成品油管道順序輸送混油問(wèn)題[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),1999,18(1):2 -6.

［5］ 徐燕萍, 范華軍. 長(zhǎng)輸成品油管道順序輸送混油量的控制[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2010(1):55-56;59．

［6］ 衛(wèi)杰.成品油順序輸送的混油機(jī)理及減少混油的措施淺析[J].內(nèi)蒙古石油化工,2005(9):110-113.

［7］ 顧建棟.減少西部管道順序輸送中混油的措施[J].油氣田地面工程,2007,26(12):19-20.

Study on Calculating Methods of Mixed Oil Quantity in the Product Pipeline and Measures to Reduce Mixed Oil Quantity

ZHAO Xiao-gang
（Luoyang Petrochemical Engineering Corporation, Henan Luoyang 471003, China）

Combined with production practice, calculating methods of mixed oil quantity in the batch transportation product pipeline were mainly introduced as well as theoretical formula, corrected theoretical formula and empirical formula. Through example calculation, different formulae were compared. Then, factors to influence mixed oil quantity were analyzed, and measures to reduce mixed oil quantity were put forward.

Batch transportation; Mixed oil quantity; Measures

TE 832

A

1671-0460（2012）03-0328-03

2012-02-25

趙曉剛（1976-），男，河南偃師人，工程師，2001年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)。研究方向：從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程相關(guān)的設(shè)計(jì)與管理工作。E-m ail：lyzhaoxg@163.com。