潤滑油順序輸送工藝研究

李 元

?

潤滑油順序輸送工藝研究

李 元

（中國石油管道長春輸油氣分公司，吉林 長春 130062）

利用同一成品油管道進(jìn)行潤滑油和柴油的順序輸送必然會造成混油，從而影響油品的質(zhì)量及銷售價格。對潤滑油和柴油的混油原因進(jìn)行分析，通過計算實(shí)例具體給出了混油量的計算方法，并總結(jié)了減少混油量的一般方法。列舉了現(xiàn)有混油界面檢測的技術(shù)，并對其原理及精確度進(jìn)行進(jìn)一步說明和對比。

潤滑油；順序輸送；混油；檢測

成品油順序輸送是一種利用同一條成品油管道，按照合理安排的次序和周期輸送幾種不同油品的輸送方式，也可稱為交替輸送[1,2]。這種輸送方式在降低了管道建設(shè)成本的同時，節(jié)約了運(yùn)營資源，提高了管道的使用效率。但在順序輸送管道內(nèi)兩種油品交替時，相鄰油品會發(fā)生摻混，形成混油區(qū)，形成的混油不能作為合格的油品銷售，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

1 混油

1.1 混油產(chǎn)生的原因

在油品輸送過程中，產(chǎn)生混油的機(jī)理根據(jù)流態(tài)變化也有所不同。油品呈層流流動時，管中心油品的速度遠(yuǎn)大于流動的平均速度，使得后行油品呈楔形進(jìn)入前行油品中，在徑向擴(kuò)散的作用下，增大了混油濃度。而油品呈紊流流動時，由于層流底層和緩沖層的存在，在后行油品楔入前行油品后，由于其混油界面速度分布較均勻，而軸向濃度梯度較大，因此，軸向擴(kuò)散增大了其混油濃度。紊流時產(chǎn)生的混油量小于層流時產(chǎn)生的混油量。對管道順序輸送,為減少形成混油,應(yīng)盡量使油品保持在紊流流態(tài)下被輸送[3]。

1.2 混油量的計算方法

成品油順序輸送管道的混油量計算，對于順序輸送管道的優(yōu)化運(yùn)行非常重要，這關(guān)系到混油切割以及混油的處理方案，以致影響最終油品質(zhì)量。 當(dāng)前對油品混油量的計算有兩種公式，即理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式[4,5]。理論公式是指認(rèn)為對流擴(kuò)散作用是影響混油的最基本因素，為了簡化模型，假定只按軸向一維擴(kuò)散，利用費(fèi)克擴(kuò)散定律和質(zhì)量守恒定律可以得出混油濃度的解析式，從而得出混油長度的計算公式。目前，該模型在紊流范圍內(nèi)有較成熟的計算公式。經(jīng)驗(yàn)公式中最典型的是Austin－Palfrey公式，而此計算公式對于運(yùn)行過程中保持流速基本穩(wěn)定的油品運(yùn)行比較適用，對于在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常會發(fā)生的管徑改變從而導(dǎo)致沿線流速發(fā)生劇烈變化的情況，可把不同流速和管徑下的混油折算成相同流速和管徑下的混油量來進(jìn)行計算，即采取當(dāng)量混油長度進(jìn)行計算[6]。下例是對經(jīng)驗(yàn)公式的具體說明。

某潤滑油順序輸送管道，全線長240 km，首站至中間站規(guī)格為φ355.6mm×6.0mm，長130 km，中間站至末站規(guī)格為φ377 mm×6.0 mm，長110 km，全線共有3座泵站，輸送溫度取19.6 ℃，流量為=312 m3/s。

（1）混油的運(yùn)動粘度

20 ℃時柴油粘度：6.0×10-6m2/s；

27 ℃時柴油粘度：5.0×10-6m2/s；

計算得=0.026

所以柴油的粘度換算公式為：

由上面計算可得潤滑油的粘度換算公式為：

由公式（4）

計算混油的運(yùn)動粘度：

（2）計算管段1的混油長度

雷諾數(shù)：

（3）最終混油長度計算

混油輸送距離經(jīng)過1后，形成的混油長度為1；在管段2中雷諾數(shù)為Re2時，根據(jù)已經(jīng)計算出的管段1混油長度1，換算成形成長度為1的混油管道的當(dāng)量長度’，并計算出最終混油長度：

在管段2中的雷洛數(shù)：

當(dāng)量長度：

混油長度：

1.3 減少混油的措施

1.3.1 一般方法[7,8]

（1）有生產(chǎn)中的實(shí)際表明，油品在紊流狀態(tài)下被輸送時，混油體積不到管道體積的1%，但在層流狀態(tài)被輸送時，混油體積卻可能增大的數(shù)百倍。所以應(yīng)盡量將輸送狀態(tài)控制在紊流。

（2）依據(jù)油品的密度和黏度合理安排輸送次序，如前行油品柴油的粘度小于后行油品潤滑油的粘度可減少混油量。

（3）應(yīng)盡量簡化泵站流程。

（4）在各分油點(diǎn)的出油量未達(dá)到罐容量允許的前提下，應(yīng)盡量使油品的一次輸送量最大化。

1.3.2 隔離系統(tǒng)及方法

除一般方法，還可利用隔離系統(tǒng)減少混油。隔離系統(tǒng)可分為機(jī)械隔離系統(tǒng)和液體隔離系統(tǒng)[9]。其中機(jī)械隔離系統(tǒng)是指橡膠隔離球和皮碗形機(jī)械隔離器。在潤滑油-柴油順序輸送管道中，由于油品的粘度較小，在隔離物兩側(cè)產(chǎn)生的壓差較大，會由于滲流作用增大混油量，雖然加大流速會使其前后壓差減小，但前行油品通過隔離球向后行油品的泄漏量會急劇增大。液體隔離系統(tǒng)包括液相隔離、雙液相隔離以及膠體隔離。對于潤滑油-柴油順序輸送，可在它們之間注入與兩種油品物化特性相近的第三種成品油或這兩種油品的混油。下表1是對幾種隔離系統(tǒng)工藝及效果的比較。

表1 不同隔離系統(tǒng)比較

2 混油界面的檢測

在成品油管道順序輸送中，及時準(zhǔn)確地跟蹤管道順序輸送的兩種或多種不同油品的混油界面是十分重要的。準(zhǔn)確及時檢測不同油品的混油界面，就可以對不同的油品實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地切割，減少因混油造成的損失，同時也有利于成品油管道的安全輸送運(yùn)行[10]。目前，對于混油界面的檢測方法有密度型、電容型、放射型、記號型、光學(xué)型以及聲波型。密度型檢測方法是根據(jù)測量到的油品的密度來確定不同種油品的交界面，是一種最早在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的檢測混油界面的方法[11]。電容型檢測方法是通過電容電池測量管內(nèi)依次流過的流動介質(zhì)的介電強(qiáng)度，根據(jù)不同成品油的介電常數(shù)不同的原理，確定混油界面。放射型檢測方法是通過檢測油品中放射強(qiáng)度來判讀混油界面。記號型檢測有熒光記號法和氣體記號法兩種，即通過對記號的跟蹤檢測來確定混油界面。光學(xué)型和聲波型是利用光和聲在不同油品中不同的折射率和傳播速度來確定混油界面。這幾種檢測方法原理不同，所適用的條件也不同，表2是對它們的特點(diǎn)比較。

表2 不同混油界面檢測方法的比較

3 結(jié)論

對于潤滑油的順序輸送，其混油程度受流態(tài)影響，其混油量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出。對于混油，可采取一般方式和隔離系統(tǒng)的應(yīng)用來將其降低到理想程度?；煊徒缑娴臋z測直接關(guān)系到混油切割的效果，因此，可利用密度型、電容型、放射型、記號型和熒光型等檢測方式來對其進(jìn)行檢測，可根據(jù)這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)情況對其進(jìn)行選擇。

［1］景建莊.國內(nèi)外成品油管道順序輸送研究(一)[J].管道技術(shù)與設(shè)備,1995(5): 34-36.

［2］呂靜.順序輸送系統(tǒng)模擬與分析[D].南充:西南石油學(xué)院,2002.

［3］王岳,劉忠義.油品順序輸送管道混油濃度的數(shù)值計算[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報, 1998,11(1): 64-66.

［4］苗承武.輸油管道設(shè)計和管理[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.

［5］陳慶勛.成品油順序輸送分輸和變管徑混油量的計算[J].油氣儲運(yùn),1999,18(1)：7-8.

［6］張其敏，陳寧.成品油順序輸送管道優(yōu)化設(shè)計[J].油氣儲運(yùn)，2004，22(03):5-7.

［7］李勇.管道順序輸送多種原油的研究[J].專業(yè)運(yùn)輸, 2003(12): 46-47.

［8］趙莉.順序輸送中混油量的影響因素及混油的處理[J].江漢石油職工大學(xué)報,2003,16(3):56-57.

［9］ 曾多禮,鄧松圣,劉玲莉.成品油管道輸送技術(shù)[M].北 京:石油工業(yè)出版社,2002.

［10］景建莊.國內(nèi)外成品油管道順序輸送研究(二)[J].管道技術(shù)與設(shè)備,1995，1(6): 39-41.

［11］于濤，于瑤，魏亮.成品油管道界面檢測及混油量控制研究[J].油氣儲運(yùn)，2013,31(5):5-8.

The Research of Lubricating Oil Order Delivery Technology

（Petrochina Pipleline Changchun Company, Jilin Changchun 130062，China）

The transportation of lubricating oil and diesel with a same pipeline is bound to cause blended oil，which in turn affect the quality and sales price of refined petroleum.Analysis the reasons for causing blended oil of the two different densities,concrete calculating examples is given to explain the calculation method of mixed oil quantity,and sums up the the general method and using the method of isolation system to reduce the amount of blended oil.Lists the existing mix oil interface detection technology, and its principle and accuracy for further description and comparison.

Lubricating oil; Order delivery; Blended oil; Detection

TE 832

A

1671-0460（2014）06-1076-03

2014-04-17

李元（1981-），男，吉林長春人，助理工程師，研究方向：從事油氣儲運(yùn)方面的技術(shù)工作。E-mail：liyuan20010809@163.com。