提高順序輸送成品油管道混油切割精度方法

王鳳娟，李立婉，王思維

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（北京），北京 102249； 2. 四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司， 四川 成都 610000）

提高順序輸送成品油管道混油切割精度方法

王鳳娟1，李立婉1，王思維2

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（北京），北京 102249； 2. 四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司， 四川 成都 610000）

順序輸送成品油管道產(chǎn)生的混油不僅降低管道輸送的經(jīng)濟(jì)效益，而且使現(xiàn)場(chǎng)處理工藝復(fù)雜。根據(jù)管道首站質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告提供的前后油品物性參數(shù)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出A純油中允許摻混的B油品體積分?jǐn)?shù)，并通過(guò)摻混實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證摻混后的油品仍達(dá)到質(zhì)量要求。將混油接收站的前一站的混油段濃度曲線進(jìn)行修正，采用罐容法得出允許切割點(diǎn)的油品密度。此方法應(yīng)用于WK成品油管道，最大限度的利用了成品油的質(zhì)量潛力和自然摻混能力，提高了混油切割比例，使混油處理費(fèi)用大幅減少，這對(duì)提高成品油管道混油切割精度具有一定的指導(dǎo)意義。

順序輸送；混油切割；摻混實(shí)驗(yàn)；罐容法

不同物性的油品在同一條管道內(nèi)順序輸送提高了管道的經(jīng)濟(jì)效益，但相鄰油品沿管道輸送過(guò)程中由于對(duì)流傳遞和擴(kuò)散傳遞作用將不可避免的產(chǎn)生混油?；煊徒邮照拘枰ㄔO(shè)專(zhuān)用混油罐儲(chǔ)存混油，混油需進(jìn)行回?fù)交蛩突責(zé)拸S重?zé)捯詽M足油品質(zhì)量要求，不僅降低了管輸經(jīng)濟(jì)效益，而且使現(xiàn)場(chǎng)操作工藝復(fù)雜[1]。為了充分體現(xiàn)管道輸送的優(yōu)勢(shì)，減少混油量，需提高混油切割精度，最大限度地利用油品質(zhì)量潛力。

1 計(jì)算允許摻混量

1.1 汽柴油允許摻混濃度的計(jì)算

成品油管道進(jìn)行順序輸送時(shí)，油品進(jìn)入管道首站前會(huì)檢測(cè)其物性參數(shù)，汽油中允許摻入柴油濃度主要受汽油終餾點(diǎn)的控制，根據(jù)前蘇聯(lián)公式計(jì)算[2]：

式中：Kc—汽油中允許摻入柴油的濃度；

【tσ】—規(guī)定的汽油允許終餾點(diǎn)，℃。

柴油中允許摻入汽油濃度主要受柴油閃點(diǎn)的控制，計(jì)算公式為：

式中：KQ——柴油中允許摻入汽油的濃度；

【tη】——規(guī)定的柴油允許閃點(diǎn)，℃。

上述公式得到的摻混濃度比實(shí)際油品能夠摻混的量小，因此，在實(shí)際操作中，根據(jù)油品物性按照公式計(jì)算出一個(gè)大概的允許摻混比例，以此值為基礎(chǔ)，逐步增大回?fù)奖壤?，在?shí)驗(yàn)室進(jìn)行小樣摻配，最終確定滿足油品質(zhì)量潛力的最大允許摻混濃度[3]。

1.2 批次允許摻混量的計(jì)算

假設(shè)前行油品為A油，后行油品為B油，經(jīng)試驗(yàn)確定的最大摻混濃度為 KBgA（A 油中允許摻入的 B油濃度）和 KAgB（B 油中允許摻入的 A 油濃度），A油批量為 VA，B 油批量為 VB，則某一油品允許混入的另一種油品的容積為[4]：

2 由混油段濃度曲線得到累積摻混量

前行A油后行B油的混油段濃度曲線如圖1所示，將濃度曲線沿長(zhǎng)度方向劃分為微元段 L1、L2、L3……和 S1、S2、S3……，各微元段所對(duì)應(yīng)的混油長(zhǎng)度L、A 油濃度KA、B 油濃度 KB可由曲線得出，從而可計(jì)算出每個(gè)微元段內(nèi)混油體積V=LA（A為管道截面積）、A 油體積 VA=V×KA、B 油體積 VB=V× KB（圖 1）。

圖 1 混油濃度沿管道長(zhǎng)度的變化Fig.1 The concentration along the pipeline

混油前段富含A油，累計(jì)B油體積，若前n段總 B 油體積等于計(jì)算得到的 B 油允許摻入量VB混，則此點(diǎn)對(duì)應(yīng)混油密度[5]。

3 混油段濃度曲線的擬合

成品油在管道內(nèi)輸送時(shí)由于受到首站混油、中間站場(chǎng)、起伏地形、停輸及意外操作等因素的影響，實(shí)際濃度曲線與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果有很大差別，因此按照經(jīng)驗(yàn)公式由首站數(shù)據(jù)直接計(jì)算得到的末站混油濃度曲線不能精確指導(dǎo)混油的切割。為了減少上述因素的影響，考慮采用混油接收站前一站的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)濃度曲線結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算并加以修正得到混油接收站的濃度曲線。按照該思路采用兩種方法進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果與實(shí)測(cè)的混油接收站濃度曲線對(duì)比，分析每種方法的可行性。采用WK成品油管道的前行 93#汽油、后行-35#柴油的實(shí)測(cè)混油段數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，其末站為 JG 站，前一站為 605 站。

3.1 比例系數(shù)法

基本思想：由管道首站數(shù)據(jù)按照經(jīng)驗(yàn)公式分別計(jì)算出前一站和混油接收站的混油長(zhǎng)度，得到混油接收站與前一站混油長(zhǎng)度倍數(shù)，將實(shí)測(cè)的前一站的濃度曲線上各個(gè)濃度點(diǎn)的混油長(zhǎng)度乘以該倍數(shù)得到混油接收站的近似混油濃度曲線。

WK 線首站順序輸送 93#汽油、-35#柴油，油品粘度分別為 7.6×10-7、3.723×10-6m2/s，速度為1.15 m/s，首站到 605 站距離為 205 734 m，首站到JG 末站距離為 291 034 m，計(jì)算得到 605 站混油長(zhǎng)度為 1 053.7 m，JG 混油長(zhǎng)度為 1 253.3 m，混油長(zhǎng)度增長(zhǎng)倍數(shù)為 1.189，將 605 站實(shí)測(cè)混油段各個(gè)濃度點(diǎn)的混油長(zhǎng)度乘以 1.189，得混油段密度曲線計(jì)算值，如圖2所示。將計(jì)算結(jié)果中密度進(jìn)行修正，得到JG 密度曲線修正值。

圖 2 比例系數(shù)法得到 JG 密度曲線圖Fig.2 The density curves attained by proportional coefficient method

由計(jì)算結(jié)果可以看出，計(jì)算得到的混油長(zhǎng)度大于實(shí)測(cè)的混油長(zhǎng)度，且密度曲線有較大的偏差。

3.2 經(jīng)驗(yàn)公式法

基本思想：根據(jù)各個(gè)混油濃度點(diǎn)與該濃度點(diǎn)油品距起始接觸面距離 x、該濃度點(diǎn)油品在管道內(nèi)輸送時(shí)間t及湍流擴(kuò)散系數(shù)TD的關(guān)系：

由前一站實(shí)測(cè)濃度曲線及油品運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每個(gè)濃度點(diǎn)油品在管道內(nèi)實(shí)際輸送時(shí)間，已知前一站與混油接收站距離，可求得各個(gè)濃度點(diǎn)油品到達(dá)末站的時(shí)間，由關(guān)系式計(jì)算得到各個(gè)濃度點(diǎn)距起始接觸面距離，從而回歸出混油接收站的混油濃度曲線?？紤]到前一站實(shí)測(cè)濃度曲線為油品進(jìn)站時(shí)的狀態(tài)，過(guò)站后其混油量必有增加，因此采用修正系數(shù)對(duì)曲線進(jìn)一步修正。

取605站實(shí)測(cè)濃度曲線上A油濃度為92%的點(diǎn)為例，對(duì)應(yīng) Z 值為 0.994，其距起始接觸面距離為264.04 m，湍流擴(kuò)散系數(shù)為 0.091 788，根據(jù)上面關(guān)系式，可得該點(diǎn)在管道內(nèi)輸送時(shí)間為 192 189.6 s，605 站與 JG 末站距離為 85 300 m，計(jì)算得該點(diǎn)到末站時(shí)間為 266 330.39 s，代入關(guān)系式求得混油段到達(dá)JG 末站時(shí) 92%濃度點(diǎn)距起始接觸面距離為 310.83 m，同理求得所有點(diǎn)距起始接觸面距離，JG 末站混油段濃度曲線如圖3計(jì)算值，考慮到進(jìn)站混油量增加的影響，乘以修正系數(shù) 1.08，得到 JG 末站混油段濃度曲線如圖3修正值。

圖 3 經(jīng)驗(yàn)公式法得到 JG 密度曲線圖Fig.3 The density curves attained by empirical equation method

由計(jì)算結(jié)果可以看出，擬合得到的 JG 混油段密度曲線能較好的與實(shí)測(cè)的混油段密度曲線吻合，該方法研究?jī)r(jià)值較高。

4 結(jié) 論

根據(jù)混油接收站前一站的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)密度曲線，采用經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算得到混油接收站密度曲線，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以減少全線計(jì)算的累積誤差

由于實(shí)際管道的管徑、長(zhǎng)度等參數(shù)與管道數(shù)據(jù)資料存在誤差，管道變徑對(duì)混油產(chǎn)生影響，停輸時(shí)混油擴(kuò)展等因素，使實(shí)際管道內(nèi)混油的變化比較復(fù)雜，采用公式從首站計(jì)算得到的結(jié)果將產(chǎn)生較大的累積誤差。而以前一站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，則不存在以上所述因素引起的累積誤差。

（2）兩站之間的誤差可以采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正

前一站的混油段密度數(shù)據(jù)為進(jìn)站時(shí)密度計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，混油經(jīng)過(guò)站場(chǎng)后密度曲線會(huì)發(fā)生變化，混油段增長(zhǎng)，可以將各個(gè)濃度點(diǎn)的混油長(zhǎng)度乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)加以修正。

［1］武士坤．長(zhǎng)輸成品油管道順序輸送的混油切割與處理[J]．廣東化工，2011，38（11）：98-99．

［2］桑廣世，孫宇．成品油管道批次/批量和各站庫(kù)容的計(jì)算[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2000，19（2）：16-19．

［3］程玲．讓管輸混油回?fù)奖壤畲蠡痆J]．中國(guó)石化，2010（3）：34．

［4］楊筱蘅，張國(guó)忠：輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M]，石油大學(xué)出版社（山東），1996.

［5］ 朱峰，梁靜華等．成品油混油切割與摻混試驗(yàn)[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30（5）：364-368．19(1)：66-72．．

丙烯市場(chǎng)“風(fēng)向標(biāo)”難填需求缺口

近年來(lái)，山東地區(qū)丙烯下游裝置擴(kuò)能速度加快。以丁辛醇為例，截止 2013 年底山東丁辛醇產(chǎn)能為 142.5 萬(wàn)噸/年，較 2012年增加 54.5 萬(wàn)噸，增幅達(dá) 61.93%。另外，像 PP 粉料、丙烯酸、環(huán)氧丙烷等亦有不同程度擴(kuò)能，而與此同時(shí)地?zé)挼谋┊a(chǎn)量并沒(méi)有明顯增加，這就導(dǎo)致近兩年山東丙烯需求的缺口更加明顯。

作為國(guó)內(nèi)丙烯市場(chǎng)的“風(fēng)向標(biāo)”，山東市場(chǎng)一直以來(lái)都是大家關(guān)注的焦點(diǎn)，這里的任何風(fēng)吹草動(dòng)似乎都牽動(dòng)著場(chǎng)內(nèi)人士脆弱的神經(jīng)。

2014 年以前，山東地區(qū)丙烯產(chǎn)能集中在中石化齊魯、濟(jì)南、青島、勝利等子公司以及 36 家地方煉廠。中石化系統(tǒng)原油加工量相對(duì)穩(wěn)定，且裝置開(kāi)、停車(chē)時(shí)間基本固定，故丙烯產(chǎn)出量比較穩(wěn)定，但其均配套有下游裝置，丙烯常年以自用為主，外銷(xiāo)量十分有限。地方煉廠受政策影響更加明顯，特別是原油配額問(wèn)題始終困擾著地方煉廠，據(jù)金銀島統(tǒng)計(jì)，地方煉廠常年開(kāi)工率僅在 40%左右，而這也間接限制了其丙烯產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山東地區(qū)丙烯日均商品量在 2000-2400 噸之間，而日均消費(fèi)量則在 4000 噸以上，也就是說(shuō)山東市場(chǎng)每日有 2000 噸左右的丙烯缺口，這 2000 噸的缺口需要周邊地區(qū)如東北、天津、河北等地以及進(jìn)口貨源來(lái)補(bǔ)充。在此背景下，當(dāng)?shù)赜袑?shí)力的企業(yè)紛紛將目光投向了丙烯產(chǎn)出率更大的 MTO、PDH 項(xiàng)目上，意圖分享山東市場(chǎng)這塊“蛋糕”。據(jù)已經(jīng)確認(rèn)的消息，如煙臺(tái)萬(wàn)華的 20 萬(wàn)噸/年 PDH 項(xiàng)目、陽(yáng)煤恒通在臨沂的 30 萬(wàn)噸/年 MTO項(xiàng)目、京博石化的 25 萬(wàn)噸/年混烷脫氫項(xiàng)目、魯清石化的 20 萬(wàn)噸/年 MTP 項(xiàng)目等紛紛上馬，以上裝置投產(chǎn)后有的以滿足自用為主，有的則全部外銷(xiāo)。

Method to Improve the Contamination Cutting Precision During Product Oil Batch Transportation

WANG Feng-juan1，LI Li-wan1，WANG Si-wei2
（1. China University of Petroleum（Beijing）, Beijing 102249, China；2. SiChuan Oil and Gas Engineering Construction limited liability company, Sichuan Chengdu 610000, China）

The contamination in batch transportation of refined products not only decreases the economic benefit, but also complicates the treatment process. On the basis of the oil properties provided by the quality testing report in the origin station, combining with the experience formula, the volume fraction of B allowed in the pure A can be calculated, the mixed oil is verified to be qualified through the mixing experiment. Through amending the concentration curve of the mixed oil segment in the previous station of the terminal, allowed cutting oil density can be obtained by the tank capacity method. The WK products pipeline which applies this method reaches the maximum use of the quality potential and natural mixed quality, the cutting ratio is improved to reduce the processing costs significantly. Thus this has a certain guiding significance for improving the cutting precision during product oil batch transportation.

Batch transport; Cutting contamination; Mixing experiment; Tank capacity method

TE 832

： A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 1671-0460（2014）07-1376-03

2014-05-06

王鳳娟（1990-），女，中國(guó)石油大學(xué)在讀研究生，現(xiàn)主要從事成品油順序輸送相關(guān)研究工作。