南疆-唐山成品油管道罐容和批次優(yōu)化設(shè)計(jì)

周中強(qiáng)（中國石化管道儲(chǔ)運(yùn)分公司運(yùn)銷處 江蘇 徐州221008）

孫麗 王浩（中國石化集團(tuán)管道儲(chǔ)運(yùn)公司華東管道設(shè)計(jì)研究院 江蘇 徐州221008）

南疆-唐山成品油管道工程起點(diǎn)為天津石化，在漢沽設(shè)有分輸閥室， 一期管道建設(shè)到河北唐山的任各莊油庫和天津武清油庫，考慮遠(yuǎn)期任各莊向秦皇島延伸以及武清向北京延伸，考慮預(yù)留日后秦皇島和北京的輸量所以全線管徑為φ406.4， 而對(duì)近期任各莊和武清而言，管徑設(shè)置較大，尤其是在漢沽分輸之后，因分流導(dǎo)致漢沽-任各莊和漢沽-武清段管道流速較低， 產(chǎn)生的混油量增大，故需對(duì)管道建設(shè)罐容和輸送批次進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而保障管道經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行。

一、批次優(yōu)化設(shè)計(jì)原理

最優(yōu)循環(huán)次數(shù)確立應(yīng)從建造、 經(jīng)營油罐區(qū)的費(fèi)用和混油的貶值損失及處理費(fèi)用兩方面綜合考慮；建造、經(jīng)營管理油罐區(qū)的費(fèi)用和混油的總損失Sz 由以下公式計(jì)算得：

優(yōu)化設(shè)計(jì)是使建設(shè)、 管理罐區(qū)的費(fèi)用和混油貶值總損失最小，對(duì)上式求導(dǎo)得最優(yōu)批次為下式：

計(jì)算前應(yīng)確定每種油品使用的單罐容積， 不同單罐容積建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用不同， 也就是說建罐及管理費(fèi)用不僅和批量有關(guān)，也和單罐容積選擇有關(guān)，而單罐容積和和總圖布置、油品銷售情況有關(guān)；另外混油總損失和混油處理方式有關(guān)，本工程混油優(yōu)先采用回?fù)?，回?fù)讲涣死責(zé)拸S處理。

以上計(jì)算假定管道輸量和各分輸點(diǎn)的分輸量是均衡的，在實(shí)際計(jì)算中，得到最優(yōu)批次后應(yīng)根據(jù)不均衡性進(jìn)行校核。

在工程設(shè)計(jì)中，只對(duì)優(yōu)化結(jié)果有影響的部分參與比較，在管道設(shè)計(jì)年限內(nèi)，對(duì)可能的運(yùn)行批次進(jìn)行比選分析，以確立最優(yōu)循環(huán)次數(shù)和全線需設(shè)儲(chǔ)罐總?cè)萘浚?并按規(guī)范要求和考慮進(jìn)出管道/油庫兩種方法計(jì)算油庫用于管道的設(shè)計(jì)罐容和最小容量， 從而為末站的自身經(jīng)營最大限度的提供庫容， 為以后管道運(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。

二、罐容及混油計(jì)算

1、南疆首站罐容的確定

南疆首站主要功能是接收天津石化來油， 并儲(chǔ)存、 外輸油品，煉廠來油可視為均衡來油，而管道外輸油品是同一油品的間歇輸送和不同油品的連續(xù)輸送， 油品罐容最小應(yīng)為一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)進(jìn)庫與外輸?shù)牟钪?，考慮到煉廠來油的不均衡性，以及管道檢修或停輸時(shí)需要備用的1 座較大單罐容量， 首站罐容計(jì)算公式為：

2、末站罐容確定

任各莊末站和武清末站依托當(dāng)?shù)赜蛶旖ㄔO(shè)， 接收管道進(jìn)庫油品，同時(shí)還承擔(dān)向外汽車發(fā)油的任務(wù)。 末站油庫罐容的確定取決于所依托油庫的油品周轉(zhuǎn)次數(shù)，下式為按周轉(zhuǎn)系數(shù)計(jì)算罐容。

周轉(zhuǎn)量一定的情況下，周轉(zhuǎn)次數(shù)越大，所需罐容越小，油罐利用率越高，油庫占地及建罐投資越小，油品損耗少。 成品油庫設(shè)計(jì)年周轉(zhuǎn)次數(shù)為10～25 次/年， 周轉(zhuǎn)次數(shù)選取由進(jìn)庫和出庫方式共同確定。 武清油庫和任各莊油庫是管道末站，天津石化油品來源比較固定，市場適應(yīng)性強(qiáng)，可通過調(diào)整管道批次、批量的方法來滿足油庫需求， 基本不存在因油品需求市場的變化而使油品儲(chǔ)量增加的情況。 因此末站油庫的罐容和周轉(zhuǎn)次數(shù)與管道輸送的批次有密切的關(guān)系。

上述情況是理想情況， 實(shí)際上計(jì)算時(shí)需要考慮到油品進(jìn)出庫的不均衡性和規(guī)范要求的儲(chǔ)存天數(shù)， 末站油庫罐容計(jì)算公式如下：

由以上公式計(jì)算管道在2020 年設(shè)計(jì)輸量下輸送批次為20～45 所需的首、末站罐容及成本見表1。

3、混油計(jì)算

目前比較好的混油處理方式是摻混，利用油品的質(zhì)量潛力，將混油回?fù)降礁骷?jí)油品中去，既能保證油品質(zhì)量，投資省，操作簡單，又能減少混油損失。 將性質(zhì)相近的油品相鄰排列，輸送順序?yàn)椴裼?93#- 97#-93#-柴油，93# 與97# 之間的混油段切入93# 汽油中，存在一定的降級(jí)損失；柴油與93# 混油分為富汽部分和富柴部分，分別切入不同混油罐然后按計(jì)算比列回?fù)?，?duì)于混油不能完全回?fù)降?，裝車運(yùn)至天津石化回?zé)捥幚怼?其中，混油回?fù)奖壤拇_定如下：

油庫對(duì)外發(fā)油質(zhì)量要求汽油終餾點(diǎn)≤195℃， 柴油閃點(diǎn)≥63℃，而汽油中摻入柴油影響汽油終餾點(diǎn)，柴油中摻入汽油影響柴油閃點(diǎn)。

汽油中摻混柴油的允許濃度常受到汽油終餾點(diǎn)控制， 可按下式計(jì)算汽油中允許混入的柴油濃度：

表1 2020 年輸量管道成本表

式中：Kd—汽油中允許混入的柴油濃度，%；

Tgo—汽油終餾點(diǎn)的最高允許值，℃；

Tg—汽油實(shí)際的終餾點(diǎn)，℃； —柴油20℃的密度，g/cm3；

柴油中摻入汽油后， 其閃點(diǎn)與摻入汽油的10%餾出溫度有關(guān)，根據(jù)汽油的10%餾出溫度和柴油閃點(diǎn)，可以確定柴油中允許混入的汽油濃度。

根據(jù)公式計(jì)算確定混油回?fù)奖壤秊?.2%。

根據(jù)表1 可以繪制出2020 年南疆—唐山成品油管道工程年總成本與批次的關(guān)系曲線。

三、結(jié)論

根據(jù)以上分析計(jì)算可知，考慮了建造、經(jīng)營油罐區(qū)的費(fèi)用和混油的貶值損失及處理費(fèi)用后就可得到設(shè)計(jì)輸量下最優(yōu)批次。那么依據(jù)確定的罐容， 對(duì)不同年份的輸量可計(jì)算最優(yōu)的批次和批量。

順序輸送管道的罐容和批次優(yōu)化是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，計(jì)算總損失SZ 為不完全投資，實(shí)際運(yùn)行批次批量經(jīng)常受到煉廠各品種產(chǎn)量影響，罐容建設(shè)受到油庫總圖布置等因素的影響，以上的優(yōu)化設(shè)計(jì)還應(yīng)根據(jù)不同年份的輸量進(jìn)行校核， 并在罐容建設(shè)成本和油價(jià)變動(dòng)情況下作出敏感性分析得出適合本條管道的最優(yōu)批次和罐容建設(shè)方案。

[1] 楊筱蘅等. 輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M]. 石油大學(xué)出版社,1996

[2]郭光臣等.油庫設(shè)計(jì)與管理[M]. 石油大學(xué)出版社, 1991