成品油順序輸送混油量控制淺析

姚廣（中海油銷售東莞儲(chǔ)運(yùn)有限公司，廣東 東莞 523988）

1 管輸過程中混油的產(chǎn)生

初始混油、過站混油、停輸混油、意外混油、沿程混油構(gòu)成了管道原油順序輸送的過程，這其中最主要的就是沿程混油。對(duì)流傳遞和擴(kuò)散傳遞是導(dǎo)致沿程混油產(chǎn)生的兩個(gè)基本機(jī)理。

兩種油品在管道內(nèi)交替時(shí)，流態(tài)對(duì)混油量有極大的影響。層流或者湍流強(qiáng)度不大的流動(dòng)情況下，在管道管道橫截面上出現(xiàn)不均勻分布的流速就導(dǎo)致了混油的產(chǎn)生，并且這個(gè)混油量是很大的，其可以是幾倍于管道容積。而在湍流狀態(tài)時(shí)，管道截面上的流速與平均流速是接近的，這時(shí)出現(xiàn)的擴(kuò)散傳遞就直接導(dǎo)致混油的形成。

1.1 停輸混油

處于湍流狀態(tài)時(shí)，在狀態(tài)下，順序輸送的相鄰油品的密度差異對(duì)混油量的影響大大小于粘度差異。然而這時(shí)候如果在順序輸送管道內(nèi)出現(xiàn)了停輸狀況，由于密度的差異，相鄰油品就會(huì)出現(xiàn)混油量明顯增加的問題，尤其是在管道線路不平整的情況下，管道在斜坡時(shí)密度較高的油品表現(xiàn)更加嚴(yán)重。油品在重力作用下產(chǎn)生分層，較輕油品位于較重油品之上，這會(huì)導(dǎo)致混油長(zhǎng)度的顯著增加。

1.2 粘度差混油

如果不同的油品進(jìn)行交替，這時(shí)候粘度不一的油品其所形成的混油長(zhǎng)度不一，粘度小的頂粘度大的油品其所形成的混油長(zhǎng)度要明顯大于粘度大的油品頂粘度小的油品，兩者混油長(zhǎng)度的比值在1.04-1.36之間，隨流速與輸送距離的變化而變化。

1.3 初始混油和過站混油

順序輸送一般都是邊連續(xù)輸送，當(dāng)油品切換時(shí)，初始混油就在這個(gè)匯管中形成了。油品切換的速度和輸送的流速直接決定著初始混油量的大小。管道愈長(zhǎng)，初始混油量對(duì)管道終點(diǎn)處油品濃度的影響愈小。

1.4 意外混油

由于設(shè)備故障或操作不當(dāng)造成連鎖停輸、混油跟蹤不準(zhǔn)，備用主泵排油不徹底等形成的混油。意外混油具有偶然性，但若發(fā)生必須單獨(dú)計(jì)算。

1.5 其他混油

在順序輸送時(shí)管道中可能存在不滿流段，也會(huì)一定程度上增加混油量。流速發(fā)生變化（如調(diào)節(jié)輸量，中途進(jìn)行進(jìn)油或者分輸、進(jìn)行油品交替、輸送管道管徑發(fā)生變化等）；管線途徑區(qū)域氣候（溫度）發(fā)生變化以及管道沿線支管，旁通管都將影響混油量。

2 混油界面的檢測(cè)跟蹤

2.1 密度型界面檢測(cè)系統(tǒng)

目前，密度法是在國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)內(nèi)進(jìn)行混油界面檢測(cè)時(shí)最常用的方法，其機(jī)理就是將不同油品的密度進(jìn)行測(cè)量分析，確定其密度差后在輸油管道內(nèi)進(jìn)行油品界面劃分，目前在實(shí)際應(yīng)中振動(dòng)式密度計(jì)是密度法檢測(cè)中一種比較新的測(cè)量方式。

成品油混油的密度與各組成油品的密度及各自的濃度之間符合線性原則?；煊偷拿芏扰c其組成有如下關(guān)系：

其中：KA是混油中A油濃度，KB是混油中B油濃度

沿管道自動(dòng)檢測(cè)混油的密度，根據(jù)上式，即可確定混油的濃度。通過在實(shí)際測(cè)量中應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用密度計(jì)法進(jìn)行管道內(nèi)混油界面的測(cè)量與確定其誤差的比較小的，在混油跟蹤與切割方面控制的比較好。

2.2 光學(xué)界面檢測(cè)系統(tǒng)

國內(nèi)外也有采用光學(xué)界面儀來對(duì)混油界面進(jìn)行跟蹤檢測(cè)的。利用不同油品對(duì)光的折射率不同從而對(duì)油品界面進(jìn)行檢測(cè)。但是一般其主要是以輔助手段來具體應(yīng)用的，通過它所測(cè)得的數(shù)據(jù)與密度計(jì)法測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，兩者綜合評(píng)價(jià)后對(duì)混油界面的真正位置進(jìn)行確認(rèn)。

2.3 超聲波界面檢測(cè)系統(tǒng)

超聲波界面檢測(cè)系統(tǒng)用來檢測(cè)不同流體聲速的改變，通過準(zhǔn)確地測(cè)量超聲脈沖通過液體通道時(shí)的速度來實(shí)現(xiàn)。流體的體積彈性模數(shù)B 和密度ρ 是影響流體聲速的最重要參數(shù)，聲波傳播速度的變化與流體組分的構(gòu)成密切相關(guān)，每種石油產(chǎn)品都具有各自的聲速特征。超聲波界面檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的局限性，如超聲檢測(cè)技術(shù)在常溫常壓柴油中的聲速大約為1380m/s，煤油中大約為1330m/s，而在汽油的速度在1180m/s 左右，從速度上可以看出可以比較方便精準(zhǔn)的對(duì)這三種油品進(jìn)行切割；但是在對(duì)同樣類型油品中不同型號(hào)的界面檢測(cè)就比較困難了，如在對(duì)10號(hào)柴油和0號(hào)柴油的檢測(cè)過程中，由于兩者聲速差值較小（2-3%之間）。因此在進(jìn)行同一段管線內(nèi)油品檢測(cè)時(shí)選擇不同的方法（至少兩種及以上）進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行相互驗(yàn)證對(duì)照，可以確保界面檢測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)。

3 油品混油批次切割

3.1汽柴油混油切割計(jì)算

3.1.1混油頭計(jì)算：ρh1=ρ1K1+ρ2(1-K1)

ρh1:混油頭切割密度

ρ1－混油頭段前行油品的密度，kg/m3

ρ2－混油段后行油品的密度，kg/m3

K1：混油段油頭的切割界面處前行油品濃度，%（前行油品為柴油后行油品為汽油時(shí)，取K1＝90%－80%；前行油品為汽油后行油品為柴油時(shí)，取K1＝（85%－70%）

(1-K1)：混油段油頭的切割界面處后行油品濃度，%

3.1.2混油段油尾的密度切割值的計(jì)算：

混油頭計(jì)算：ρh2=ρ1K1+ρ2(1-K1)

ρh2:混油頭切割密度

ρ1－混油段前行油品的密度，kg/m3

ρ2－混油段后行油品的密度，kg/m3

K1：混油尾的切割界面處前行油品濃度，%（前行油品為柴油后行油品為汽油時(shí)，取K1＝（80%－90%）；前行油品為汽油后行油品為柴油時(shí)，取K1＝（60%－70%）

(1-K1)－混油段油尾的切割界面處后行油品濃度，%

3.1.3汽油和汽油、柴油和柴油混油段切割范圍的確定

根據(jù)密度計(jì)和界面儀的輸出值，按油品濃度為50%處進(jìn)行切割，為確保高標(biāo)號(hào)油品的質(zhì)量，可根據(jù)實(shí)際情況盡量減少低標(biāo)號(hào)油品對(duì)高標(biāo)號(hào)油品造成的污染。

4 混油量控制措施

4.1改進(jìn)工藝

4.1.1縮短首末站切換閥開關(guān)時(shí)長(zhǎng)，油品切換閥安裝應(yīng)盡量靠近干線處，并采用快開電動(dòng)球閥或蝶閥，在不產(chǎn)生水擊的情況下開關(guān)時(shí)間越短產(chǎn)生的混油越少。

4.1.2順序輸送管道能不用副管最好，因?yàn)楦惫軙?huì)導(dǎo)致混油的產(chǎn)生和增加，特別是如果管線的管徑與副管管徑不同的情況下，在兩者混合處會(huì)導(dǎo)致非常激烈的混油形成。

4.1.3 首站可靠的密度測(cè)量?jī)x表，準(zhǔn)確測(cè)量前后行油品密度。末站密度測(cè)量裝置與切換閥距離要合理，同時(shí)參考質(zhì)量流量計(jì)密度，準(zhǔn)確切割。

4.2合理運(yùn)行

4.2.1 確保安全運(yùn)行的前提下，兩種油品交替時(shí)，應(yīng)盡量提高油品流速，使雷諾數(shù)盡可能會(huì)的高，保證管道在紊流狀態(tài)下輸送。兩種油品交替時(shí)，最好在大于下式計(jì)算的臨界雷諾數(shù)的情況下切換。

4.2.2當(dāng)管道沿線存在翻越點(diǎn)時(shí)，翻越點(diǎn)后自流管段內(nèi)油品的不滿流以及流速的陡增會(huì)造成混油，因而在操作時(shí)要平穩(wěn)操作，使首末站流量平衡，始終使管道保持滿流狀態(tài)。

4.2.3 合理確定輸送次序和循環(huán)周期。在滿足質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)將黏度相近，性質(zhì)相似的油品安排在一起，以減少混油量同時(shí)盡量加大每種油品的一次管輸量。

4.2.4 在油品切換時(shí)，應(yīng)周密部署，不允許混油段在管道中停輸。如果不得不需要進(jìn)行停輸作業(yè)，應(yīng)該選擇混油段位置是相對(duì)平坦的地段，并混油段兩端的閥門關(guān)閉，明確禁止在管線的斜坡段（如重油在上輕油在下）進(jìn)行作業(yè)。

4.2.5提高界面檢測(cè)技術(shù)能力和切割操作技術(shù)水平。

4.2.6采用機(jī)械隔離和液體隔離塞減少混油，避免兩種油品直接接觸，從而減少混油形成。

4.2.7成品油順序輸送混油量不大時(shí)可采用回?fù)椒?，將混油回?fù)降叫再|(zhì)相近的純凈成品油中。罐中允許的混油量計(jì)算公式：

式中，KBgA：A罐中允許混入的B油濃度

KAgB：B罐中允許混入的A油濃度

VgA，VgB：表示A，B油罐的容量

VB：允許混入A油罐的B油體積

VA：允許混入B油罐的A油體積

雖然是同一油品，但是每批油料其也存在著不同的“質(zhì)量潛力”，因此要通過化驗(yàn)的方式確定A 油罐中允許混入的B 油濃度或B油罐中允許混入的A油濃度。

汽、柴油回?fù)奖壤?jīng)驗(yàn)公式：

a、純柴油中加入純汽油的量公式

[tb]——國標(biāo)中規(guī)定柴油的允許閃點(diǎn)℃（；55℃）

式中：K汽——汽油混入柴油中，汽油的允許濃度，%；

tbb、—純—汽有油一中定加質(zhì)入量純潛柴力油柴的油量的公實(shí)式際閃點(diǎn)，℃；

式中：K柴——柴油混入汽油中，柴油的允許濃度，%；

[ta]——國標(biāo)中規(guī)定汽油的允許終餾點(diǎn)℃（205℃）。

ta——有一定質(zhì)量潛力汽油的實(shí)際終餾點(diǎn)，℃；

5 結(jié)語

成品油順序輸送社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益大，技術(shù)相對(duì)成熟可靠，利于安全環(huán)保。混油量的控制是個(gè)綜合過程，需要考慮輸送的各個(gè)環(huán)節(jié)，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，制定合理的方案，使其滿足經(jīng)濟(jì)利益最大化的同時(shí)要保證其質(zhì)量要求。