【正文】 果 ................................................. 35 6 結(jié) 論 .................................................................. 36 參考文獻(xiàn) ................................................................. 37 致謝 ..................................................................... 38 附件 ..................................................................... 39 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 1 1 緒論 原油管道工藝設(shè)計(jì)的目的的及意義 國(guó)內(nèi)盛產(chǎn)含蠟原油 , 據(jù)統(tǒng)計(jì) , 蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) 10%的原油幾乎占整個(gè)產(chǎn)出原油的 90%, 而且大部分原油蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在 20%以上 , 有的甚至高達(dá) 40%～ 50%。含蠟原油在地層條件下 , 蠟一般溶解在原油中 , 隨著采出過(guò)程中壓力、溫度的下降和輕質(zhì)組分的逸出 , 蠟逐漸析出 , 并在地層、油 管、管線(xiàn)中沉積 , 給原油的開(kāi)采和輸送帶來(lái)許多困擾。 近年來(lái)，尤其是隨著我國(guó)西氣東輸一線(xiàn)、二線(xiàn)管道的鋪設(shè)，管道運(yùn)輸特別是長(zhǎng)距離輸油管道已經(jīng)成為原油和成品油最主要的運(yùn)輸方式。長(zhǎng)距離大口徑油氣管道運(yùn)輸，具有輸送能力大、能源消耗低、損耗少、成本低、可連續(xù)均衡運(yùn)輸、不受氣象季節(jié)影響、永久性占用土地少和運(yùn)輸安全性高等特點(diǎn)，是公路、鐵路、水路、航空運(yùn)輸方式無(wú)法替代的第五大運(yùn)輸方式。在五大運(yùn)輸方式中，對(duì)于油品及天然氣的運(yùn)輸，采用水路運(yùn)輸當(dāng)前逐漸被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)方式，但它要受到地理?xiàng)l件等自然環(huán)境的制約及各種人為因素的干擾；公 路運(yùn)輸雖然較為靈活，但因其運(yùn)輸量小且運(yùn)費(fèi)高，一般用于少量且短途的區(qū)域運(yùn)輸；鐵路運(yùn)輸成本較高，對(duì)于大量的油氣運(yùn)輸是不經(jīng)濟(jì)的，而且鐵路總的運(yùn)力的有限也使油氣的運(yùn)輸量受到限制；航空運(yùn)輸雖然快捷，但因其高昂的運(yùn)輸價(jià)格使其只在特殊的情況下偶爾被采用。管道建設(shè)的規(guī)模大，投資多，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重大的影響。我國(guó)輸油管道建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理已取得不小的成但也面臨著不少的問(wèn)題和挑戰(zhàn)績(jī)。我國(guó)東部油區(qū)不少已進(jìn)入了產(chǎn)量遞減階段，需對(duì)東部原油管網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造，確保高粘易凝原油管道在低輸量下安全運(yùn)行，節(jié)能降耗；我國(guó)石油開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)正向西部轉(zhuǎn) 移，隨著新疆、陜甘寧地區(qū)大型油氣田的開(kāi)發(fā)，建設(shè)西部外輸管道的任務(wù)已擺在面前。這就給我們提出了更高的要求，因此很有必要對(duì)輸油管道的設(shè)計(jì)做比較詳盡的了解。此次設(shè)計(jì)在遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定，通過(guò)技術(shù)對(duì)比選擇最優(yōu)工藝方案，設(shè)計(jì)中在保證安全運(yùn)行條件下，盡量節(jié)約投資，便于生產(chǎn)操作，并考慮環(huán)境保護(hù)的要求 。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 石油是目前世界上最重要的戰(zhàn)略能源。 1865 年美國(guó)在賓夕法尼亞州建成世界上第一條原油管道起，油氣管道的發(fā)展已有近 130 年的歷史了。到目前為止，估計(jì)世界各種管道的總長(zhǎng)度超過(guò) 200 萬(wàn)公里，其中油 氣干線(xiàn)的總長(zhǎng)度超過(guò) 150 萬(wàn)公里。世界石油管道工業(yè)歷經(jīng) 400 多年的風(fēng)風(fēng)雨雨，現(xiàn)已成為民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，管道技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科和行業(yè)。 1963 年印度建成的納霍卡蒂亞 — 高哈蒂 — 伯勞尼輸油管線(xiàn) , 加熱輸送工藝第一次在原油管輸系統(tǒng)中實(shí)施 ,迄今已發(fā)展到包括 :加熱輸送、熱處理輸送、添加化學(xué)劑輸送、摻水保溫輸送及稀釋輸送等多種輸送工藝技術(shù)。我國(guó)的輸油管道始建于 20重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 2 世紀(jì) 50 年代。 1958 年建成克拉瑪依 — 獨(dú)山子輸油管道，這是我國(guó)的第一條原油管道。到 21 世紀(jì)初，我國(guó)的油氣管道已超過(guò) 2萬(wàn)公里，其中干線(xiàn)原油管道超過(guò) 1萬(wàn)公 里，已形成東北、華北、華東輸油管網(wǎng)，西部的西氣東輸工程正在建設(shè)之中，“西油東輸”也正在擬議中，在原油運(yùn)輸量中，管道輸送的比重近幾年驟然上升，已達(dá)到 80%以上。目前，管道運(yùn)輸已與鐵路、公路、水運(yùn)、航空一起，成為我國(guó)的五大運(yùn)輸行業(yè)。能耗指標(biāo)已成為代表當(dāng)前各生產(chǎn)企業(yè)有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力乃至企業(yè)生死存亡的最重要的表征之一。低耗、節(jié)能、提高管道輸送的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，是管道運(yùn)輸行業(yè)科研攻關(guān)的大目標(biāo)。由于管道輸運(yùn)中普遍存在析蠟、結(jié)垢、凝管及堵塞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響管道輸送能力和效率，因此，所有這些輸送工藝研究和應(yīng)用 (包括物理的和化學(xué)的方法 )的目的旨在解決原油輸送過(guò)程中存在諸如析蠟、結(jié)垢、凝管、堵塞等問(wèn)題，從宏觀效果改善原油的流動(dòng)特性，尤其是低溫狀況下的流變特性，從而達(dá)到降低能耗，安全輸油，提高社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益之目的。當(dāng)前，含蠟粘性原油輸送工藝研究與實(shí)施情況分述如下： （ 1）加熱輸送， （ 2）熱處理輸送， （ 3）添加降凝劑、減阻劑輸送工藝， （ 4）稀釋輸送， （ 5）低粘液環(huán)輸送， （ 6）乳化輸送， （ 7）伴熱保溫輸送工藝 （ 8）水懸浮輸送， （ 9）天然氣飽和輸送， （ 10）漿料輸送， （ 11）壓力處理輸送。 除上述中主要輸送工藝外，已經(jīng)研究和正 在醞釀研究的輸送工藝還有：熱裂解，脫蠟，加氫減粘，磁處理，核輻照，界面處理減阻等。但這些工藝普遍存在技術(shù)研發(fā)難度大，操作復(fù)雜，安全性差等不足。 研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容 研究的目標(biāo) 本次設(shè)計(jì)的題目是某原油管道的工藝設(shè)計(jì)，原油管道的投資巨大，需要在長(zhǎng)期時(shí)間內(nèi)保持在其經(jīng)濟(jì)輸量范圍內(nèi)，才有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。所以選擇合適的輸送管徑，合理確定建設(shè)規(guī)模，選擇正確站址，對(duì)于節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用，以及安全保障等都是此次研究的目標(biāo)。 研究?jī)?nèi)容 （ 1）用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定經(jīng)濟(jì)管徑。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 3 (2)經(jīng)濟(jì)管徑下 的水力和熱力計(jì)算。 （ 3）主要設(shè)備的選型。 （ 4）站址確定及調(diào)整和工況校核。 （ 5）對(duì)不同方案進(jìn)行比較，選擇經(jīng)濟(jì)性好的方案。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 4 2 工程概況及基本參數(shù) 工程概況 線(xiàn)路基本概況 本設(shè)計(jì)依據(jù)已給出的管長(zhǎng)、任務(wù)輸量、所輸油品的性質(zhì)、沿線(xiàn)高程和加熱方式來(lái)設(shè)計(jì)某原油管道。管線(xiàn)全長(zhǎng) 335km。管線(xiàn)設(shè)計(jì)采用密閉輸送方式，能夠支持長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸任務(wù)，外界環(huán)境對(duì)輸油時(shí)的影響比較小，油耗少，對(duì)環(huán)境的危害小，運(yùn)行能耗少，運(yùn)費(fèi)經(jīng)濟(jì)低廉。 輸油站主要工程項(xiàng)目 本管線(xiàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)輸量為 500 萬(wàn)噸／年，設(shè)計(jì)時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)的因素，采用“熱泵合一”的方式。使用的方案為：設(shè)立熱泵站兩座，設(shè)立泵站一座，即首站和三號(hào)中間站為熱泵站，二號(hào)中間站為泵站。 在設(shè)計(jì)中管道采用密閉輸送方式，有利于減少蒸發(fā)損耗，而且流程簡(jiǎn)單，工程施工中投資少，能更好的利用剩余壓力來(lái)運(yùn)輸，同時(shí)采用“先爐后泵”的加熱工藝方案。選用加熱爐為直接加熱式。 管道設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中通過(guò)計(jì)算選擇的管道為外徑 400mm，壁厚 ，管材為 20 號(hào)鋼的管道。 基本參數(shù)的選取 設(shè)計(jì)依據(jù) 《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50253— 20xx 《油氣管道設(shè)計(jì)與施工》 中國(guó)石化出版社 《油氣管道工程》 中國(guó)石化出版社 《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》 中國(guó)石油大學(xué)出版社 其它有關(guān)法規(guī)及技術(shù)文件 設(shè)計(jì)原則 (1) 設(shè)計(jì)中遵守國(guó)家有關(guān)政策和設(shè)計(jì)規(guī)范，積極采用新的工藝、技術(shù)、設(shè)備和材料，做到經(jīng)濟(jì)合理、安全使 用、確保質(zhì)量； (2) 在做到保護(hù)環(huán)境的前提下，盡量降低能源消耗，滿(mǎn)足管線(xiàn)設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還要充分利用管線(xiàn)的承壓能力來(lái)減少不必要的損耗； (3) 管道全線(xiàn)采用地下埋設(shè)方式。當(dāng)受到自然條件的限制時(shí)，受限地段可以采用地上敷設(shè)或者土堤埋設(shè)。 原始數(shù)據(jù) (1) 最大設(shè)計(jì)輸量為 500 萬(wàn)噸 /年； 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 5 (2) 年最低月平均溫度 ? C； (3) 管道中心埋深 ； (4) 土壤導(dǎo)熱系數(shù) (m? C)； (5) 瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù) （ m? C)； (6) 原油物性：① 20℃的密度 832kg/m3 ； ②初餾點(diǎn) 71℃；③反常點(diǎn) 32℃ ； ④凝固點(diǎn) 28℃ ； ⑤熱熔 千卡 /kg； ⑥燃油熱值 10 4 kJ/kg。 (7) 粘溫關(guān)系 : 36～ 42℃ lgμ= 42～ 71℃ lgμ= (8) 沿程里程、高程（管道全程 335km） 數(shù)據(jù)見(jiàn)表 表 管道縱斷面數(shù)據(jù) 樁號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 里程（ km） 0 7 16 28 67 83 105 124 145 160 173 高程（ m） 樁號(hào) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 里程（ km） 182 196 212 235 254 287 295 310 318 324 335 高程（ m） （ 9）管道沿線(xiàn)月平均氣溫見(jiàn)表 22 表 22 管道沿線(xiàn)月平均氣溫 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 地溫C? 溫度參數(shù)的選擇 (1) 出站油溫 在考慮原油出站溫度時(shí)，因?yàn)樵椭胁豢杀苊獾暮幸欢康乃?，所以加熱溫度不?yīng)該高于水的沸點(diǎn) 100℃，以防止發(fā)生沸溢。因?yàn)樵O(shè)計(jì)采取的加熱方式是先爐后泵，所以加熱溫度不能高于原油的初餾點(diǎn)，避免免影響油泵的吸入。設(shè) 計(jì)的管道防腐絕緣層是采用瀝青防腐絕緣層，故輸送溫度不能高于瀝青的耐熱程度。同時(shí)考慮到管道的熱變形等因素，所以加熱溫度也不宜太高。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 6 綜合上述中的考慮，初步確定的出站溫度為 TR =65℃。 (2) 進(jìn)站油溫 考慮進(jìn)站原油溫度時(shí)主要取決于經(jīng)濟(jì)比較。含蠟原油凝點(diǎn)較高時(shí)，因?yàn)樵谀c(diǎn)附近粘溫曲線(xiàn)很陡，所以原油的經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度一般要高于凝固點(diǎn)。隨熱處理?xiàng)l件不同，含蠟原油的粘溫特性及凝點(diǎn)都會(huì)隨之變得不同，所以最優(yōu)熱處理?xiàng)l件及經(jīng)濟(jì)比較是確定進(jìn)出站溫 度必須考慮的因素。 綜合上述中的考慮，同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初步確定的進(jìn)站溫度為 Tz =36℃。 (3) 平均溫度 當(dāng)管路中原油的流態(tài)處于紊流光滑區(qū)時(shí)，按平均溫度下的油流粘度來(lái)計(jì)算站間摩阻。計(jì)算平均溫度時(shí)采用以下的公式： ZRpj TTT 3231 ?? 式中 pjT — 平均油溫，℃； RT 、 ZT — 加熱站的出站、進(jìn)站溫度，℃。 其他參數(shù)的選擇 工作日 一年的工作天數(shù)為 350 天。 油品密度 根據(jù) 20℃時(shí)油品的密度按下式換算成計(jì)算溫度下的密度： ）（ 2020 ??? tt ??? 式中 20,??t — 分別為溫度為 t ℃和 20 ℃下的密度 ζ — 溫度系數(shù)， 201 .8 2 5 0 .0 0 1 3 1 5???? 粘溫方程 lo g 2 .3 6 2 0 .0 1 5 3uT?? 總傳熱系數(shù) K 管道傳熱有兩部分： (1) 管壁、瀝青防腐層的熱傳導(dǎo) (2) 管外壁周?chē)寥赖膫鳠? ( 1 )1 1 2