【正文】 平滑區(qū)時： 當ReRej，處于陡斜區(qū)時： 式中 C———混油長度，m； L———管道長度，m； D———管道內徑，m； Re———管道雷諾數(shù)； e———自然對數(shù)的指數(shù)，e=其假設與規(guī)定為：1　 混油運動粘度采用以下經(jīng)驗公式計算，并由此粘度計算雷諾數(shù)；其中，vA、vB———前行和后行油品在輸送溫度下的運動粘度，㎡/s；v———混油的計算粘度，㎡/s。2　 不考慮輸送順序對混油的影響。而實際情況下，通常是存在初始混油的，即切換時油品密度的變化對混油將產(chǎn)生較大的影響，另外，地形的高差變化也會對混油的產(chǎn)生帶來一定的影響。在Austin—palfrey經(jīng)驗公式中，為簡化計算，在混油的產(chǎn)生上，忽略了初始混油帶來的影響，而這一影響將在混油計算結果得出后加以修正。3　 根據(jù)對稱濃度條件，把前行油品99%—1%范圍內混油長度定義為混油段的長度。本設計中分別將汽油、航煤、柴油編號為A、B、C。（1） 油品之間的混油的運動粘度計算1　 A、B油品之間混油的運動粘度 主管中油品的混油的運動粘度由公式 可得：從中解得： vAB=106 ㎡/sA、 B混油雷諾數(shù)： 2　 B、C油品之間混油的運動粘度從中解得： vAB=106 ㎡/sB、C混油雷諾數(shù) 本設計中，主管的，副管的臨界雷諾數(shù)：，前面計算的所輸各種油品的混油雷諾數(shù)均高于該臨界雷諾，所以出于平滑區(qū)。（2) 油品之間的混油長度的計算在前面的假設中提到，在Austin—palfrey經(jīng)驗公式中我們忽略了初始混油的影響，故在計算結果得到結果后，根據(jù)經(jīng)驗考慮初始混油和地勢落差對混油的影響。A、 B兩油品界面之間的混油段長度為： 根據(jù)經(jīng)驗考慮初始初始混油和地勢落差對混油的影響，則 ==B、C兩油界面之間的混油段長度 根據(jù)經(jīng)驗考慮初始混油和地勢落差對混油的影響，則 ==（3） 本設計中一個循環(huán)中的混油長度 VPH=2（+）= 最優(yōu)循環(huán)次數(shù)計入基建投資費用的總損失費用最小的最優(yōu)循環(huán)次數(shù)； 式中 JZ———單位有效容積儲罐的建設費用，元； E———石油工業(yè)規(guī)定的投資年回收系數(shù)1/a； G———單位有效容積儲罐的經(jīng)營費用，元； A———每次循環(huán)混油的貶值損失，元； VPCM———一個循環(huán)中的混油體積，m3。A的計算如下（以下兩種油品為例）： 式中 VPBKAgBpA———混入B油罐中的A油重量； VPAKBgApB———混入A油罐中的B油重量； △S———A油與B油的差價； 2———一次循環(huán)中兩種油品有兩次接觸，即兩次混油。查資料可得： KAgB=2% KBgA=1% KAgC=5% KBgC=3% KCgA=1%混入A油罐中的B油重量： VPAKBgApB=400001%=混入B油罐中的C油重量： VPBKCgBpC=160001%=混入B油罐中的A油重量： VPCKBgCpB=240003%=混入B油罐中的A油重量： VPBKAgBpA=160002%= 查資料可得汽油：5700元/噸，航煤：5400元/噸，柴油5200元/噸混油損失： A=2[(57005400)()+(54005200)()]=23040元 經(jīng)過調研，本設計中，JZ=600元/m179。；E=；G=179。，所以本設計中的最優(yōu)循環(huán)次數(shù)： 全線首、末站所需建的最優(yōu)儲罐總容量 式中 VOP———全線最優(yōu)總罐容，m179。所以 首站、末站分別需要建設的儲罐容積分別為： 首站、末站分配給三種油品的罐容分別為： 可選擇4個60000m179。儲罐 可選擇4個10000m179。的儲罐 可選擇4個20000m179。的儲罐。 最優(yōu)循環(huán)周期 最優(yōu)循環(huán)周期可由 得出。式中 NOP———最優(yōu)循環(huán)次數(shù)。 D———輸油管每年的工作時間，本設計取350D 將數(shù)據(jù)代入公式可得： 循環(huán)周期內各種油品的輸送時間 由公式 可算出各種油品的輸送時間。式中 Di———每年輸送第p種油品的時間，d； NOP———最優(yōu)循環(huán)次數(shù)。 所以一個循環(huán)中輸送汽油、航煤、柴油三種油品的時間分別為： 混油切割方案以及混油虧損 湍流擴散系數(shù)；亞伯隆斯基—希茲基洛夫公式： 式中 VRj——兩種相互交替油品運動粘度的算術平均值，㎡/s ReRj———按VRj計算的雷諾數(shù)。 本設計中，汽油與航煤、航煤與柴油混油的湍流擴散系數(shù)分別為： 管道總容積： 令A、B、C為汽油、航煤、柴油的編號。汽、煤混油界面：貝克萊數(shù)： 系數(shù)： 根據(jù)KBgA=1%，ξA=，查圖可得： Z2= KAt2=%根據(jù)KAgB=2%，ξB=，查圖可得： Z3= KAt3=92% 此時KAt3 KAt2,混油可以分為兩段。因汽油價格高于航煤，為減小混油的貶值損失，應選擇分割濃度KAt=92%，即在保證汽油質量的前提下較多的混油進入汽油罐。此時，應將K汽=100%~%的混油切入汽油罐，而K汽=0%~%的混油切入航煤罐。 同理可得B、C混油界面上ξB=285，ξC=469，查表可得KAt2=1%， KAt3=98%。 此時KAt3 KAt2, 混油可以分為兩段。因航煤價格高于柴油，為減小混油的貶值損失。應選擇分割濃度KAt=98% ，即在保證航煤質量的前提下較多的混油進入航煤罐。此時應將K煤 =100%~1%的混油切入航煤罐，而K煤=0%~1%的混油切入柴油罐。 混油處理 成品油順序輸送產(chǎn)生的混油是一種不合格的油品，不能作為成品油出售，只有經(jīng)過處理合格后才能出售。采取合理的混油處理方法是提高成品油順序輸送管道經(jīng)濟效益的重要因素之一。目前，國內外絕大多數(shù)成品油順序輸送管道混油處理主要有摻混法、拔頭處理法等，也可以將兩種方法結合使用。（1）摻混法混油摻混法是將混油按一定的比例摻混到純凈油中，摻混后的油品應滿足國標的各項指標要求，不同油品摻混混油時所控制的質量指標不同。使用摻混法的前提條件是，所輸成品油的質量指標在從煉廠出廠時必須留有一定余量(質量潛力)。為了盡可能地摻混混油，在混油到達末站后通常是將混油按50%切割，分長兩部分，前部分富含A油，后部分富含B油，分別切入兩個不同的混油罐中，然后通過摻混泵按比例將富含A油的混油(體積為VA}摻混到純凈的A油中，把富含B油的混油(體積為VB)摻混到純凈的B油中。對于富含B油的混油VB中含有A油的量VB－A，可按濃度沿混油區(qū)長度變化的近似線性關系公式計算，即VB－A為VB的25%(體積百分比)。同理，在富含A油的混油VA中含有B油的量VA－B也為25%。 按照這個方法，可以求出準備往任意油品i中摻入i－1油品的量及i+1油品的量。 式中 ——一個批次中摻入i油中的i+1油的體積； ——在i油與(i+1)油形成的一個混油段中準備摻入i油中的混油體積。 式中 ———個批次中摻入i油中的i1油的體積； ——在i油與住1)油形成的一個混油段中準備摻入i油中的混油體積。混油的摻混量必須控制在質量潛力允許的指標范圍內。汽油中摻柴油主要控制汽油的終餾點(干點)，柴油中摻汽油主要控制柴油的閃點，兩種汽油主要控制其辛烷值。摻混后再對該罐中調和后的油品進行化驗，合格后供用戶使用。該方法適用于所輸油品種類較少、沿途分輸量較小的管道。該方法的主要優(yōu)點是建造摻混系統(tǒng)投資比建造一套混油煉制裝置投資少得多，流程改造容易，操作簡單。如果條件許可，可處理部分或全部混油缺點是用混油摻混的成品油盡管當時各項指標均符合要求，但如果是長期儲存，油品的安定性可能要受到影響。不同油品在同一油罐中靜置時可能還會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，同時使用該方法時必須滿足以下幾項條件:a、進入本站的成品油有較大的質量潛力。b、終點的儲罐容量較大，有充分的油量來調整因混油頭、尾的切入對油品造成的質量影響。c、具備專用的設備保證混油與成品油充分混合。（2）常減壓法混油是由多種不同分子量的碳氫化合物組成的混合物，可以通過常減壓蒸餾的方式將混油重新分離。一般是在末站建混油拔頭處理裝置，按照既定的工藝將混油分離。這種方法的主要優(yōu)點是除能有效地除去輕質成品油中含有的較重組分，使相混的兩種成品油分離，還能有效地除去硫以及帶色物質(成品油通過原油輸送管道時極易混入硫及帶色物質)。除精加工石油產(chǎn)品外，蒸餾方法是唯一的商業(yè)性工業(yè)處理方法，目前廣泛應用在混輸界面混油的處理中。該方法的缺點是操作費用相對較高，處理加工過程復雜。（3）金屬氧化物處理法該方法主要應用在混入了原油的油品處理中。更準確地說，這種方法主要用于除去油品中混入的硫化物，是可以作為一種獨立應用的工藝方法。 使用金屬氧化物處理的優(yōu)點是簡單易行，且能處理管輸油品中的硫。缺點是這種方法不能消除與油品混合物有關的顏色，而且由于吸附劑只能除去發(fā)生反應的硫化物，吸附劑效能受到限制。（4）堿處理法 堿處理方法是用苛堿溶液與含硫石油產(chǎn)品相混合除去像汽油、柴油、噴氣燃料油和辛烷值添加劑如MTBE中的元素硫。該方法使用的主要化合物為無機苛堿、水、脂肪族硫醇和任何種類的硫化物。這項專利技術已在加拿大的一條順序輸送原油和成品油管道的一個終點站使用。 該方法的主要優(yōu)點是能有效地除去油品中的元素硫，且比蒸餾處理法成本低。缺點是要提供用于處理的苛堿，不能除去油品在運輸過程中附著的顏色，且還需要獲得專利發(fā)明人的許可。（5）過濾法過濾法通常是同其他處理方法一道除去油品中的混入物，這種方法可能是唯一處理柴油的方法。典型的處理系統(tǒng)是由一系列串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合的過濾筒組成。 該方法的主要優(yōu)點是簡單易行。缺點是由于過濾法僅能除去顆粒物質而不能降低油品中的硫含量或出除去帶色體，故只限于作為一個獨立使用的清潔系統(tǒng)。此外，操作和管理以及過濾元器件的處理費用較高。 需要說明的是，對于油品物性比較接近的混油，例如，不同標號的汽油順序輸送時形成的混油，利用拔頭處理裝置不能將其分離，只能全部降級為低標號的油品，因此會產(chǎn)生一定的降級損失。另外，在考慮混油拔頭處理裝置的處理量時，還要考慮到油品沒有可供摻混的質量潛力，全部混油要作拔頭處理時的混油量。該方法適用于輸送油品種類較多而且沿線分輸量較大的管道。 減少混油的措施 油品交替輸送時，為減少混油應采取的一般措施，綜合歸納如下：（1） 在保證操作要求的前提下，盡量采用簡單的流程。以減少基建投資和混油損失。（2） 合理安排輸油次序，應盡量選擇性質相近的兩種的油品相接處，以減少混油。（3） 順序輸送管道盡量不用副管，因為副管會增加混油，尤其當副管管徑和干管不同時，在干管和副管的匯合處會產(chǎn)生激烈的混油。（4） 在兩種油品交替時，盡量提高輸送流量。管道應在大于臨界雷諾數(shù)的工況下運行。（5） 管道順序輸送時最好不停泵。必須停泵時，應選擇好停泵時機，盡量使混油界面都處于較平坦的地段上，若必須在混油界面處于有較大坡度的地段時停泵，則應使輕油在上，重油在下。（6） 混油偷和混油尾盡量收入大容量的純凈油品的儲罐中，以減少進入混油罐的混油量。結 論 經(jīng)過設計，計算，完成的畢業(yè)設計達到以下的效果： 在查閱相關資料的基礎上并結合所輸油品的性質，制定了一個相對合理的經(jīng)濟流速，以此經(jīng)濟流速為切入點，進而依據(jù)相關規(guī)范公式計算出了一個有依據(jù)的管徑，然后根據(jù)該管徑值結合相關管道規(guī)格，選出了5個標準管徑值。接下來根據(jù)流量選擇泵并組成泵站，并依據(jù)所選泵站的揚程，制定管徑壓力組合并作為進行經(jīng)濟性比較的方案。 通過方案比較法最終確定出最經(jīng)濟合理的成品油順序輸送管道參數(shù)（管徑、壓力、泵型號、泵站數(shù)等）；在此基礎上再進行順序輸送的相關計算：計算一年中每種油品的輸送天數(shù)，設定管道的運行狀況從而確定出沿線的進油、分輸點的注入、輸出量。計算出順序輸送的最優(yōu)循環(huán)次數(shù)；首、末站所需建的油罐容積；計算混油虧損；確定混油的切割方案。 本文根據(jù)設計任務書所給出的原始數(shù)據(jù)，通過相關的工藝計算，得出了下列幾方面的結論:（1）通過各方案的經(jīng)濟性比較，最終確定出經(jīng)濟型最優(yōu)的設計方案；最優(yōu)設計方案為管徑 55工作壓力8MPa、泵站數(shù)：8座。 （2）根據(jù)該管道的工藝參數(shù)，以試算的方式得到了在設計輸量下的最優(yōu)年輸送批次； （3）在此最優(yōu)輸送批次下，結合該管道首末站原有油庫的庫容，給出了需要新建的油罐容量； （4）給出了在最優(yōu)輸送批次下沿線各分輸站的年分輸量。 本設計得到的管道參數(shù)、最優(yōu)輸送批次與實際輸油運行情況基本一致，從而證明了本文提出的計算方法對于進行成品油管道順序輸送的批次優(yōu)化及罐容設計是可行的，其結果也是比較可靠的。