顺序输送管道的混油ppt课件
顺序输送
4、成品油管道的相邻批次油品之间必然产生混油，混油段 的跟踪和混油的控制是成品油管道的关键技术，混油处 理、贬值存在经济损失。
5、与原油管道相比，其首、末站，分输、注入站需要的罐 容大、数量多，需要有足够容量的油罐进行油品收、发 油作业；末站除了油品的收发油作业外，还要考虑油品 的调和、混油的储存和处理。
三、循环次数和罐容的优化设计
一般来说，若一条管道顺序输送m种油品，其输送顺序如下：
1, 2, 3, ,m1, m, m 1, , 3， 2，1，2，3
一个循环
在一个循环中，只有第一种油品和第m种油品只输一次，其 余油品均输两次。若每种油品在一个循环内输送的时间分别 为t1 , 2t2 , 2t3 , … , tm，则循环周期为：
若管线共有r个分输站，同样各分输站需设置的储存第一 种油品的储罐总容量应为：
r
r
V1i q1i (T t1)
i 1
i 1
式中：V1i──第i个分输站需设置的第一种油品的储罐容量； q1i ──第i个分输站第一种油品的单位时间分油量。
假设输送m种油品，为协调各种油品供、销、运之间的不 平衡，输油管道全线需设置的储罐总容量分别为：
成品油输送的特点是种类多、批量（Batch）小。若每一 种油品都建一条管线，必然是要建多条小口径的管线。若 顺序输送这些油品，则只需建一条大口径的管线。
例如：汽、煤、柴三种油品，输量分别为100、40、110万 吨/年，若用三条管线输送，所需口径分别为DN200、150、 200。若采用顺序输送，则只需一条口径为φ325的管线。 后者与前者相比，所需的投资和经营费用都要节省一半以 上，经济效益十分明显，故国内外成品油管线广泛采用顺 序输送的方法。
① 使性质相近的两种油品相邻。 ② 油品互相不产生有害影响。如润滑油与汽油一般不能在
顺序输送
第六章 顺序输送
6.3 混油 运行参数的调节 在保证混油量最少的前提下，经济运行。避免大节流与 泵的频繁切换。
第六章 顺序输送
6.3 混油 界面检测技术 油品特性的千差万别，一种检测方法往往难以精 确地测定所有界面，一旦发生误差，将造成事故和经 济损失，因此对输送多种油品的管道采用多种手段联 合检测是有必要的。 加拿大的省际管道，采用颜色观察、荧光度、含 硫物、振动式密度计、声速界面检测仪和不间断比色 仪，同时通过SCADA系统收集流量、压力，温度、密 度、泵工况等信息，由中央控制室进行监控。可提供 批量位置，大概的到达时间（±l min）。
第六章 顺序输送
6.3 混油 加拿大的省际管道，采用颜色观察、荧光度、含硫物、 振动式密度计、声速界面检测仪和不间断比色仪，同 时通过SCADA系统收集流量、压力，温度、密度、泵 工况等信息，由中央控制室进行监控。可提供批量位 置，大概的到达时间（±lmin）。
第六章 顺序输送
6.3 混油 每次循环混油的贬值损失：
A = ∑ai
1 i=
n
ai ：第i个混油段的混油贬值损失
第六章 顺序输送
6.3 混油 建造、管理和混油贬值的总费用：
S = (JE + G)(V +VH ) + NA
J 单位有效容积储罐的建造费用 E 投资的年回收系数 G 单位有效容积储罐的经营费用
i=1
m
τ
N
τi
N
) + ∑∑qisj (
i=1 j=1
m L
τ
N
τi
N
) + ∑∑qisk (
i=1 k=1
m n
τ
N
τi
60油品的顺序输送
油品的顺序输送油品顺序输送是指在一条管道内，按照一定的批量和次序，连续地输送不同种类的油品。
油品顺序输送的主要特点是由于经常性地变换输油品种，所以在两种油品交替时，在接触界面处将产生一段混油。
混油产生的因素有两个：一是由于在管道横截面上液流沿径向流速分布不均匀，使后边的油品呈楔形进入前面的油品中；二是由于管道内液体的紊流扩散作用。
1.混油的浓度检测为了指导顺序输送管道的运行管理，需要对两种油品交替过程中的混油情况进行检测。
目前常用的混油浓度检测方法有密度检测法、超声波检测法、记号检测法等。
密度检测法是利用混合油品的密度与各组分油品的密度、浓度之间存在线性叠加关系的原理进行的。
此法是在管道沿线安装能自动连续测量油品密度的检测仪表，通过连续检测混油密度的变化来检测混油浓度的变化。
在常温条件下，油品的密度越大，声波在油品中的传播速度就越快。
混油浓度的超声波检测法就是根据这一原理，在管道沿线安装超声波检测仪表，通过连续测量声波通过管道的时间确定管内油流的密度，从而检测混油的浓度。
记号检测法是先将荧光材料、化学惰性气体等具有标识功能的物质溶解在与输送油品性质相近的有机溶剂中，制成标识溶液。
使用时，在管道起点两种油品的初始接触区加人少量的标识溶液，该标识溶液随油流一起流动，并沿轴向扩散，在管道沿线检测油流中标识物质的浓度分布，即可确定混油段和混油界面。
2.混油的含水率监测在混油运输过程中，对油品含水率进行持续监测，具有以下几方面的意义：实时掌握油品状态：通过在线监测混油前后油品的含水率，可以及时了解油品在输送过程中的状态变化，为后续的处理和决策提供数据支持，如是否需要采取额外的处理措施来去除水分，以及是否需要调整运输计划等；优化运输计划：根据含水率的检测结果，可以制定更为合理的运输计划，如选择合适的输送速度、温度等参数，以确保油品在输送过程中的安全和稳定；预防设备损坏：水分对输油管道和相关设备具有潜在的腐蚀性。
顺序输送管道中混油的机理分析与处理方法
顺序输送管道中混油的机理分析与处理方法顺序输送管道中混油的机理分析与处理方法顺序输送方法可使长输管道最大限度的满负荷运行,增加管道企业的经济效益,减轻其他运输方式(铁路、公路)的运输负荷,但在顺序输送的管道中,当2种油品交替时,在接触区会形成一段混油。
混油的形成造成了一定的油品损失,因此,有必要对顺序输送管道在输油过程中产生混油的机理、混油量计算和混油处理的方法等方面作一些探讨和研究。
1 混油分析1.1 混油产生机理对流—扩散混油机理是混油产生的主要机理。
2种油品在管内交替时,产生混油的因素主要包括:①管道横截面沿径向流速分布不均匀,导致后行油品呈楔形进入前行油品中;②管内流体沿管道径向、轴向造成紊流扩散作用。
层流流动下,管道横截面上流速的分布不均匀是造成混油的主要原因,这种混油量可能达到管道总容积的若干倍。
紊流流动下,沿管道截面的速度分布比层流均匀,由于激烈的紊流扰动,使混油各截面上的油品浓度较为均匀,观察不到楔形油头的存在。
当雷诺数超过某一数值时,层流边层的厚度极薄,紊流核心部分几乎占有整个管道截面,这时紊流速度场局部流速不均匀、紊流脉动以及在浓度差推动下沿管长方向的分子扩散是造成混油的主要原因。
混油产生的其他机理包括:①当切换油罐时,在管汇系统中形成2种不同油品的初始混油,这些混油将进入管道干线,油品的油罐切换时间越长,初始混油区越长;②一些所谓的“死区”(铸造闸阀的上腔、垫圈、过滤器、三通、汇管、备用泵等)对在罐区管汇中形成的混油体积产生相当大的影响,前面流动的油品滞留在这些地方,再被后面的油品冲走。
干线中的一些盲肠式支管、旁通管、垫片、机械隔离器及刮蜡器的收发筒等也能促使混油形成;③在顺序输送原油和成品油的管道上可能存在自流段。
雷诺数是影响混油的决定因素,此外还有油品性质、初始混油量、流速变化、输送距离和停输等影响因素。
1.2 混油长度的计算混油量所占据的管段长度称为混油长度。
目前国内外对成品油顺序输送产生的混油长度进行了大量的研究,但由于混油机理的复杂性和管道本身的特殊性,至今还没有一个公认的与实际完全吻合的计算公式。
6.2顺序输送管道的混油
输油管道设计与管理
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混油段内的任意截面上，A、B油都有一定的浓度。A、B油 的浓度随截面位置而不同，但在每个截面上都有KA+KB=1 。 ③t3>t2时刻，起始接触面移动到(t3-t1)V的位置。这时的混油长 度为2l2。与t2时刻的混油浓度曲线相比，可知混油段内某个 截面上的混油浓度还随时间变化，且随 t↑l↑，混油浓度曲线 变平。
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输油管道设计与管理
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二、纵向紊流扩散混油理论
1、基本概念 (1) 起始接触面： 设管内原来输送 A油，在t=t1时刻开始输入 B油。在该瞬间， A、B 油在起点截面相接触。由于流速分布不均，实际接 触面不是平面，为了讨论方便，我们假设 A、B 油的接触 面为一垂直于管道轴线的平面。 ①定义： A、B两种油品开始接触时的垂直于管轴的平面称 为起始接触面 。 ②性质：起始接触面具有如下性质： a、在该面上A、B两种油各占一半，用体积浓度表示 即为：KA=KB=0.5
① t1时刻，两种油品刚开始接触，混油段长度为0，起始接触 面O处，KA=KB=0.5，截面O右边：KA=1，KB=0
KB=1 KA=0
KA=KB=0 .5
KA=1 KB=0
t1
B油
O
A油
输送方向
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② t2 >t1 时刻，起始接触面O移动了V(t2-t1) 的距离。形成了长 为 2l1 的混油段，起始接触面把混油段分为左右两部分：
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输油管道设计与管理
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例如，前苏联的古比雪夫 -- 勃良斯克成品油管道的斯大里诺伊柯 思--勃良斯克管段(该管段有一定的高差)，停输几个小时形成的混 油比停输前连续输送9昼夜形成的混油量多约1倍。 停输时混油的增加量与停输时间、沿线地形、油品密度差有关。 在对兰成渝成品油管道投产以来的停输情况和重庆末站分输的混 油量进行跟踪研究表明，该管道的停输时间对混油量增加的影响 不如停输时界面所处位置的影响大。其原因是兰成渝管道的前面
顺序输送工艺
四、混油的切割与处理
1. 混油的切割
成品油顺序输送管道，一般在管道终点对输送 产生的混油进行接收和处理。顺序输送时，需要根 据纯净油品中允许另外一种油品混入的浓度和纯净 油品油罐的容量，计算一种油品允许混入另一种油 品的量，从而确定管道终点混油段的切割浓度，倒 换油罐，并对混油量进行分段处理。
纯油品中允许掺入的混油浓度（1）
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➢ 在工艺设计上采取“从泵到泵”的工艺流程，而 不是采取“从罐到罐”和“旁接罐”工艺流程， 可以减少在中间泵站油罐的混油。
➢ 在设计上，应尽量不用变径和复管，尽可能减少 支盲管 。
改进工艺设计：
➢ 在设计上，应采取措施消除翻越点。因为翻越点 后，自流管线将会出现不满流，流速增加，将使 混油量增加。
➢ 混油回掺：即在管线末站采用把混油按比例掺和到 纯油中的方法来处理混油。例如，把富含A油的混 油掺混到纯净的A油中，把富含B油的混油掺混到 纯净的B油中。
2、混油的处理
➢ 分馏：可以运输至最近的炼油厂加工处理 ， 也可以在成品油管道的末站设常压分馏装置， 把混油分馏成汽油和柴油部分。
五、混油的影响因素及控制方法
某种纯净油品是否允许混入另一种油品，允许混 入的浓度大小，取决于两种油品的性质和油品质量指 标的潜力。 如果已知A油中允许混入的B油浓度（用KByA表
示）和A油罐的实际容量VGA，则A油罐中允许混 入的B油量VB可由下式计算:
VB=VgA*KByA
纯油品中允许掺入的混油浓度（2）
同样，如已知B油中允许混入的A油浓度（用KAyB 表示）和B油罐的实际容量VgB，则B油罐中允许混 入的A油量VA可用下式计算:
VA=VgB*KAyB
混油回掺
混油回掺讲义1、混油的产生：顺序输送工艺规定，当成品油管道首站更换油品时不能停输。
所以当切换油罐时，在管汇系统中形成两种不同油品的初始混油，这些混油将进入管道干线，油品的油罐切换时间越长，初始混油区也就越长。
液层间的流速不同是造成混油的主要原因，顺序输送管道运行时，一般应控制在紊流状态下运行。
（当雷诺数大于5×104时，相对混油量随雷诺数改变）油品混合的对流---扩散机理和其他混油机理（所谓的死区、干线中心、盲肠式支管、旁通管等等）。
2、混油量计算管道终点的混油量与所讨论的混油段的浓度范围有关。
混油量所占据的管段长度称混油长度。
管道终点的混油量（混油长度）是个条件性的参数。
预先确定的混油头，混油尾的切割浓度范围不同，管道终点产生的待处理的混油量也就不同。
①混油量的理论计算公式混油量（V h）=管道输送量×（t1– t2）t1：混油头到达管道终点截面的时间t2：混油段尾通过管道终点的时间*混油的多少与管内流动状态、管径和混油界面所经过的管道长度有关。
②混油量的经验公式*雷诺数越小，层流边层越厚，固流速分布不匀所增加的混油量就越多。
由于层流边层内流量不多，它主要影响对称浓度范围较宽的混油段的混油量，对较窄的浓度范围的混油量影响不大。
3、混油影响因素①雷诺数的影响②输送次序对混油量的影响在操作条件完全相同的情况下，输送次序不同，产生的混油量亦补同。
一般规律：油品交替时，粘度序小的油品顶粘度较大的油品产生的混油量大于交替次序相反时的混油量。
（混油量大10%-15%）③管道首站初始混油量的影响流程、切换时间管道长度、流速、等因素。
④中间泵站对混油量的影响混油长度有所增加⑤停输对混油量的影响停输时，管内液体的紊流脉动消失了，被输送液体之间的密度差成为产生混油的主要原因。
4、混油切割与处理成品油顺序输送管道，一般在管道终点对输送产生的混油进行接收和处理。
一、纯净油品中允许的混油浓度某种纯净油品是否允许混入另一种油品，允许混入的浓度大小，取决于两种油品的性质和油品质量指标的潜力。
顺序输送管道混油
混油有两种
初 始混 油
①
泵
站
内
的
混
油泵死
油 的
段 搅
的 拌
混 混
油 油
② 沿 程 混 油 ： 油 品 交 界面 处 的 混 油
一般来说，泵站内的混油不好计算，而且如果操作管理
得当，站内混油所占比例很小，因此一般不作详细计算。 下面我们主要讨论在油品交界面处引起的沿程混油。
输油管道设计与管理
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2、密度差引起的混油
由于两种油品的密度不同，会引起管内的自然对流，从 而加大混油量。表现在两个方面：
①在流速不均而造成的混油界面上，由于两种油品的密 度不同，引起自然对流，重的下沉，轻的上浮，增加 了混油量。
②在地形起伏的管段上，当混油段处于上下坡时，由于 密度差的作用（重油在上面、轻油在下面）也会形成 自然对流，加大混油，此时管线停输则混油量更大。
(3) 雷诺数Re：Re越大，混油量越小。
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输油管道设计与管理
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2、影响混油量的其它因素
不同油品在长Βιβλιοθήκη 管道顺序输送过程中，除了已分析过的对沿 程混油的影响因素以外，影响因素还有：
(1) 停输混油 在顺序输送管道发生停输的情况下，相邻油品密度的差异 可大大增加混油量，特别是线路起伏、高密度油品处于斜 坡的上方、低密度油品处于斜坡的下方时更是如此。因所 输油品之间的密度差，较轻的油品上浮，较重的油品下沉 ，这会导致混油长度显著增加。
(2) 具有良好的弹性变形特性，能很好地克服管内变径、管接头、 弯头等的扰动。
(3) 对管内的机械杂质、沉积物携带作用强。 (4) 凝胶体具有较强的非牛顿特性，在管内能始终作为一个整体塞
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混油段内的任意截面上， A、B油都有一定的浓度。A、B油 的浓度随截面位置而不同，但在每个截面上都有KA+KB=1 。 ③t3>t2时刻，起始接触面移动到(t3-t1)V的位置。这时的混油长 度为2l2。与t2时刻的混油浓度曲线相比，可知混油段内某个 截面上的混油浓度还随时间变化，且随 t↑l↑，混油浓度曲线 变平。
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2、密度差引起的混油 由于两种油品的密度不同，会引起管内的自然对流，从 而加大混油量。表现在两个方面：
①在流速不均而造成的混油界面上，由于两种油品的密 度不同，引起自然对流，重的下沉，轻的上浮，增加 了混油量。
②在地形起伏的管段上，当混油段处于上下坡时，由于 密度差的作用（重油在上面、轻油在下面）也会形成 自然对流，加大混油，此时管线停输则混油量更大。
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3、扩散混油 在两种油品的交界面处，两种油品的浓度是不同的。若将前 后两种油品分别称为A油和B油，则在A油中A油的浓度要大 于B油中A油的浓度，使A油分子由浓度高的A油方面向浓度 低的B油方面扩散，而B油则由B油方面向A油方面扩散，这 样便形成了扩散混油。 一般情况下，紊流时，扩散混油是主要的；层流时，流速 分布不均，形成 楔形油头造成的混油是主要的；正常运行 时密度差引起的混油要小得多，可以忽略不计。 对于长距离顺序输送管道，一般都在紊流区工作，主要是 扩散混油。
2018/10/23
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二、纵向紊流扩散混油理论
1、基本概念 (1) 起始接触面： 设管内原来输送 A油，在t=t1时刻开始输入 B油。在该瞬间， A、B油在起点截面相接触。由于流速分布不均，实际接触 面不是平面，为了讨论方便，我们假设A、B油的接触面为 一垂直于管道轴线的平面。 ①定义： A、B 两种油品开始接触时的垂直于管轴的平面称 为起始接触面 。 ②性质：起始接触面具有如下性质： a、在该面上A、B两种油各占一半，用体积浓度表示 即为：KA=KB=0.5
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b、起始接触面以平均流速V向前移动。在 t1时刻它在管线 起点，t2时刻，它在距起点截面为V( t 2- t1 ) 的地方。 起始接触面与起点截面是不同的。起点截面是静止不 注意： 动的。而起始接触面以速度 V前进，仅在t=t1时刻两面 才是重合的。 (2) 混油段：既含有A油又含有B油的段落。在混油段内，A油 的浓度由1变为0，B油的浓度由0变为1。 (3) 混油量：混油段内所含的油品体积称为混油量。 (4) 混油长度：混油段所占的管段长度称为混油长度。
2018/10/23
层流：
输油管道设计与管理
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紊流 ： B油 A油
在紊流核心部分，流速分布趋于均匀，Umax≈ (1.18~1.25)V， 仅在管壁处的层流边层内存在较大的流速梯度，而无明显 的楔形油头存在，所以紊流时混油量比层流时小得多。随 着流量的增大，Re↑, 混油量↓，一般情况下，Re>104时混 油量仅占管道总容积的0.5～1％。
2018/10/23
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2、混油段的形成过程：
在起始接触面处，A、B两种油品直接接触，产生混油。随着B油的流入， 起始接触面向前移动，混油段逐渐增大。为了便于分析计算，我们选择一 个移动的坐标系K－x座标系，移动速度为V，坐标原点位于起始接触面上， 纵坐标表示油品浓度，横坐标为某截面到起始接触面的距离，这样纵坐标 轴（即起始接触面）将混油段分为左右两部分。
2018/10/23
输油管道设计与管理
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三、 影响混油量的因素
1、影响混油量的主要因素：
根据混油量的计算公式，影响混油量的主要因素有： (1) 管内径D：管径越大，混油量越大； (2) 管长L：管道越长，混油量越大； (3) 雷诺数Re：Re越大，混油量越小。
2018/10/23
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KA=KB=0 .5
t2
B油
KB l1
O
KA l1
A油
输送方向
0 0.5，K B： 1 0.5 在起始接触面左边：x<0, K A：
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在起始接触面上：x=0， K A K B 0.5 在起始接触面右边：x>0, K A： 0.5 1，K B： 0.5 0
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KA=KB=0 .5
t3
B油
KB
l2
O
l2
KA
A油
输送方向
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扩散混油的基本特点： (1) 随时间的延长，混油段变长，起始接触面(x=0)上始 终有KA=KB=0.5，任意截面上：KA+KB=1 (2) 在某时刻t，混油段内B油(或A油)的浓度是x的函数， KB=f(x) (3) 在某一截面处，混油段内B油(或A油)的浓度随时间 而变化，KB=φ (t) (4) 混油段内混油浓度是x和t的函数 ，KB= ψ(x, t)
① t1时刻，两种油品刚开始接触，混油段长度为0，起始接触 面O处，KA=KB=0.5，截面O右边：KA=1，KB=0
KB=1 KA=0
KA=KB=0 .5
KA=1 KB=0
t1
B油
O
A油
输送方向
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② t2 >t1 时刻，起始接触面O移动了V(t2-t1) 的距离。形成了长 为 2l1 的混油段，起始接触面把混油段分为左右两部分：
顺序输送管道的 混油
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输油管道设计与管理
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一、沿程混油机理
1、流速分布不均引起的几何混油
油品在管内流动时，存在着流速分布。流速分布对混油影响很大，流态 不同，管内流速分布不同，对混油的影响也不同。 管内流速分布呈抛物线型，且Umax=2V 。 在两种油品接触处管中心附近的流速大， B油 A油 后面的油品进入前面的油品中，在管壁处， 流速较慢的前行油品又会落后在后面的油 品中，就在管内形成楔形油头。 随着流动距离的增加，混油段会越来越长，混油量相当大，可达 (3 ～ 4)Vg(Vg为管道总容积)。因此顺序输送的管道在两种油品交替时应避免 在层流下工作，无法避免时，应在两种油品交界面处加隔离装置减少混 油。