中国石油大学(华东)输油管道设计与管理储运课件63

K
g

16 . 7 T 10 32 T s 55
lg
Ts0 Ts
式中 Kg——柴油中允许混入的汽油浓度，％； T10——汽油的10％馏出温度，℃； Ts0——柴油的最低允许闪点，℃； Ts——柴油的实际闪点，℃。
(2)两种汽油掺混时主要控制汽油的辛烷值 牌号较低的汽油往牌号较高的汽油中掺混，掺入牌号 较低汽油的允许体积百分浓度可按下式计算：
B 油罐中允许混入的A 油量为： V A V gB K
AB g
当输送的两种油品一定时，KBgA, KAgB已定。若终点油罐容量 已知，则可由上式计算出允许的混油量VB和VA。根据VB和VA， 结合终点混油浓度计算公式，就可以确定对应于VB和VA的管 路终点截面上的混油浓度，即切割浓度。
必须再一次强调，同一种油品每批油料的“质量潜力” 不同，因此A油罐中允许混入的B油浓度或B油罐中允许 混入A油的浓度要由化验确定。在确定A油罐中允许混入 的B油浓度和B油量以后，需要在管道终点控制进A油罐 的B油量，使流出混油中的B油量不超过A油罐内允许的 混油量VB，这就需要进一步研究管道终点混油浓度与混 油量的关系，以便根据管道终点混油浓度确定油罐的切 换时间。
图6-14表明：从低端的乙烷、 丙烷混合物到高端的燃料油， 其密度和声速之间的关系近似 是线性的。连续测量并记录声 波通过输油管道的时间，就能 确定管内油流的密度，从而分 辨出油流的品种和混油浓度。
综合国内外超声波界面检测器的使用与发展情况，它具有如下特点： (1) 温度和压力自动补偿； (2) 为防止管道内所产生的瞬时压力损坏探头，压力敏感元件使用了固态 型压力传感器； (3) 研制和应用了便于清管器通过管道的传感元件。要使界面检测器能对 瞬时油品变化获满意的响应时间，检测头应直接插入液流中，为便 于隔离球或清管器通过，则必须使用伸缩式探头； (4) 将界面检测器与流量计联合为一台仪器使用。
3、记号型界面检测系统

记号型界面检测系统是先把作为记号的物质溶解在有 机溶剂中制成示踪物，在首站将示踪物注入界面，在 末站检测记号物质即可得知混油段，随界面的变化， 示踪物会扩散开来，在末站的有关仪表上可记录到强 度信号，由此可确定混油头与混油尾。 记号物质可采用色素染料、萤光染料和具有高电子亲 合力的化学惰性气体。由于色素染料放置于某些成品 油中会降低其商品价值，现在一般已不采用色素染料 作为示踪物质。
2、超声波界面检测器
超声波界面检测器用来检测不同流体声速的改变，通过准确地测量超 声脉冲通过液体通道时的速度来实现。流体内的声速取决于其体积弹 性模数B和密度ρ
B C
1/2
液体组分的改变造成声音传播速度变化，每种石油产品都具有各自的声 速特征。此类界面检测器能区分出密度相接近的两种液体的声速，已在 欧洲、亚洲及美国的一些成品油顺序输送管道上使用，经过对硬件和线 路系统的改进后，界面检测系统已能检测到密度差很小的两种汽油的界 面，这就使它的实用性大大提高。
(3) 放射型界面检测系统
该系统具有灵敏度高、便于准确切割油品的优点。但该方 法有放射性污染问题，因此，较大地限制了它的使用。放 射型界面检测系统有两种方式：一种是向管内油流中喷入 放射性示踪剂；另一种是，放射源与检测器均固定在管道 上。美国的盐湖-西北管道公司，多年来一直使用放射性追 踪来检测输油管内不同油品混油段。

(2)气体记号型


这种检测方法是将某种气体作为示踪物质注入管内不同油品界面 之间，然后在分输站使用色谱仪采样分析示踪气体在油品中的浓 度分布即可检测到混油界面。示踪气体要具有高电子亲合力、化 学惰性且无毒。目前，国外研制使用的是SF6，它符合以上要求， 且价格便宜。SF6可以在泵前、也可以在泵后注入管内油品界面 内，注入位置不影响它在油品中的分布状态。 与现示踪气体配套的色谱仪必须能自动连续采样分析，灵敏度高， 且灵敏度与管内油品性能无关，这样才能快速准确地检测油品的 界面。
振动式密度计是将探针型结构的探头装在管道内部，并配备电子仪表系 统。其原理是以振动物体的简谐运动结合牛顿第二定律，进行推理测量。 让一定质量的流体与一弹性物体作用，使其产生简谐运动。探针的振动 周期与浸没它的液体有关，通过测量其振动周期即可检测油品的密度。 兰成渝成品油管道就是在各分输(泵)站进站管线、末站的进站管线上安 装高精度的(可达万分之一)振动式密度计，在线监测管内油品密度的变 化，用于柴油和汽油间的混油界面检测。自动控制系统对在线密度计的 检测结果进行自动分析，准确地判定纯油和混油的切割界面，并按预先 设定的操作程序将纯油和混油分离，完成对混油界面的自动切割。图 6.13为兰成渝管道成都站的密度变化曲线。
常用的汽油和柴油的允许掺混浓度计算公式 管道实际运行中需通过化验来确定各油罐中允许掺混的其 他油品量，但在设计中需要对掺混量作出估算，下面介绍 在管道设计中使用的允许掺混浓度经验公式。
(1) 柴油和汽油相互掺混的计算公式
汽油中掺混柴油的允许浓度常受到汽油的终馏点控制， 可按前苏联的经验公式计算：
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4、光学界面检测系统

利用不同油品对光的折射率不同检测油品界面。兰成渝管道正在 试用美国Kam Controls公司的KAM(OID)界面检测仪。试用表明， 该仪器安装简单，维护方便，且对信号反应灵敏，可以用于两种 汽油之间或其他油品之间的界面检测，该仪器对油品中的杂质非 常敏感。美国科洛尼尔成品油管道也采用了此种仪器来进行界面
第三节 混油界面检测与混油处理 一、混油浓度检测方法
对于多种油品的顺序输送，正确地检测和跟踪混油界面并能 及时进行油品分输和末站混油界面切割，是保证输送油品质 量的关键。有以下方法可以进行油品界面检测。
1、密度计
密度型界面检测系统（简称密度计）是国内外成品油管道顺序输送中最 普遍的方法，有多种形式，如浮筒式、重量式、压差式、振动式、射线
式。它是一种比较直接的检测方法。
能够连续测量的密度型界面检测仪表有很多种，目前国外较多使用的是 浮筒式和振动式。浮筒式密度型界面检测系统一次仪表的主要部件是计
量箱、浮筒、连杆和平衡弹簧。从管线内油品取样，油样连续流入一个
平衡的计量箱，随着油样密度的增加与减少，浮筒即下沉或上升。浮筒 位置与油品密度成比例，压差变送器把一次信号送入记录仪表，由记录 仪表所显示的密度变化可得知混油段的到达位置。

(1) 萤光剂

在顺序输送不同级别的油品之间的混油界面注入某种萤光剂，然后使
用界面检测器即可检测到混油界面。这种萤光剂为某种萤光染料，它
能吸收不可见的紫外光波，并能将紫外光转变为可见光波而反射出来。 萤光染料大多是含苯或杂环并带有共轭双键的化合物。

将一定浓度的萤光剂注入到顺序输送油品的混油段中，油品中萤光剂 的含量与萤光强度成正比。通过萤光界面检测器持续不断地监测管道 中流动油品萤光强度的变化，以检测油品的混油界面。与煤油混合组 成的萤光剂在油品中有很高的溶解度，即使管线停止运行，萤光剂也 会全都分散在油品中，并能准确地确定油品之间的混油段。
KC N (N
2
N 1) N 2(N N 1) (N N 1)N 1
100 %
式中 N——较高牌号汽油在国标中规定的最低辛烷值； N1——较低牌号汽油的实际辛烷值； N2——较高牌号汽油的实际辛烷值。

上面介绍的允许混油浓度计算公式只能用于允许混油浓度 的估算，误差很大，在设计实际管道时，应当采用化验得 到的允许混油浓度。
三、管道终点油罐内的允许混油量
各种油品都有一定的质量指标，如汽油的主要质量指标是辛 烷值，柴油的主要质量指标是十六烷值和凝点。一般来说， 炼厂生产的油品的质量总留有一定的余量，即其实际的质量 指标通常要高于规定的质量指标。如90#汽油的辛烷值可能为 91或92。故可以混入一定量的性质相近的油品而不会影响合 格质量。可以通过化验确定一种油品中允许混入的另一种油 品的浓度。
在管道终点，A油罐中允许混入的B油量取决于两种油品的性 质、油品的质量指标和油罐的容量。两种油品的性质和油品的 质量指标决定了一种油品中允许混入的另一种油品的浓度。
设A 油罐中允许混入的B 油浓度为KBgA，B油罐中允许混入的 A油浓度为KAgB，A、B油罐的容量分别为VgA和VgB，则
A油罐中允许混入的B 油量为： V B V gA K BgA
(2) 电容型界面检测系统 用探测体和管道分别作为电容电池的两极测量电路。管道内 流体的电容变化，由电容电池连续不断地或定时地进行监测， 并自动记录在与时间有关的图表上。通过观察记录，就能相 当准确地了解各流体之间的界面是否已通过或正在通过。石 油及其产品的相对介电常数在1.9～2.5之间，成分不同，其 值变化范围也不同。应用此方法需要对每一种油品先检测出 其介电常数。该设备简单，操作方便，但由于油品密度有微 小的差别都会引起介电常数较大的变化，因此它难于准确地 判断密度方面的变化。

整套检测系统包括：与萤光剂，萤光剂的注入泵和储罐，萤光界 面检测器和具有一组电动计数器的分批跟踪系统。 l 972年，美国的帕兰特逊(Platation)管道公司在一条从北卡罗纳 州的格林斯伯勒到华盛顿的哥伦比亚特区的成品油管线上安装了 这种萤光记号型界面检测系统。实际使用表明，在各种条件下， 示踪剂都能给出明显的信号。在管道较长距离的运行中，示踪剂 无明显滞后，并发现在管道停止运行一周多后，示踪剂在管道内 油品中的分布也不变。我国兰成渝成品油管道对于密度相近的90# 汽油和93#汽油，原设计用添加荧光剂的方法来检测混油界面。由 于管道将来可能要输送航煤，故改采用光学检测法来监测管内90# 汽油和93#汽油的混油界面。
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0 . 753
2 . 8 10 4
式中 Kd——汽油中允许混入的柴油浓度，％； Tg0——汽油终馏点的最高允许值， ℃ ； Tg——汽油实际的终馏点，℃； ρ20——混入柴油的20℃密度，g/cm3。 柴油中掺入汽油后，其闪点与掺入汽油的10％馏出温度 有关。根据汽油的10％馏出温度和柴油的闪点，可以确 定柴油中允许混入的汽油浓度。