重庆科技学院某原油管道工艺设计.doc
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1、 毕业设计(论文) 题 目 某原油管道工艺设计 院 (系) 石油与天然气工程学院 重庆科技学院本科生毕业设计 摘要 摘要本设计主要内容包括:由经济流速确定经济管径,确定所使用管材,由原油输量确定其热站数和其泵站数,并计算不同布站方式下的运行参数等等,进行经济性比较,对不同的布站方式进行比较,选择出比较经济的布站。此设计管材采用D4010,20号钢管,采用加热密闭式输送流程,先炉后泵的工艺,充分利用设备,全线输油主泵和给油泵均采用串联方式,加热炉采用直接加热的方法。经过热力和和水力计算,两种方案的比较,最终选择更为经济的方案二。方案二选用管道材料选定为GB9711-S315钢材,布站方案是全线两
2、个热站,三个泵站。关键字:原油 输送工艺 经济性 管道运输重庆科技学院本科生毕业设计 ABSTRACT ABSTRACTThe design of the main contents include: economic velocity determined by the diameter of the economy, to determine the use of pipes, the amount determined by the output of crude oil heat pumping stations and their number, and calculate the
3、different modes of distribution stations operating parameters, and so, finally, economic calculations for different ways to 忽略pare cloth stations, choose the more economical distribution station. This design uses D40 10,20 pipe steel pipe; sealed using heat transport processes, the first after the f
4、urnace pump technology, full use of the device, the main oil line pumps are used to pump and in series , using the direct method of heating furnace . And after thermal and hydraulic calculation, 忽略paring the two programs, and ultimately choose a more economical solution two. Option II is selected as
5、 the pipe material selection GB9711-S315 steel, cloth Station program across the board two hot stations, three pumping stations.Keywords:Crude oil;transportation technology;economy;pipeline transportation重庆科技学院本科生毕业设计 目录 目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1原油管道工艺设计的目的的及意义11.2国内外研究现状分析11.3研究目标和研究内容22 工程概况及基本参数42.1
6、工程概况42.2基本参数的选取42.3其他参数的选择62.4摩阻损失72.5确定加热站及泵站数82.6校核计算102.7站内工艺流程的设计112.8主要设备的选择123 20#钢管工艺设计计算143.1经济管径143.2 热力计算与确定热站数153.3水力计算与确定泵站数183.4布站方案213.5各站运行参数223.6其他设备的选取224 GB9711-S315钢管工艺设计计算244.1经济管径244.2热力计算与确定热站数254.3水力计算与确定泵站数284.4布站方案304.5各站运行参数314.6其他设备的选取325 经济效益分析335.1方案一经济效益分析335.2方案二经济效益分析
7、345.3方案经济比较结果356 结 论36参考文献37致谢38附件39重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 1绪论1.1原油管道工艺设计的目的的及意义国内盛产含蜡原油, 据统计, 蜡的质量分数超过 10%的原油几乎占整个产出原油的 90%, 而且大部分原油蜡的质量分数均在 20%以上, 有的甚至高达 40%50%。含蜡原油在地层条件下, 蜡一般溶解在原油中, 随着采出过程中压力、温度的下降和轻质组分的逸出, 蜡逐渐析出, 并在地层、油管、管线中沉积, 给原油的开采和输送带来许多困扰。近年来,尤其是随着我国西气东输一线、二线管道的铺设,管道运输特别是长距离输油管道已经成为原油和成品油最主要的运
8、输方式。长距离大口径油气管道运输,具有输送能力大、能源消耗低、损耗少、成本低、可连续均衡运输、不受气象季节影响、永久性占用土地少和运输安全性高等特点,是公路、铁路、水路、航空运输方式无法替代的第五大运输方式。在五大运输方式中,对于油品及天然气的运输,采用水路运输当前逐渐被认为是最为经济方式,但它要受到地理条件等自然环境的制约及各种人为因素的干扰;公路运输虽然较为灵活,但因其运输量小且运费高,一般用于少量且短途的区域运输;铁路运输成本较高,对于大量的油气运输是不经济的,而且铁路总的运力的有限也使油气的运输量受到限制;航空运输虽然快捷,但因其高昂的运输价格使其只在特殊的情况下偶尔被采用。管道建设的
9、规模大,投资多,对国民经济发展有重大的影响。我国输油管道建设、运营管理已取得不小的成但也面临着不少的问题和挑战绩,。我国东部油区不少已进入了产量递减阶段,需对东部原油管网进行技术改造,确保高粘易凝原油管道在低输量下安全运行,节能降耗;我国石油开发的重点正向西部转移,随着新疆、陕甘宁地区大型油气田的开发,建设西部外输管道的任务已摆在面前。这就给我们提出了更高的要求,因此很有必要对输油管道的设计做比较详尽的了解。此次设计在遵守国家有关规定,通过技术对比选择最优工艺方案,设计中在保证安全运行条件下,尽量节约投资,便于生产操作,并考虑环境保护的要求。1.2国内外研究现状分析 石油是目前世界上最重要的战
10、略能源。1865年美国在宾夕法尼亚州建成世界上第一条原油管道起,油气管道的发展已有近130年的历史了。到目前为止,估计世界各种管道的总长度超过200万公里,其中油气干线的总长度超过150万公里。世界石油管道工业历经400多年的风风雨雨,现已成为民经济的支柱产业,管道技术已经发展成为一门独立的学科和行业。1963年印度建成的纳霍卡蒂亚高哈蒂伯劳尼输油管线, 加热输送工艺第一次在原油管输系统中实施,迄今已发展到包括:加热输送、热处理输送、添加化学剂输送、掺水保温输送及稀释输送等多种输送工艺技术。我国的输油管道始建于20世纪50年代。1958年建成克拉玛依独山子输油管道,这是我国的第一条原油管道。到
11、21世纪初,我国的油气管道已超过2万公里,其中干线原油管道超过1万公里,已形成东北、华北、华东输油管网,西部的西气东输工程正在建设之中,“西油东输”也正在拟议中,在原油运输量中,管道输送的比重近几年骤然上升,已达到80%以上。目前,管道运输已与铁路、公路、水运、航空一起,成为我国的五大运输行业。能耗指标已成为代表当前各生产企业有无竞争力乃至企业生死存亡的最重要的表征之一。低耗、节能、提高管道输送的经济社会效益,是管道运输行业科研攻关的大目标。由于管道输运中普遍存在析蜡、结垢、凝管及堵塞现象,严重影响管道输送能力和效率,因此,所有这些输送工艺研究和应用(包括物理的和化学的方法)的目的旨在解决原油
12、输送过程中存在诸如析蜡、结垢、凝管、堵塞等问题,从宏观效果改善原油的流动特性,尤其是低温状况下的流变特性,从而达到降低能耗,安全输油,提高社会与经济效益之目的。当前,含蜡粘性原油输送工艺研究与实施情况分述如下:(1)加热输送,(2)热处理输送,(3)添加降凝剂、减阻剂输送工艺,(4)稀释输送,(5)低粘液环输送,(6)乳化输送,(7)伴热保温输送工艺(8)水悬浮输送,(9)天然气饱和输送,(10)浆料输送,(11)压力处理输送。除上述中主要输送工艺外,已经研究和正在酝酿研究的输送工艺还有:热裂解,脱蜡,加氢减粘,磁处理,核辐照,界面处理减阻等。但这些工艺普遍存在技术研发难度大,操作复杂,安全性
13、差等不足。1.3研究目标和研究内容 1.3.1研究的目标本次设计的题目是某原油管道的工艺设计,原油管道的投资巨大,需要在长期时间内保持在其经济输量范围内,才有明显的经济效益。所以选择合适的输送管径,合理确定建设规模,选择正确站址,对于节省投资和运行费用,以及安全保障等都是此次研究的目标。 1.3.2研究内容(1)用基础数据确定经济管径。(2)经济管径下的水力和热力计算。(3)主要设备的选型。(4)站址确定及调整和工况校核。(5)对不同方案进行比较,选择经济性好的方案。39重庆科技学院本科生毕业设计 2 工程概况及基本参数2 工程概况及基本参数2.1工程概况 2.1.1线路基本概况本设计依据已给
14、出的管长、任务输量、所输油品的性质、沿线高程和加热方式来设计某原油管道。管线全长335km。管线设计采用密闭输送方式,能够支持长时间的运输任务,外界环境对输油时的影响比较小,油耗少,对环境的危害小,运行能耗少,运费经济低廉。 2.1.2输油站主要工程项目本管线设计的任务输量为500万吨年,设计时考虑经济的因素,采用“热泵合一”的方式。使用的方案为:设立热泵站两座,设立泵站一座,即首站和三号中间站为热泵站,二号中间站为泵站。在设计中管道采用密闭输送方式,有利于减少蒸发损耗,而且流程简单,工程施工中投资少,能更好的利用剩余压力来运输,同时采用“先炉后泵”的加热工艺方案。选用加热炉为直接加热式。 2
15、.1.3管道设计在设计中通过计算选择的管道为外径400mm,壁厚10.0mm,管材为20号钢的管道。2.2基本参数的选取 2.2.1设计依据 输油管道工程设计规范 GB 502532003 油气管道设计与施工 中国石化出版社 油气管道工程 中国石化出版社 输油管道设计与管理 中国石油大学出版社 其它有关法规及技术文件 2.2.2设计原则 (1) 设计中遵守国家有关政策和设计规范,积极采用新的工艺、技术、设备和材料,做到经济合理、安全使用、确保质量; (2) 在做到保护环境的前提下,尽量降低能源消耗,满足管线设计要求的同时,还要充分利用管线的承压能力来减少不必要的损耗; (3) 管道全线采用地下
16、埋设方式。当受到自然条件的限制时,受限地段可以采用地上敷设或者土堤埋设。 2.2.3原始数据 (1) 最大设计输量为500万吨/年; (2) 年最低月平均温度4.2C; (3) 管道中心埋深1.5m; (4) 土壤导热系数1.4w/(mC); (5) 沥青防腐层导热系数0.15w/(mC); (6) 原油物性:20的密度832kg/m;初馏点71;反常点32;凝固点28;热熔0.45千卡/kg;燃油热值4.1810kJ/kg。 (7) 粘温关系: 3642 lg=2.86924-0.026477137T 4271 lg=2.594060-0.02004657T (8) 沿程里程、高程(管道全程
17、335km)数据见表2.1 表2.1 管道纵断面数据桩号1234567891011里程(km)0716286783105124145160173高程(m)48.260.390.8120.9111.5102.392.180.475.657.855.6桩号1213141516171819202122里程(km)182196212235254287295310318324335高程(m)60.271.4106.3135.4141.6160.5157.8120.9110.390.275.3(9)管道沿线月平均气温见表2-2表2-2 管道沿线月平均气温月份123456789101112地温4.24.88
18、.610.515.818.221.722.519.614.87.55.7 2.2.4温度参数的选择(1) 出站油温 在考虑原油出站温度时,因为原油中不可避免的含有一定量的水分,所以加热温度不应该高于水的沸点100,以防止发生沸溢。因为设计采取的加热方式是先炉后泵,所以加热温度不能高于原油的初馏点,避免免影响油泵的吸入。设计的管道防腐绝缘层是采用沥青防腐绝缘层,故输送温度不能高于沥青的耐热程度。同时考虑到管道的热变形等因素,所以加热温度也不宜太高。综合上述中的考虑,初步确定的出站温度为T=65。(2) 进站油温 考虑进站原油温度时主要取决于经济比较。含蜡原油凝点较高时,因为在凝点附近粘温曲线很陡
19、,所以原油的经济进站温度一般要高于凝固点。随热处理条件不同,含蜡原油的粘温特性及凝点都会随之变得不同,所以最优热处理条件及经济比较是确定进出站温度必须考虑的因素。综合上述中的考虑,同时根据经验,初步确定的进站温度为T=36。(3) 平均温度当管路中原油的流态处于紊流光滑区时,按平均温度下的油流粘度来计算站间摩阻。计算平均温度时采用以下的公式:式中 平均油温,; 、加热站的出站、进站温度,。2.3其他参数的选择 2.3.1工作日 一年的工作天数为350天。 2.3.2油品密度 根据20时油品的密度按下式换算成计算温度下的密度: 式中 分别为温度为 和20 下的密度 温度系数, 2.3.3粘温方程
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