油库工艺设计指导书.doc

油库工艺设计指导书（油气储运）一、设计目的石油库是指收发、储存石油及以石油或其他物料为原料，生产加工出的易燃和可燃液体产品的独立设施。石油库的类型按照储存油品的种类分为原油库、成品油库等。油库工艺设计是指在指导老师的指导下，以工程实际为背景，综合应用所学专业知识及相关设计手册资料进行油库设计，使学生掌握油库设计流程和要点，正确地进行油库平面分区布置、管道水/热力计算、各区设备选型和库区内工艺流程设计及相应的设备选型和管道计算，培养学生综合运用专业基础知识解决油库设计中实际问题的能力。二、油库工艺设计内容油库设计通常包括工艺、设备、土建、电气、给排水、供热、自动控制等多个专业，油库工艺设计的主要内容和步骤有：1设计准备工作（1）认真分析设计任务书。对于油库工艺设计，首先要认真分析指导老师下达的任务书，正确领会设计任务书中对工艺提出的要求，分析基础数据及要完成的主要任务。（2）明确所承担的设计任务和主要内容，确定其方法步骤，制定出工作计划。（3）查阅相关资料，了解掌握油库的新技术、设备及工艺应用情况。（4）收集设计所需的国家和行业标准、规范及相关的资料。资料包括外部资料、自然资料和技术经济资料、各类设备技术手册或样本等。2工艺流程设计这一阶段的任务是确定油库工艺流程。要求运用所掌握的各种资料，先做出几种流程方案，根据有关的基本理论进行对比分析，着重评价投资与成本，从中选择出一种技术先进，经济合理，安全可靠的工艺流程，并绘制油库工艺流程图。若毕业设计任务书中已经确定收发油流程，要参照相应标准，按照标准流程完成油库工艺流程设计。3工艺设备选型设计工艺设备选型就是通过工艺计算确定设备具体的规格和型号。油罐、油泵、管线、消防系统等各种定型设备选型涉及水力、强度、热力等计算。计算准确的必要条件是概念要清楚、方法正确、数据齐全可靠，并按规定的步骤进行。4库区布置设计油库库区布置设计包括储油区、油品装卸作业区、辅助生产区、行政生活区的布置设计。进行库区布置设计时要反复、全面考虑，多征求意见。库区布置设计完成之后要绘制油罐区和油品装卸作业区的平面、立面布置图。5管道布置设计管道布置设计的任务是确定油库全部管线、阀件、管件及各种管支座的位置，以满足工艺的要求。设计时应考虑节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。三、油库工艺设计要求油库工艺设计具体要求有：（1）通过理论知识的学习，掌握油库工程设计的主要内容、工艺流程、涉及到的理论、设计方法和设计过程，并通过查阅相关资料，了解、掌握油库毕业设计的相关规范、标准。（2）按照毕业设计任务书的要求，进行油库工程的工艺设计，包括通过库容、主要装卸油设施、水力计算、主要设备的选型、工况校核等，要求设计计算正确、合理。（3）利用计算机绘图软件，进行油库平面图、油库工艺流程图的绘制。要求绘制的图纸正确、规范。（5）编写油库设计说明书。设计说明包括设计依据、设计计算过程、设计计算成果、附录等内容。设计说明应该结构合理、层次清楚、重点突出、文字简练通顺。油库工艺设计计算、图纸绘制及设计说明书的编写，要尽量符合油库工程设计的相关规范和标准。因此，在进行油库工艺设计前，应首先要学习了解国家、石油行业规范与标准的相关要求，如：（1）石油库设计规范 GB 50074（2）建筑设计防火规范GB50016-2014（3）建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005（4）室外给水设计规范 GB 50013-2006（5）室外排水设计规范GB 50014-2006（6）泡沫灭火系统设计规范GB 50151-2010 四、油库工艺设计基本步骤与理论依据（一）总平面布置设计1总平面布置原则2总平面布置说明（1）储油区：储油区位置、油罐选型、灌区防火堤和人行踏步等细节设计说明；（2）装卸区铁路装卸区：作用、设施组成、位置和设计规范的说明；公路装卸区：作用、设施组成、位置等情况的说明；辅助生产区：组成、位置情况的说明；行政管理区：作用、组成、位置等情况说明；库内道路：道路的布置说明。3总平面布置计算说明（1）油库容量的确定 各种油品设计公式 式中，Vs：某种油品的设计容积，m3； G：该种油品的年周转额，t； ：该种油品的密度，t/m3； k：该种油品的周转系数； ：油罐利用系数，轻油=0.95；粘油=0.85 各种油品容积计算结果列表及油罐型号、个数与种类； 油库总库容量、油库定级、油罐参数列表。（2）灌区布置按照油库设计规范，确定各组油罐区的长宽尺寸。（3）防火堤高度的确定防火堤高度比设计高度高0.2m，但不低于1m，不高于2.2m。不同油品防火堤高度的计算：汽油区防火堤高度的确定： 式中，V有效：防火区的有效容油体积，m3； Vmax：油灌区油罐的最大容积，m3； h设计：防火堤的设计高度，m； h实：防火堤的实际高度，m； S有效：油罐区除油罐所占面积后的剩余面积，m2；柴油区和粘油区的防火堤高度设计计算一样，与汽油区防火堤高度设计相比，不同在于V有效=Vmax。（二）油品装卸作业设计1铁路装卸系统设备的选择首先，根据业务量确定每天到库的最多油罐车数 式中，nz：每天到库一次最多油罐车位数； k：收发不均匀系数，一般k=2.5； G：该油品散装铁路收发的计划年周转量，t/a； V：一节油罐车的容积，m3，一般取V=50m3； t：一年中工作日，d； ：该种油品的密度，t/m3。 其次，列表计算各种油品的每日到库最大油罐车位数和计算最大油罐车总数 然后，机车按牵引定数确定最大车位数： 然后，车位数的确定： 最后，铁路作业线的布置 铁路线的布置说明； 铁路作业线的长度计算： 式中，L：铁路作业线的长度，m； L1：作业线起点端（一般自警冲标算起）至第一节油罐车始端的距离，一般取L1=31m； L2：作业线终端车位的末端至车挡的距离，一般取L2=20m； L3：轻、粘油油罐车相距的距离，一般取L3=12m； l：一节油罐车的两端车钩内侧距离，m； n：油品一次到库的最大油罐车总数，若采用双股作业线时，取一次到库最大油罐车数的一半。2公路散装发油设施首先，公路散装鹤管数的确定 式中，n：公路发油鹤管数； G：公路散装某油品的年发油量，t； Q：单支鹤管的工作流量，轻油Q=50m3/h，粘油Q=35m3/h； B：季节不均匀系数，B=1.5-2； k：发油不均匀系数，k=1.5-3； m：油库每年工作天数，d；t：平均每天的工作时数，一般t=7h； ：油品的密度，t/m3。然后，列表计算每种油品的鹤管数3桶装作业设施首先，灌油栓数目的确定 式中，n：灌油栓数； G：年整装发油量，t； q：每日灌油栓每小时的计算生产率，m3/h，轻油q=12m3/h，粘油q=4m3/h； ：不均匀系数，有桶装仓库时=1.1-1.2，无桶装仓库时=1.5-1.8； k：罐油栓的利用系数，k=0.5； m：年工作天数，d；T：平均每天的工作时数，一般T=7h； ：油品的密度，t/m3。列表计算每种油品的灌油栓数。其次，桶装仓库面积 式中，F：桶装仓库面积，m2；n：堆放层数，甲类n=2，乙类n=3，丙类n=4； G：油品每日灌装量，t/d； k：体积充满系数，k=0.6；：利用系数，=0.3； d：油桶卧放时为油桶直径，d=0.56m，油桶立放时为油桶高度，d=0.9m；N：设计存放量，轻油存放2天，粘油存放3天。 ：油品的密度，t/m3。 式中，G：油品日灌装量，t/d； Q：油品年灌装发油量，t； ：不均匀系数，=1.2； m：年工作天数，m=360d。 列表计算各种油品的桶装面积。然后，按油品性质分组，计算各组油品桶装仓库面积。最后，设计灌桶间面积。4油码头泊位数的计算码头上靠泊船只的位置叫做泊位，也叫船位。一座码头可以同时靠泊一艘或多艘船舶，即一座码头可以有一个以上的泊位。（1）泊位计算式中：N 泊位数（整数）；裕量；（根据运输情况考虑）N1 最少泊位数；n 年需要船次数；m 一个泊位年最多靠船次数；P 年装卸量；G 设计船型每船次装卸量；Ty 年工作时间；t1 每船次占用泊位的时间；t 两次停泊时间之间的空档时间。（2）计算数据的确定A年工作时间年工作时间=年工作日X昼夜装卸作业小时。年工作日=365日不利作业日数。不利作业日数是指不利于船舶出入港口、靠泊和装卸作业的日数，其中包括：雾日：有雾不利船舶出入港，折减系数建议取0.7；雷暴日：折减系数建议取0.3；大风日：大风日中，只取其中方向对靠船不利的日数（一般为向岸风）。折减系数建议取0.8；冰封日：须考虑冰冻厚度对航行影响，港口有破冰能力时，建议折减系数取0.1；洪水停航日：洪水期江河水涨流急，可能损坏航标，淹没浅滩码头等，不利航行和停靠，折减系数取1.0；枯水期停航日：折减系数取1.0。B一船次装卸量一船次装卸量=船舶载油量残油量内河船还要考虑枯水期减载量。残油量即每次不能完全卸净的剩余油量。轻油可不考虑，油轮沿途可以加温时，粘油也可不考虑，但对不能加温的油驳等，按实际情况考虑。船舶载油量是指油轮的净载重量。C每船次占用泊位时间一个船次的全过程包括：待泊、靠岸、系缆、输油前的准备、输油及输油后的整理与解缆离岸等，如果是外贸港口，还应包括联检、验舱、制单等，一般应根据同类油轮泊位营运资料分析确定。待泊时间：为了安全，前船离岸开出之后与后船开入系泊之前，泊位必须空出的最小时间间隔，建议取1.02.0h。一般单航道、顶拖靠离等取大值；双航道、自航靠离可取小值；靠岸、系缆时间：船在码头前抛锚、靠岸和系缆时间，按作业便利情况建议取0.51.0h，小船、可自航靠岸的船取小值；大船、需顶拖靠岸的船取大值；输油前准备时间：输油前要进行衔接船岸管路系统、取样、计量、验舱等工作，其中以衔接船岸管路系统花时间最多，一般取0.52h，采用输油臂、输油管径较小的可取小值；排压舱水时间：新建大型油轮（超过20000t级）都设有压舱水舱，不必排压舱水。有时排压舱水和装油可以同时进行，在泊位不紧张时，一般先排后装，因此排压舱水的时间也可不计入输油准备时间内；输油时间：根据岸和船上输油泵的能力、输油管径和长度、油轮载货量确定。输油后的整理时间：主要是检尺、计量、拆卸管系等工作，一般要12h；解缆离岸时间：一般约0.5h。D两次停泊时间之间的空档时间：一般按612h考虑，航程远者取大值；E泊位利用率：一般取0.50.6，最高不超过0.7。（三）工艺流程设计说明1工艺流程说明总论2铁路装卸系统说明 轻油、粘油收发系统说明内容包括设备组成及使用说明3公路装卸系统 该系统由整装和散装两部分，进行设备及其作用说明。（四）工艺流程的水力计算1工艺流程计算过程及原则计算步骤：A、根据业务流量，参考经济流速，选取管径；B、计算管路的摩阻；C、化管道特性曲线；D、按照选泵原则选泵；E、确定泵的安装高度F、进行工况校核。首先，计算数据的选择如：计算温度、粘度、经济流速等2轻油工艺流程的水力计算（1）铁路轻油工艺流程水力计算 A1、业务流量计算 A2、集油管、吸油管及排出管的管径计算 式中，d：计算的管径，m； Q：业务流量，m3/s； V：经济流速，m/s 。 列表计算不同油品的管径和选管型； A3、不同管道的当量长度计算 分别计算鹤管、集油管、吸入管、排除管的长度。 式中，L：某种管道的当量长度，m； Lj：某种管道的实际长度，m； Ld：某种管道上的附件的当量长度，m。 A4、计算不同流量不同油品不同管道的水力摩阻 针对鹤管、集油管、吸入管和排出管，确定流态、选用相关公式计算hf。 列表表示以上计算结果。 A5、储油罐与列车油罐车液位高程差的确定 储油罐的高、中、低油位标高，hH、hM、hL；不同油品结算结果列表表示； 油罐车槽车高、中、低油位标高，hH、hM、hL；不同油品结算结果列表表示； 储油罐-油罐车槽车油位标高差计算（、）； A6、选泵 计算不同流量不同液位下泵的扬程： 列表表示不同油品不同流量不同液位时的泵应该提供的扬程。 按照流量和扬程选泵，根据泵特性曲线选泵的工作流量和扬程。根据泵选电机。 A7、泵安装高度的确定及校核吸入特性 选挥发性强的油品进行设计 首先，泵的安装高度设计 式中，：液面高程差，m； Z2：泵轴中心的标高，m； Z1：吸入油罐液面的标高，m；一般取最低液位； pa：当地大气压，Pa； py：油品在计算温度下的饱和蒸汽压，Pa； ：油品在计算温度下的密度，kg/m3； hy-l：吸入管路摩阻，m； ：油泵样本查得的允许汽蚀余量，m； 其次，校核泵的吸入性能 若安装高度不能满足吸入要求，则调整安装高度。 A8、汽阻的校核 确定发生的汽蚀点、液位以及泵的流量，计算汽蚀的剩余压力 式中，Hsh：发生汽蚀点的剩余压力； Ha ：当地大气压，Pa； ：液面高程差，m； hf：发生汽蚀点距吸口之间的管道摩阻，m； 判断：HshHy？ A9、真空系统的计算 首先，真空系统的组成，以及真空管道、真空集油管、真空罐的选型； 其次，按引油选真空泵 式中，Qg：真空系统的抽气速率，m3/min； V：真空系统容积，m3； t：抽气时间，min，取t=5min； p1：系统开始抽气时的绝对压力，Pa； p2：系统经历t时间后的绝对压力，Pa。 真空系统的容积包括鹤管、集油管、吸入管、真空罐的容积。 换算成标准状态下的抽气速率 按照抽气速率和气压选真空泵及其驱动电机。 A10、扫舱校核 首先，计算扫舱速率 式中，Qs：扫舱速率，m3/min； k：附加系数，k=1.5； ：一辆油罐车的底油； t：扫舱时间，s。 其次，扫舱管的选型和摩阻水力计算 再次，真空集油管的选型和摩阻水力计算 然后，真空输油管的摩阻水力计算 最后，真空泵的校核 扫气压力：，其中， 标准状况下扫气速率 比较真空流量是否大于标准扫气速率。（2）公路轻油装卸区工艺流程水力计算散装和整装的分别计算，包括流量设定、吸排管径计算与选型、管道当量长度及管阻计算、油位计算、选泵、泵安装高度、（五）油库加热系统设计1油罐管式全面加热器设计（1）加热器加热面积计算油罐管式全面加热器的加热面积按下式计算：式中：Q单位时间内加热油品所需要的总热量，W； K0热源通过加热器对油品的总传热系数，； t1热源进入加热器时的温度，； t2热源在加热器出口处的温度，； ty管内油品在加热过程中的平均温度，。油库中常采用饱和蒸汽作为热源，当不考虑冷凝水在加热器中过冷时，冷凝水和饱和温度相等，都等于工作压力下的饱和温度，t1=t2，此时上式可简化为：如果使冷凝水的温度冷却到低于饱和温度，已达到充分利用热源的热能和减少蒸汽损耗量的目的，就需要增加加热器面积，此时加热器面积应按下式计算： 式中：是过冷系数，可按下表进行取值。蒸汽冷凝水过冷系数油品加热终了温度蒸汽压力（表压）（MPa）0.10.20.30.40.50.6101.011.021.041.061.071.08201.011.021.041.061.071.08301.011.021.041.061.081.09401.021.021.051.061.081.09501.021.031.051.071.091.10601.021.031.061.081.101.11701.021.041.061.081.101.12801.031.051.071.091.111.13901.041.061.081.101.121.13(2)油品加热的起始温度计算无论采用什么加热方法，进行热力计算时，首先要确定油品加热的起始温度和终了温度。油品加热起始温度就是加热开始的油温，也就是前阶段油品冷却过程的终了温度。油品加热的起始温度按下式计算： 式中：tj容器周围介质的温度，； ty1油品开始冷却时的温度，； K从油品到周围介质的总传热系数，； G容器中油品的总质量，kg； C油品的比热容，J/kg*； 油品冷却的时间，s。式中：最冷月地表平均温度，； 最冷月油罐周围大气的平均温度，； 油罐高度H和直径D的比值，。油品冷却过程中的总传热系数K值，可参考下表：油品冷却过程的油罐总传热系数热油进罐后的冷却天数总传热系数K（）地上金属油罐地下非金属油罐土油罐0.65.8152.9083.4891.24.6252.0932.3262.03.8381.5121.6284.02.9081.1631.163151.4540.4650.465301.1630.3490.349600.8720.2910.29190以上0.6980.2330.233(3) 油品加热终了温度的确定油品加热终了温度是根据加热作业的目的确定的，如果加热是为了输转油品，加热终温应高于凝固点510。粘度较高的油品，加热终了温度还应控制在使油品在管道中处于层流运动的状态下，因为温度过高时将形成紊流运动，水力摩阻随流速增大而显著增加，升温得到的降阻效果将受到影响。对于我国生产的高含蜡原油，卸油和输油温度常取为5060。20号农用柴油和重柴油加热温度常取30，30号重柴油加热温度常取40。对于燃料油和渣油，常用卸油和输油温度参考下表：卸油和输油参考温度油品种类燃料油牌号渣油2060100200加热温度，406065707080 (4)油品平均温度ty的计算 当时，ty用算术平均法求得，即：当时，ty用算术平均法求得，即： 式中：油品加热起始温度，； 油品加热终了温度，； 油罐周围介质温度。（5）蒸汽经加热器至油品总传热系数的计算值用圆筒壁传热公式计算：式中：蒸汽向加热器内壁的内部放热系数，； 管子的内径及计入水垢和油污等在管子内外壁上的沉积物后的各层的直径，m；水垢、管子、油品沉积物等的导热系数，；d加热器管子的外径，m；从加热器管子最外层至油品的外部放热系数，。对于值，根据经验可取，钢管，4560；水垢为1.3；油污为0.45。（6）单位时间内加热油品所需的总热量Q的计算式中：Q单位时间内加热油品所需的总容量，W；用于油品升温的热量，J；融化已凝固的那部分油品所需的热量，J；在加热过程中单位时间内散失于周围介质中的热量，W；其中：加热总时间（可参考表1），s；G被加热油品的总质量，kg；C油品的比热容，；N凝结的石蜡在油品中的含量，%；K传热系数，；石蜡的溶解潜热（见表2），kJ/kg；油罐的总表面积（，、分别是罐顶、罐壁和罐底的表面积），m2；加热起始温度，；加热终了温度，；加热过程中的油品的平均温度，；油罐周围介质温度，。表1油品升温所需的加热时间适用条件（h）1. tyz-tys60h241. tyz-tys=25302.油罐容积为20003000 m33. 操作周期100h361. tyz-tys252.油罐容积等于或大于5000 m33. 操作周期150h48表2 石蜡溶解潜热油品凝固点，（kJ/kg）油品凝固点，（kJ/kg）-15196.820217.7-10198.925219.0-5203.130219.80205.235221.95209.340224.010211.445226.115213.550228.2为了求出单位时间内加热油品所需的总容热量Q，从上述公式可知，必须先求得油罐的总传热系数K值。（7）油罐总传热系数K值得计算A地上不保温立式油罐的总传热系数式中K表示传热系数，F表示面积，角码符号bi、ding、di分别指罐壁、罐顶和罐底。按油罐装满系数0.95计算，应取为罐壁总面积的95%，应取罐顶面积和5%罐壁面积之和。罐壁传热系数式中：油品至油罐内壁的内部放热系数，； 罐壁的导热系数，； 罐壁的厚度，m； 罐壁至周围介质的外部放热系数，；罐壁至周围介质的辐射放热系数，。罐顶的传热系数式中：从油面至气体空间的内部放热系数，；罐内气体空间中的油气与空气混合物的相当热传导系数（把有限空间的放热过程当作热传导来处理），；罐内油面上气体空间层的厚度，m； 顶板、污垢等的热阻总和，表示各层的厚度，m；表示各层的导热系数，；从罐顶至周围介质的外部放热系数，；从罐顶至周围介质的辐射放热系数，。罐底的传热系数式中：从油品至罐底的放热系数，；罐底热阻之和。表示油泥沉积物、底板等各层的厚度，m；表示各层的导热系数，；土壤的导热系数，；D罐底的直径，m。B地上保温立式油罐的总传热系数地上保温立式油罐的总传热系数法与上述不保温油罐相同，只是在计算罐壁传热系数时，考虑到保温层的热阻比其它热阻大得多，可近似地由下式求得：表 采用保温材料的密度和导热系数材料名称密度（kg/m3）导热系数（）玻璃棉毡1001500.04070.0582矿渣棉毡1302500.04070.0698石棉硅藻土6600.05820.1511泡沫混凝土4006000.09300.1454罐顶常不做保温层，罐顶和罐底的传热系数的求法与不保温罐的求法相同。通过以上公式计算时，一些系数的确定要通过传热学的理论公式法，经验图表或查取现场的经验值确定。（六）消防系统*1着火罐的确定 式中，M1：扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量，L； A1：单个储罐的保护面积，m2； R1：泡沫混合液供给强度，L/min.m2； T：泡沫混合液连续供给时间，min； n：计算储罐的辅助泡沫枪数量； Qf：每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量，L/min； t：泡沫枪的泡沫混合液连续供给时间，min； V：系统管道内泡沫混合液剩余量，L。 ：泡沫混合液消耗量2计算吸入管、排除管的管径 选择经济流速、计算管径、选择管型。3着火罐泡沫产生器数量及泡沫储备量的确定 首先，泡沫产生器数量的确定 ，qc由所选泡沫产生器的型号确定。 其次，泡沫储备量的确定 ， 泡沫混合液浓度。4消防用水的计算 首先，配制全部泡沫混合液用水量 式中，m：泡沫混合液中泡沫液的浓度（比例）； ：泡沫连续供给时间，min； Q：扑救油罐及流散火需要泡沫混合液的总流量，L/s； 其次，冷却着火罐用水量 式中，Zs：冷却水供给强度，L/min.m2； F1：着火罐壁表面积，m2； ：冷却水供给时间，h。 然后，冷却邻近油罐用水量 5选泵 流量确定、扬程计算和选泵五、设计说明书与图纸1油库工艺设计说明书2 油库平面布置图3油库工艺流程图六、毕业设计进度要求项 目内 容天 数开题报告准备手册、参考书、计算与绘图工具汇总收集设计资料、画出工艺流程草图5设计计算进行油库工艺设计，包括通过库容、主要装卸油设施、水力计算、主要设备的选型、工况校核等，要求设计计算正确、合理。15绘图利用计算机绘图软件，进行油库平面图、油库工艺流程图的绘制。10整理装订、答辩准备编写油库设计报告书。设计报告包括设计依据、设计计算过程、设计计算成果、附录等内容。5修改、上交5七、部分参考文献（1）石油库设计规范 GB 50074（2）建筑设计防火规范 GB50016-2014（3）建筑灭火器配置设计规范 GB50140-2005（4）室外给水设计规范 GB 50013-2006（5）室外排水设计规范 GB 50014-2006（6）泡沫灭火系统设计规范 GB 50151-2010 （7）油库设计与管理 石油大学出版社；（9）泵产品样本 机械工业部（10）泵与原动机选用手册 中国石化出