管道输送工艺

1、重庆科技学院管道输送工艺课程设计报告学 院:石油与天然气工程学院 专业班级: 油气储运学生姓名：学号:设计地点（单位）K715设计题目：某输气管道工艺设计完成日期：年 月 日指导教师评语：成绩（五级记分制）：指导教师（签字）：目录1天然气基础数据计算1.1.1所输天然气各组分性质1.1.2天然气的密度1.1.3天然气相对密度 1.1.4天然气的动力粘度 2.1.5天然气的运动粘度 2.2.管道不同压力下的规格确定22.1管道内径的计算3.2.2确定管壁厚度3.3期末管段长度几直径确定5.3.1输气管道末端的工况特点53.2末段长度和管径的确定 .5.3.2.1末段长度和管径的计算方法 53.2

2、.2末端长度和直径的计算64压缩机站数、压缩比、选型的确定以及位置的布置 84.1压缩机站数的确定 8.4.2压缩机的布置与压缩比的确定84.2.1压缩机的布置8.4.2.2压缩机比的确定.8.4.3压缩机的选型9.4.3.1压缩机的选型原则 94.3.2本设计中对于压缩机的选型 105总结115.1管道规格115.2期末端长度及直径115.3压缩机站数115.4压缩机选型与压缩比 11参考文献121天然气基础数据计算1.1所输天然气各组分性质表1-1天然气组分物理性质组成密度(kg/m3)相对分子质量动力粘度组成密度(kg/m3)相对分子质量动力粘度甲烷0.717416.04310.60己烷

3、3.785486.0609.80乙烷1.355330.0708.77硫化氢1.539234.07611.90丙烷2.010244.0977.65二氧化碳1.976844.01014.30异丁烷2.691258.1246.68氮正丁烷2.703058.1246.68氦异戊烷3.42672.1516.64氢0.08982.0168.52正戊烷3.453772.1516.48氩1.2天然气的密度 天然气密度计算公式如下:（ 1-1） 式中 天然气的在标况下的密度，kg m3 ；%组分i的体积百分数（摩尔分数）；组分i的密度，kg m3。查表可知各种单一气体的密度，计算天然气密度，得：0 =（94.2

4、6 区7174+ 2.74 *3553+ 2.10 送.0102+ 0.37 2.6912+ 0.52 送.7030+0.01 3.426+ 0.09 0.0898）%=0.7801kg. m31.3天然气相对密度在标准状态下，天然气的密度与干空气的密度之比称为相对密度。 度用符号用厶表示，则有：天然气相对密P=(1-2)式中厶一气体的相对密度；一气体的密度；打一空气的密度，在工程标准下，为1.206kg m3。.0.78010.6471.2061.4天然气的动力粘度由动力粘度公式：1 i yi . Miv yi v m i(1-3)式中 一天然气动力粘度;叫一i组分的动力粘度;yi i组分的

5、摩尔分数;M i 一 i组分的相对分子质量42.4879717424.081350861294= 10.410MPa s1.5天然气的运动粘度根据动力粘度和天然气的密度可得该天然气的运动粘度为:(1-4)10.410V =0.7801= 13.34mm2 s J2管道不同压力下的规格确定2.1管道内径的计算管道内径公式为：d = 11.4 P0.207v 0-O33qO-3pi00-207(2-1)式中 一为天然气标准密度，kg m3 ；为天然气运动粘度，mm2 s ； qv 为天然气在该管段内的流量，m3 h ；.P100 管道在 100米的压力降，当 P3.0MPa，.P100取 45KP

6、a，当 1.43.0MPa， r7.66mm2260x482x1.5 5 x 849 14当 1.4P3.(MPa ,849.148.07mm2x0.60x482 汇13期末管段长度及直径确定3.1输气管道末端的工况特点输气管道末段，即最后一个压缩机站与城市门站之间的管段。末段与其他各 站站间管段在工况上有较大的区别。对于中间站站间管段来说，其起点与终点 的流量是相同的，即属于稳定流动的工况，因此可按推导公式计算。但对于输气管道末段来说，其起点流量也是和其他各管段一样保持不变，而 其终点流量却是变化的，并等于城市的用气量。城市用气量小于末段的恒定起 点流量，如城市无储气库，多余的气体就积存在末

7、段管内。当城市用气量大于 管线输气量时，不足的气量就由积存在末段管中剩余气体补充。随着流量的变化，末段的起、终点压力也随着变化。末段终点流量增大时， 末段起、终点压力都要减小；相反，终点流量减小时，末段起、终点压力都要 增大。末段起点的最高压力等于最后一个压气站出口的最高工作压力，末段终 点的最低压力应不低于配气站所要求的供气压力，末段起、终点压力的变化就 决定了末段输气管中的储气能力。3.2末段长度和管径的确定321末段长度和管径的计算方法计算输气管道末段长度和直径时，应考虑以下三个条件：当设计一条新的干 线输气管道时，工艺计算应该从末段开始，先确定末段的长度和管径，然后再进 行其他各中间管

8、段的计算。输气管道末段的计算与其他各段的区别是：应该考虑末段既能输气，又能储气的特点，也就是说，在末段的计算中除了要考虑与整条输气管道一致的输气能 力，还必须考虑储气能力，最理想的是使末段能代替为消除昼夜用气不均衡所需 的全部容积的储气罐。（1）当用气处于低峰时（夜间），输气管道末段应能积存全部多余的气体， 如 条件不允许，可考虑部分满足；当用气处于高峰时（白天），应能放出全部积存 的气体。（2）输气管道末段的起点压力，即最后一个压缩机站的出口压力不应高于压 缩机站最大工作压力，并且应在钢管强度的允许范围之内。（3）末段的终点压力不应低于城市配气管网的最小允许压力。具体计算步骤如下：A. 假设

9、输气管道末段长度和管径；B. 根据条件二确定储气终了时末段起点压力；根据条件三确定储气开始时末 段重点压力；C. 计算储气终了时末段终点压力，计算储气终了时末段平均压力；D. 计算储气开始时末段起点压力，计算储气开始时末段平均压力；E. 计算末段储气能力，与要求的末段储气能力比较，若互相接近，则所假设 的末段长度和管径满足工艺要求；否则重新假设末段长度或管径，返回步骤B重新计算，直到末段长度和管径满足工艺要求，计算结束。322末端长度和直径的计算因此根据以上所说：假设末段长度l30km ,内径d=825mm根据资料查得经验值，末段储气能力为输气量的25%- 30%故可计算得末段储气能力为V =

10、1286 30% =385.8万m3/d。通过假设的数据求出末段输气管的储气能力Vs，当Vs接近要求的末段储气能力的时候，假设成立。若不符合要求则重新假设。所以计算各个参量压缩因子公式：(3-1)1001 15100 0.113 p 10 .式中 P=5.5MPa求得：Z=0.90前苏联天然气研究所近期公式:2e 0.2 =0.067()d将 d=825, e=0.03 代入得 =0.0174可求参数C:Z Tc2d5式中入水利摩阻系数；Z 压缩因子；一一天然气相对密度；T 天然气输送温度，K；C0 0.332 10 ；D管道内径，mm代入数据计算得出：C=0.032计算储气量储气开始时，终点

11、的最低压力 2MPa应不低于配气站要求的最低供气压力:P1 min-FminClzQ2其中 P2min = I.OMPa, C=0.032, l30km ,Q=12.86 106m3/d ,代入公式 得:Rmin=1.32MPa储气结束时，起点最高压力应不超过最后一个压气站或管路的强度:P2max- ClzQ2其中 Rmax=5.5MPa 代入公式得：P,max=5.35MPa储气开始时的平均压力:P/minPPjmE + 十不)其中 Rmin=1.6MPa, P2min =1.0MPa,代入公式得：Ppjmin = 1.32MPa.储气结束时的平均压力：Ppj max_2(P1 max3P2

12、2 maxR maxP2max其中 Rmax=5.5MPa F2max=5.35MPa 代入公式得：Ppjmax =5.43MPa.末段输气管的储气能力为：Vs 二 Vmax VminDPpj max-Ppj minP0TZ式中Vmin 一一储气开始时末段管道中的存气量，M3 ；Vmax 储气结束时末段管道中的存气量，M3 ；T。一一工程标准状况下的温度，T=293KP。一一工程标准状况下的压力，p。=101325PaZ压缩因子；代入数据得：Vs = 343.20万 m3/d通过假设的管道长度和管径计算得到的储气量接近于要求的储气量，故假设 成立。综上，末段长度为30Km管径选取用825X 7

13、.5mm的管径4压缩机站数、压缩比、选型的确定以及位置的布置4.1压缩机站数的确定对于平均站间距的计算:2 2Pq Pzl2CQ2(4-1)计算式中内径取管线平均内径825m，流量Q也取管线平均流量1286万nVdC=0.0105 计算得：l=168km压缩机站数：L-lz(4-2)式中L输气管全长；lz 末段管路长度；l平均站间距。代入数据计算得：n=34.2压缩机的布置与压缩比的确定4.2.1压缩机的布置设压缩机的压比为1.3，对首站位置进行计算:2 2p2 - p1 2CQ2(4-3)计算结果得出首站的位置l=86.67km=71km同理计算其余压气站的位置为：h =71km,l2 =

14、115km, l3 = 141km因此首站距离为71km，2站距离为115km，3站距离为141km。 4.2.2压缩机比的确定对于末站压缩机压缩比的确定，根据公式：PQ2 二 P； CLQ2(4-4)计算得到出站站压力为3.9MPa,故压缩比：P1式中p1进站压力，MPap 2出站压力，MPa计算得压缩比为：1.41，实际所选压缩机的压缩比为1.3。根据经验，压气站的设计压比不宜太高，否则将导致管道全线的压缩机功率 增大，同时管道的输气能耗及输气成本增大，我国的输气管道工程设计规范(GB 50251-94)建议：当采用离心式压缩机时，压气站的压比取1.2-1.5为宜。此外，在没有特殊要求的情

15、况下，管道全线所有压气站的设计压比通常取同一个 值。因此在本设计中，取压缩比&为1.3,最后通过校核压缩比&为1.41,符合规范，故设计合理。4.3压缩机的选型4.3.1压缩机的选型原则一般选型原则，压缩机选型中要考虑的一般性问题是：介质；流量；排气压力；(1) 考虑介质昂贵介质宜选用膜压缩机，如：氩气，氦气压缩机。冰箱、空调用制冷剂压缩机宜选用无泄漏全封闭特种压缩机，为了避免压缩过程中冷剂泄漏和噪音。易燃易爆压缩机，如：氢气，乙炔压缩机，要考虑排气温度，考 虑活塞杆和气阀的密封要求，考虑是否加注惰性气体作密封气。对材料有腐蚀的气体，如氨压缩机，不得使用铜材。有毒或剧毒气体(2) 考虑流量流量

16、 60 mi/min (吸入态)宜选用活塞式或螺杆式压缩机。作为动力用的空气压缩机，仪表风、吹扫空气等的压缩机 在公用工程中被大量使用。流量 50m/min (吸入态)可选用离心式压缩机。流量 150nVmin (吸入态)宜选用离心式压缩机。(3) 考虑流量时应兼顾排气压力流量 50 mVmin，压比大于9，离心式压缩机效率急剧下降， 这时：二级叶轮变得很小，小于 100 mm;转速变得很高，大于30，000 rpm；叶轮和轴承的制造难度均加大。因此，小气量，高压力，对选用离心式压缩机是困难的。所以流量小于50nVmin,，排气压力为中、高压(1- 15 MPaG) 般均采用活塞压缩机。432

17、本设计中对于压缩机的选型考虑到本设计中的流量较大，管道沿线地形起伏不大，所以本设计管路中宜 选择离心压缩机。5总结5.1管道规格管道选定规格见表(5-1 )表(5-1)管道规格选取管段号管段长度km内径mm壁厚mm外径mm规格选取mm171806.177.66813.83800 X7.52115806.177.66813.83800 X7.53141849.148.07857.21850 X8.05.2期末端长度及直径经计算得到期末端长度为30km，直径为825mm5.3压缩机站数压缩机的总站数为3站第1站压缩机布置在距起点71km的位置；第2站布置在距离起点186km的位置；第3站应布置在距

18、离起点327km的位置。5.4压缩机选型与压缩比压气站的设计压比不宜太高，否则将导致管道全线的压缩机功率增大，同时管道的输气能耗及输气成本增大，输气管道工程设计规范(GB 50251-94)建 议：当采用离心式压缩机时，压气站的压比取1.2-1.5为宜。此外，在没有特殊要求的情况下，管道全线所有压气站的设计压比通常取同一个值。在本设计中，取压缩比；为1.3,最后通过校核压缩比；为1.41,符合规范， 设计合理。参考文献1 张其敏，孟江油气管道输送技术M.中国石化出版社.2010年7月.第一版.2 干线输气管道实用工艺计算方法苗承武，蔡春知，陈祖泽，石油工业出版社，20033 姚光镇输气管道设计与管理石油工业出版社，1989.4 GB-T 9711.1-1997石油天然气工业输送用钢管交货技术条件A级钢管油气管道设计规范.,20056 李长俊，天然气管道输送，石油工业出版社，20007 输气管道工程设计规范(GB 50251-94 )，石油工业出版社，2002出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不