某热油管道工艺设计

1、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:储运学生姓名:学 号:设计地点（单位）石油科技大楼K715设计题目: 某热油管道工艺设计（二期） 指导教师评语: _ _ _成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 目录1 总论11.1 设计依据11.2 设计原则12 工程概况22.1 管道设计参数22.2 原油物性22.3 其它参数33工艺计算43.1 采用的输送方式43.2管道规格43.2.1平均温度43.2.2油品密度43.2.3流量计算53.2.4油品粘度53.2.5管道内径53.2.6管道外径63.2.7壁厚63.3热力计算73.3.1雷诺系数73.3.2

2、总传热系数83.3.3原油比热容93.3.4加热站布站103.3.5水力计算123.3.6计算摩阻123.4选用泵的型号133.4.1 原动机的选型143.4.2加热设备选型143.5站场布置143.6校核动静压力163.6.1判断翻越点163.6.2动水压力校核173.6.3静水压力校核183.7最小输量184设计结果20参考文献211 总论1.1 设计依据 （1）国家的相关标准、行业的相关标准、规范； （2）相似管道的设计经验； （3）设计任务书。1.2 设计原则（1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规范。 （2 ) 采用先进、实用、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料，建立新的管理体制

3、，保证工程项目的高水平、高效益，确保管道安全可靠，长期平稳运行。 （3）节约用地，不占或少占良田，合理布站，站线结合。站场的布置要与油区内各区块发展紧密结合。 （4）在保证管线通信可靠的基础上，进一步优化通信网络结构，降低工程投资。提高自控水平，实现主要安全性保护设施远程操作。 （5）以经济效益为中心，充分合理利用资金，减少风险投资，力争节约基建投资，提高经济效益。2 工程概况某油田初期产量油235万吨/年，五年后原油产量达到375万吨/年，计划将原油输送到329km外的炼油厂，需要设计一条输油管道，采用密闭输送方式。设计要求：（1）确定二期（375万吨/年）条件下，泵站数及热站数；（2）二期

4、热站、泵站的位置、翻越点校核；（3）静水压及动水压校核；（4）最小输量；（5）绘制二期工程中间站工艺流程图（2#）1张。 2.1 管道设计参数表2.1 管道经过地区的地温月 份123456789101112地温568911131518131087表2.2 里程和高程表里程,km0.073147179220279329高程，m220270120227160220201 输送压力8，末站剩余压头60m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，进站温度控制在37，最高输送温度68，最低输送温度35。2.2 原油物性表2.3某原油性质含蜡量，%沥青质，%密度，kg/初馏点，凝固点，粘度，50，.s32.875

5、.98860.816930.58.9 该原油在20时的密度为860.81kg/，50粘度8.9mPa.s，粘温指数0.036。2.3 其它参数 保温层采用黄夹克，厚度40mm，土壤导热系数1.05 W/()，埋地深度1.7m。3工艺计算3.1 采用的输送方式 密闭输送也叫“从泵到泵”输送，这种输油工艺中，中间输油站不设供暖冲用的旁接油罐，上站来油全部直接进泵。其特点是：整条管道构成一个统一的密闭的水力系统，可充分利用上站余压，节省能量，还可以基本中间站的轻质油蒸发损耗；但对自动化程度和全线集中监控要求较高；存在水击问题，需要全线的水击监测与保护。长距离输油管道的离心泵大都采用“从泵到泵”的方式

6、。现代的管线均为密闭输送方式，如我国近些年建成的铁大线、东黄复线等。所以本设计的输送方法为密闭输送方式。3.2管道规格已知的热油管道年输量为350万吨。3.2.1平均温度（3-1）加热站的起点,终点温度,。3.2.2油品密度（3-2）式中 温度t及20时的油品密度，；温度系数，。 3.2.3流量计算（3-3）式中 G年任务质量输量，；Q体积流量，；油品平均温度的密度，此时；3.2.4油品粘度（3-4）式中 运动粘度；平均温度，。3.2.5管道内径（3-5）式中 Q体积流量，；经济流速，。经济流速取值范围是12之间。假设=1.2m/s。3.2.6管道外径查规范，根据经济流速算出的管径，选则377

7、×8和426×8的标准管道。（3-8）式中 D管道内径，m；Q体积流量，m3/s；V实际流速，m/s。经济流速的校核：当选377×8时，=当选426×8时， =所以选择的两种都符合设计要求。但相比较而言426×8更加符合假定经济流速，故选用426×8规格的钢管。3.2.7壁厚查规范，选规格为X70的管材，其最小屈服强度为485MPa,故其壁厚：（3-6）式中 t壁厚，m；P设计压力，（取1.1倍的最高工作压力）；Di管道外径，m；许用压力，；许用应力： （3-7） 式中 最小屈服强度，；K设计系数，根据规范站外管道取0.72；焊缝系数

8、，根据X70取1 因为，所以满足假设条件。因此确定选择426×8规格的X7钢管。3.3热力计算3.3.1雷诺系数由于，所以为紊流水力光滑区。因为要选取黄夹克作为保温材料，第一层为低合金钢管，按国标GB/T 1591-1994中，16Mn对应的是Q345，它的热导系数：。第二层保温层的导热系数为。保温材料厚度为3550mm。按要求取厚度40mm。3.3.2总传热系数传热系数（3-9）总传热系数式中 d管内径，m；第i层的外径，m；第i层的内径，m；最外层的管外径，m；D管径，m。 若，D取外径；若，D取算数平均值；若，D取内径油流至管内壁的放热系数，在紊流情况下比层流时大得多，通常情况

9、下大都大于.因此在紊流情况下，对总传热系数的影响很小，可忽略不计，而在层留情况下就必须计入。管最外层至周围介质的放热系数:（3-10）式中 土壤导热系数，；管中心埋深，m；最外层的管外径，m。在紊流情况下，1对总传热系数影响很小，可忽略不计。3.3.3原油比热容原油和石油产品的比热容通常在1.62.5KJ/(Kg.)之间.时原油的相对密度为： （3-11）式中 15时原油的相对密度；温度系数，；温度为20时的油品密度，原油的比热容为： （3-12）式中 15时原油的相对密度；c比热容，；T原油温度，。3.3.4加热站布站质量流量为：（3-13）式中 原油质量流量，；原油输量，；t管道全年运行时

10、间，一年工作日为350天。确定出加热站的出、进口温度，即站间管段的起、终点温度和，任务书设计要求进站温度控制在37,出站温度假设为68，可按冬季月平均最低温度及全线的K值估算加热站间距，（3-14）热油管全场329公里，加热站数n，在进行n的具体计算时，需要进行化整，必要时可适当调节温度。在以上基础上求出每个加热站的热负荷： （3-15）式中 加热炉的效率，%；c原油的比热容，J/(kg.)；G原油质量流量，kg/s；Q加热站的热负荷，J/s。管道周围的自然温度取冬季最低月平均气温=5KJ/s由于热站的热负荷过大，为了保证热站不承受过大的负荷，所以取n=2个。则热站间距为： （3-16）式中

11、N加热站数，个； L输油管道总长，m；加热站间距，m；出站温度为:（3-17）式中 原油质量流量，；加热站的进站温度，；加热站的出站温度，。c比热容，加热站间距，m；K管道总传热系数，；管道内径，m。管道周围的自然温度，；因为55.468，所以出站温度假设合理。3.3.5水力计算 因为管路流态是在紊流水力光滑区，且加热站起终点流油粘度相差不超过一倍左右，故用平均温度法计算求温度：、时原油的密度为：故平均温度下的运动粘度为： （3-18） 式中 温度为平均温度、时油品的运动黏度，； u黏温指数，。3.3.6计算摩阻一个加热站间的摩阻为：（3-19）总摩阻为： （3-20）全线所需总压头为： （3

12、-21）式中 沿线总摩阻，m；加热站间距的摩阻，m；H全线所需要的总压头，m。3.4选用泵的型号 选用泵型号为250YS150×2，其流量为500，扬程为300m,转速为2950r/min，电动机功率为800千瓦，效率为69%。平均温度下的密度为：泵所产生的压力为：（3-22）式中 P泵所能够提供的压力，；油品的密度，；H泵所提供的扬程，m；P 因为输送压力为8，流油本身进入泵站前就有一定压力，所以满足输送压力的要求，故所选择的泵符合要求。3.4.1 原动机的选型 防爆型电动机，转速为2950r/min，电动机功率为800千瓦，效率为69%。3.4.2加热设备选型 首站选用换热器，其

13、他加热站选用加热炉，其热负荷为1095.6kJ/s，效率为80%。3.5站场布置泵站数为： （3-23）式中 N泵站数，个；H全线所需的总压头，m；泵站站内损失，m(取泵站内压头损失为);泵所提供的扬程，m。得：n个 因为要输送的流量不能比系统的小，故向上取整，取n=2（个）采用平均法布站，其站间距为： (3-24) 式中 泵站站间距，m； L管线总长，m；泵站进口压力控制在3080m范围内。（1）当第二站与首站间距取147km,对应高程为Z=120m，则其进口压力为： (3-25) (3-26) 式中 泵站进口的剩余压头，m；H泵站所提供的扬程，m；I水力坡降；L两泵站的站间距，m；两泵站间

14、的高程差，m；泵站内压头损失，m。得：由于其进口剩余压头远远大于80m，故不符合要求，需增大站间距。（2）取第二站与首站的站间距为179km，对应高程为Z=227m，则进口压力为：仍不合符合要求。（3）取第二站与首站的站间距为220km，对应高程为Z=160，则进口压力为：仍不合符合要求。（4）取第二站与首站的站间距为279km，对应高程为Z=220m，则进口压力为： 因为进口压力为负，所以需要在220km和279km间合适的位置建第一个泵站，假设里程为260，高程为210处建立则有：因为30<52.3<80,所以假设成立。（5）末站与首站的站间距为329，对应高程为Z=201m，

15、则剩余压力为： 计算得末站剩余压力远远大于设计要求的末站剩余压头60m，因此第二个泵站只需要设置两台泵（其中一台备用）即可满足要求，即基本满足剩余压头为60m的要求。全线泵站布置完毕。3.6校核动静压力3.6.1判断翻越点 则有翻越点存在，反之不存在。先假设没有翻越点，则：在73km处，在147km处，在179km处，在220km处，在279km处，以上所得均小于H,故不存在翻越点，泵站布置合适。3.6.2动水压力校核 动水压力指油流沿管道流动过程中各点的剩余压力。动水压力的大小不仅取决于地形的起伏变化，而且与管道的水力坡降和泵站的运行情况有关。 校核动水压力就是检查管道的剩余压力是否在管道操

16、作压力的允许值范围内。原油及成品油管道的最低动水压力（一般为高点压力）应高于0.2MPa，最高动水压力在管道强度的允许值范围内。动水压力的校核:(3-27)(3-28)式中 高程为i点处的动水压头，m；H泵站输出的压头，m；x泵站距离低点处的距离，m；，Z1低点处、泵站的高程，m；P动水压力，Pa。动水压力为：因为1.39>0.2，所以满足最低动水压高于0.2MPa的要求因为4.9<8，所以满足管道输送的压力要求综上所知：动水压力校核符合要求。3.6.3静水压力校核 静水压力指油流停止流动后，由于地形高差产生的静夜柱压力。静水压力过高常发生在翻越点以后或某些峡谷地带的管段。 静水压

17、力的校核：(3-29)式中 P静水压力，Pa；沿线的最大高程差，m。得：故静水压力校核符合要求。3.7最小输量管道的最小输量：(3-30)式中 管道最小输量，kg/s；K总传热系数，；D管道外径，m；L加热站间距，m；c原油比热容，； 管道周围的自然温度，；加热站的最低进站温度，。加热站的最高出站温度，；可得：4设计结果管道采用管材为426×8规格的X70钢管；泵站数为2个，首站为3泵串联加一台备用泵，中间站为1台泵工作加一台备用泵，选用的泵型号都为250YS150×2，其最小的输出量为83.3Kg/s。热站数为2个，加热设备选型：首站选用换热器，中间站选用加热炉，其热负荷为2800kJ/s，效率为80%。原动机选型：防爆型电动机，转速为2950r/min，电动机功率为800千瓦，效率为6