油气集输毕业设计讲座课件

1、联合站工艺流程设计依据设计依据毕业设计设计任务书毕业设计设计任务书石油化工工艺管道安装设计手册石油化工工艺管道安装设计手册油品储运设计手册油品储运设计手册输油管道设计与管理输油管道设计与管理油库设计与管理油库设计与管理油气集输油气集输石油库工艺设计手册石油库工艺设计手册石化装置用泵选用手册石化装置用泵选用手册 执行的标准规范执行的标准规范输油管道工程设计规范输油管道工程设计规范 GB50253-2003油田油气集输设计规范油田油气集输设计规范 SY/T0004-98油气集输条文说明油气集输条文说明石油天然气工程设计防火规范石油天然气工程设计防火规范 GB 50183-2004油气集输管子及管路

2、附件选用标准油气集输管子及管路附件选用标准 SY/T0071-93原油集输及注蒸汽系统设计规范原油集输及注蒸汽系统设计规范 SY 0027-94目目 录录 前前 言言 第第1章章 联合站工程说明书联合站工程说明书1.1 概述概述 1.1.1 简介简介 1.1.2 联合站工艺系统概述联合站工艺系统概述 1.2 设计原始数据设计原始数据 1.2.1 联合站的基本物性联合站的基本物性 1.2.2 盘锦气象资料盘锦气象资料 1.3 站址选择及总平面布置站址选择及总平面布置1.3.1 站址选择站址选择 1.3.2 平面布置说明平面布置说明 1.4 流程及流程说明流程及流程说明 1.4.1 油田油气集输的

3、工艺确定油田油气集输的工艺确定1.4.2 热化学脱水加药部位的确定热化学脱水加药部位的确定 1.4.3 工艺流程工艺流程 1.4.4 设备设备 1.4.5全线方案设计原则全线方案设计原则 1.5 先进技术的采用先进技术的采用第第2章章 联合站工艺计算书联合站工艺计算书 2.1 初步确定输油管线直径初步确定输油管线直径 2.1.1 初步确定外输管径初步确定外输管径2.1.2 初步确定站内管初步确定站内管径径 2.2 计算联合站的库容包括沉降罐和储油罐以及计算联合站的库容包括沉降罐和储油罐以及储油罐的个数和大小储油罐的个数和大小 2.2.1 好油罐数好油罐数(一段缓冲罐一段缓冲罐)2.2.2 沉降

4、罐沉降罐2.2.3 除油污水罐除油污水罐 2.3 热力计算热力计算2.3.1 计算一段脱水热负荷并初选计算一段脱水热负荷并初选加热炉型号加热炉型号2.3.2 计算二段脱水热负荷并初选计算二段脱水热负荷并初选加热炉型号加热炉型号2.3.3 计算外输加热炉热负荷及加计算外输加热炉热负荷及加热站个数并初选加热炉型号热站个数并初选加热炉型号第第2章章 联合站工艺计算联合站工艺计算 2.4 联合站内管线水力计算联合站内管线水力计算2.4.1 确定经济流速，判断流确定经济流速，判断流态态 2.4.2 泵的选则泵的选则 2.5 热泵站的调整及水力热力工况的校核热泵站的调整及水力热力工况的校核2.5.1 泵站

5、出站泵站出站油温校核油温校核2.5.2 求出各站间水力坡降求出各站间水力坡降 2.5.3 校核方案的进出校核方案的进出站压力站压力2.5.4 动、静水压力校核动、静水压力校核 2.6 工艺计算工艺计算2.6.1 计算允许最小输量计算允许最小输量2.6.2 计算允许计算允许最大输量最大输量2.6.3 计算允许停输时间计算允许停输时间 2.7 管道热力补偿计算管道热力补偿计算2.7.1 热油管道伸长量的计算热油管道伸长量的计算 2.7.2 型补偿器的计算型补偿器的计算 2.8 固定墩的计算固定墩的计算2.8.1 固定墩的固定墩的推力计算推力计算 2.8.2 固定支墩尺寸的确定固定支墩尺寸的确定 2

6、.9 支座的设计计算支座的设计计算2.1 初步确定输油管线直径初步确定输油管线直径 2.1.1 初步确定外输管径初步确定外输管径 由公式：由公式： （2-1） 其中：其中： d为管内径；为管内径；V为流速，为流速，m/s； Q为外输成品原油体积流量，为外输成品原油体积流量， ；Q=Q高含水高含水（1-f）= XX m3/h； f%为含水率为含水率 V为经济流速初选为经济流速初选1.0m/s；（规范要求稠油集输管道；（规范要求稠油集输管道0.31.2 m/s）；把各数据代入（）；把各数据代入（2-1）即可得到管内经；）即可得到管内经； 查查石油化工工艺管道安装设计手册石油化工工艺管道安装设计手册

7、P471表表3可见取热轧可见取热轧无缝钢管，即综上所述：外输管线取无缝钢管，即综上所述：外输管线取16Mn热轧无缝钢管热轧无缝钢管xxxx；vQ4d3m /s 2.1.2 初步确定站内管径 (1)一段脱水管线： 由经验公式： (2-1) 其中：d为管内径； Q为高含水原油进站体积流量,m3/h； V为经计流速初选0.8m/s；（规范要求稠油集输管道0.31.2 m/s）,代入公式即可算出。 vQ4d 查石油化工工艺管道安装设计手册P471表3可见取热轧无缝钢管xxx； 即综上所述：外输管线取热轧无缝钢管xxxx； (2)二段脱水管线二段脱水管线 Q为低含水原油体积流量，m3/s； Q = Q高

8、含水高含水(1-g%)/(1-d%)= m3/s； g%-高含水原油进站的含水率； d%-经过一段脱水后的低含水原油的含水率； 由经验公式 其中d为管径；V为经济流速，泵入口初选0.5m/s；泵出口初选0.8m/s； 所以可得： D入口= mm； D出口= mmvQd4 查石油化工工艺管道安装设计手册P471表3可见取热轧无缝钢管xxx；即综上：外输管线取热轧无缝钢管xxxx；2.2 计算联合站的库容包括沉降罐和计算联合站的库容包括沉降罐和储油罐以及储油罐的个数和大小储油罐以及储油罐的个数和大小 2.2.1 好油罐数(二段缓冲罐) 储备天数法： （2-2）Q其中为含水原油日输入量,立方米/日；

9、 N为储备天数，按规范要求稠油以管道外输的油田储备天数不应少于3d，取3d；油罐利用率，取0.85； V=QN/ 365mTV 所以 V=QN/ = x m3； 由此可见好油储罐应建xx个10000m3拱顶罐，并与二段沉降罐互为备用。 2.2.2 沉降罐 一段沉降罐： 沉降时间法： 其中：Q为联合站日处理量;xxxx立方米；N为破乳预设沉降时间xx h=x d；油罐利用率，取0.9； 所以 = m3；由此可见一段脱水油储罐应建x个10000m3拱顶罐。/QNV /QNV 二段沉降罐： 沉降时间法： 其中Q为二段含水原油处理量； N为破乳困难预设停留时间xx h；油罐利用率取0.9； 二段沉降罐

10、体积： =xxx（1-g%）N/(1-d%)/0.9= xxx m3； 由此可见二脱水段油储罐应建x个5000m3拱顶罐。/QNV /QNV 2.2.3 除油污水罐 由于原油含水率为g%，因此所有原油的处理出来的污水可用一个罐来承装，并同时与一段沉降罐互为备用。 计算总的污水量：V= Q高含高含(g%)=xxx m3 N为破乳困难预设停留时间为x小时，取0.9； =xxxxx m3 此可见污水储罐应建x个10000m3拱顶罐/QNV 2.3 热力计算热力计算 2.3.1 计算一段脱水热负荷并初选加热炉型号 （1）计算一段脱水热负荷： 公式 其中取0.9 （2-3） m油为每小时油处理量: m3

11、/h；TcmQ xxxGm24%g1油 m水为每小时水处理量: m3/h； C油取1.8MJ/(kg): ； C水取4.2MJ/(kg): MJ/h； （2）初选加热炉型号）初选加热炉型号xxxgGm24%水RZTTTT?xxxTmcTmcQ水水水油油油 由于 MJ/h所以加热可取热负荷为10550/h的加热炉x台可满足要求.xxxxxTmcTmcQ水水水油油油 2.3.2 计算二段脱水热负荷并初选加热炉型计算二段脱水热负荷并初选加热炉型号号 （1）计算二段脱水热负荷：）计算二段脱水热负荷： 由由 m油为每小时油处理量:TcmQ m水为每小时水处理量: m3/h； C油取1.8KJ/(kg):

12、 ； C水取4.2KJ/(kg): /h； （2）初选加热炉型号）初选加热炉型号xxxTmcTmcQ水水水油油油MJxxxdGm24%水水水水油油油TmcTmcQ 2.3.3 计算外输加热炉热负荷及加热站个数计算外输加热炉热负荷及加热站个数并初选加热炉型号并初选加热炉型号 （1）计算加热站数及）计算加热站数及K值值 由加热站间距公式：由加热站间距公式： （2-4） 00lnTTTTDKGClZRR00lnTTTTDKGClZRRxxxgQG24%1=xx km；其中： kg/s； C为平均温度下的比热容取1.8KJ/(kg)； (2-5) =x 可知：=0.55；则加热站数取1个。 反算总传热

13、系数K： (2-6)RRnll00lnTTTTDlGCKZRR 其中：G 油品的质量流量 kg/s；C为平均温度下的比热容； 得 1.00071.5；因 此保温层厚度满足保温要求。 （2）加热炉型号及热负荷）加热炉型号及热负荷 由由 m油油为每小时油处理量：为每小时油处理量： kg/h； 00lnTTTTDlGCKZRRTcmQ xxxm油 C油取1.8KJ/(kg)； K/h； 所以可取热负荷为3692/h的加热炉x 台可满足要求，其中一台备用。考虑到稠油输出温度较高散热量大此时热站正好与泵站布置在同一站内管埋也符合常规设计； （3）计算出站温度 由可得：xxxxxTmcTmcQ水水水油油油

14、00lnTTTTDKGClZRR (-) 代入数据可得： =xxxx ；GCDlkTTTTRZR00ln2.4 联合站内管线水力计算联合站内管线水力计算 2.4.1确定平均温度下的油品粘度 TR=x （2-8） 平均温度下的油品粘度（忽略压力对密度的影响）：得出：TR=x时, V=x=m2/s； 图为曙一联合站原油粘温曲线01020304050607080904878108138165 2.4.2判断脱水泵入口与出口管道的流态 流量Q=xx m3/s=xxx m 3/h； 入口管道雷诺数： Re= Re= =xxx； 出口管道雷诺数： Re= 所在区域为层流；查油库设计与管理 得= ，dvQ4

15、dvQ4dvQ4Re64 实际流速 =xxx m/s； 则由达西公式得： = x m （2-10） = xxx m； 则总摩阻 x m2dQ4Vg2VdLh2Rg2VdLh2RRhZH 绘制一段脱水缓冲罐到脱水泵入口管路特性曲线 绘制脱水泵出口至二段脱水罐管路特性曲线 2.4.2 泵的选则 （1）一段脱水缓冲罐到二段脱水罐的脱水泵选择； 单位体积流量=Q高含水（1-f%）/（1-d%）243600=x m3/s=x m3/h； 计算雷诺数，判定流态： （动力粘度）； 查资料正确找出计算公式= x； 实际流速 = x m/s； 则由达西公式得： 计算出摩阻 则扬程 x m 根据计算选泵（型号）x

16、 台，其中包含一台作为备用；fRhhHHH12 2.4.2 泵的选则泵的选则 由二段脱水罐到外输泵的泵的选择； 单位体积流量=Q高含水（1-f%）/243600=x m3/s=x m3/h； 计算雷诺数，判定流态： （动力粘度）； 查资料正确找出计算公式= x； 实际流速 = x m/s； 则由达西公式得： 计算出摩阻 则扬程 x m 根据计算选泵（型号）x 台，其中包含一台作为备用；fRhhHHH122.4.2 泵的选则泵的选则（3）外输泵的选择；单位体积流量=Q高含水（1-f%）/243600=x m3/s=x m3/h；计算雷诺数，判定流态： （动力粘度）；查资料，正确找出计算公式= x

17、； 实际流速 = x m/s； 则由达西公式得： 计算出摩阻 则扬程 x m 根据计算选泵（型号）x 台，其中包含一台作为备用；fRhhHHH122.5 热泵站的调整及水力热力工况的热泵站的调整及水力热力工况的校核校核 泵站出站油温校核，计算泵站之间平均温度，摩阻及水力坡降 2.5.1 泵站出站油温校核泵站出站油温校核 C油油为原油比热为原油比热1.8KJ/kg； 单位质量流量=Q高含水（1-f%）/243600=x kg/s； 根据以下公式进行校核GCDKa2252mzmRmmZRvvdQiiicagib alzRebTTbTT00 2.5.2 求出各站间水力坡降 计算泵站之间平均温度: 摩

18、阻及水力坡降 ： = x m/s 计算出 后，由达西公式 = x m 即水力坡降为 x2dQ4vgvdLhR22 2.5.3 校核方案的进出站压力 原油进站压力：Pi=xMPa=xm；原油出站压力：Pz=xMPa=xm； ； x+x-x=xm=xMPaxMPa；ZhHH站内摩阻进站压力出站压力 2.5.4 动、静水压力校核动、静水压力校核 水力校核是动水压和静水压校核，动水压校核是校核各站的进出压力，满足管道承压；静水压力是因为管道停输后由液位差引起的的压力； 静水压力校核是由管道纵断面上可以看出首站和末站之间的地位差最大为1米，原小于管道设计压力，所以静水压力能够满足要求； 动水压力校核:

19、动水压力校核是计算各站的出站压力，看最大出站压力是否超过了管线的最大的承受。 由以上可以看出，当输量为100时，首站的出站压力最大，只需校核此情况下的动水压力既可。只要此情况下满足管道承压，其于均满足。由管道的设计内压力为x MPa换算成油柱压力h： ；所以管道设计内压力大于出站压力，动水压力满足条件。gPh2.6 工艺计算工艺计算 2.6.1 计算允许最小输量 各加热站相同，进出站温度相同，因此每站最小输量也相同；00TTTTlncDlkGminmaxR 2.6.2 计算允许最大输量 输油管道设计与管理31页式中 进出站压力平衡 式中 HS进站压力 hm站内摩阻取20米msdhHlfQH75

20、. 1 其中 上站最大出站压力为xm，下站最小出站压力为xm；gPh进进mmdvf5gPh出出 2.6.3 计算允许停输时间 冬季温度最低，热损失最大，允许停输时间最短，因此计算出冬季停输时间就是全年的停输时间。由输油管道设计与管理可知： 式中：CY为原油比热4.2kJ/kg ; 为原油密度942.9kg/m3；0100ln4TTTTkdcyynyyy dn为管道内径； Tyo为原油始降温度x； Ty1为原油终降温度x；T0为最冷月平均温度xx； 代入数据即可得到。 2.7 管道热力补偿计算管道热力补偿计算 2.7.1 热油管道伸长量的计算 （1）管线生产热应力 其中： 管线生产的热应力； a

21、管子热膨胀系数查炼油厂油气集输设计手册p298表8-63可得碳钢11.410-6/； E管材的弹性模量E =2.1106gcm2； t0管线的安装温度t0 =x； t1管线的工作温度t1=x； 代入数据计算即可得到。01ttaE 地下管路由于土壤与管体有摩擦阻力当达到一定值时温差引起的轴向应力完全可以与摩擦力平衡，管道出土处产热变形的段落长度可得: 则 =0.08； risPDttaEl0 式中：Pr单位长度管路上土壤的摩擦力； Ps管路上埋土压力； 管路两侧所受的被动土力 qDPPPrsr2irshrP2452tghrPirr； 式中： q单位长度管路重量t/m； 管体与土攘间摩擦系数； D

22、 管路外径m； 土壤容重 rr = x t/m3； hi 管顶埋深hi= x m； 带入数据即可求出。rr （2）伸长量计算EFFLttaEl2012.7.2 型补偿器的计算 查炼厂石油管道设计手册p288； 已知Dg， ，预伸量 。当介质温t250时， =2.5cm查得H=12.96 m；弹性力Px=1203.04kg； 由 =xm =xm l2l2lDR5 . 2RHl5 . 11xDHn ; 型补偿器的固定支架最大间距l1 弯管特性系数： 式中： 壁厚,厘米； R弯管曲率半径，厘米； r管子平均半径，厘米；xmnRl2xmll235 . 01l2rR 表2-1 型补偿器的固定支架最大间距

23、 管子公称直径（mm） 型补偿器的固定支架最大间距（m） 2739999325型补偿器的固定支架最大间距（m）110 110 当0.854时： 当0.854时： = x 型补偿器的线性总长度 = x 管子截面惯性矩：2121K65.1KKRLLLL28. 6223214464dDJ 式中：D管子外径； d管子内径； 式中：y0弹性中心之作4厘米； x0 =0 代入数据可求得y0和tx002523505 . 1635. 122426LyRRLLRRLLLLTZZZZzXLKRLLRLy14. 3232202.8 固定墩的计算固定墩的计算 固定墩作用是将管线固定，防止管线由于热应力或补偿器的弹力而

24、产生位移拉环与之相连的管线设备。常用的固定支座由支座和混凝土支墩两部分组成；混凝土支座墩靠它的土壤间的阻力将管线固定，支座是连接管体和支座墩的构件。2.8.1 固定墩的推力计算补偿器与固定墩支座间要有一定距离，一般取 =1.5，因为 =x m。 所以： =1.5H=xm； 又由于：式中： P0固定支座承受的轴向推力 kg； 补偿器给固定支座墩的轴向推力xkg；式中：D管路的外径；0lH0l00lpppTpqtghDvprrT45122 Vr土壤的容重 x kg/m3； 管顶埋深1.5m； 土胚的内摩擦系数20； 管路单位长度的重量（包扩充液重）kg/m； 式中 ： qx管线重 kg/m； qy

25、管线内冲油的重量 kg/m； Vy油品重度为 kg/m3； =x kg/m rhq保qqqqyx保q 所以 =x kg/m） = x kg/m） 式中：为摩擦系数 =0.3 =x kg 测qqqqyxqtghDvpTTT4512200lpppT 2.8.2 固定支墩尺寸的确定 先假设出尺寸，在按（支墩阻力p0）计算，并安其它强度余件核算。 先假设出尺寸时，支墩高度应小点，以便增加其稳定性，高应小与长和宽。 设a=3m，b=4m，H=0.8m。 （1）核算支墩阻力 地下管道的固定墩，应该按照允许略有位移的支墩进行设计。允许位移时，支墩压缩了前面的土壤，迎面增加了被动土压力之合pp阻止支墩滑动，墩

26、后侧有一主动土压力之合力推着它。 校核条件： 式中： 、 同前 ； H0为墩顶埋土高 H0 =2.232m H为支墩高度 H =0.8m a为支墩 a=3米 计算可得 pv =x kgHatgHHvtgHvpTTv245245212020rv pk为主动土压力kg T为支墩与土壤间的摩擦力kg 式中： 支墩与土壤间的摩擦系数0.6； 混凝土重度一般V0=xkgcm3； HatgHHvtgHvpTTk245245212020btgHHHvHabvabHvPGPGPTTT245222200010v . 则T=x kg； 因为： 则 P0 = x kg； 由此 btgHHHvHabvabHvPGPG

27、PToTTT245222201xkgppTkv0pppTkv （2）固土壤对支墩产生的阻力满足条件 倾覆校核 支墩要求有足够的稳定性，保证在推力P作用下不倾覆，为此要使支墩的稳定性力矩大于推力时倾覆力矩。 支墩应满足： 式中：M1为支墩力矩kgm； ； 21nMM bHabvabHvGbMr0012121 （3）n为倾覆安全系数 M2为倾覆力矩 kgm； 式中：P0为补偿器给予的推力 xkg； 固定墩的高度 x m； 则: ； 所以支墩的抗倾覆能力满足要求。HPM0221nMM （4）地基强度核算 支墩在推力P和重力GB的联合作用下，相当于偏心受压载核，给地基的压力不均匀所以应进行地耐压校核：校核条件 ， ； 式中： ， 为支撑地基产生的最大最小应力； 为地耐力吨/米3;潮湿亚粘土2000吨/米3；0max0minmaxmin0 式中符号同前； 式中符号同前； 经计算可得 =xkg/m2； =xkg/m2； .beabGB61maxbeabGB61minHabvabHvGBr00GBHPe0maxmin 则有， ； 固地耐压满足要求； 支墩本身强度校核： 支墩本身强度应满足： 式中：K为混凝土抗弯强度安全系数K=2.8；0max0minLRaHKM05