转油站课程设计

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章转油站概述 11.1转油站简介 11.2集油站工艺流程、监控目标及要求 11.3系统硬件参数与选型、工作原理 21.4流程及流程说明 3\o"CurrentDocument"第2章转油站装置及有关参数的计算 52.1工艺流程图 52.2原油物性计算 52.3有关设计参数的确定 62.4转油站的选取 62.5油田联合站外输天然气节流装置的口径d20计算 72.6油田转油站油水界面控制中的调节阀口径计算 9\o"CurrentDocument"第3章工艺管线的选取 103.1循环泵到转油站之间管线的计算 103.2转油站到加热炉之间管线的计算 10\o"CurrentDocument"第4章结论与体会 13\o"CurrentDocument"第5章参考文献 14第1章转油站概述第1章转油站概述图1-1工艺流程图1.1转油站简介转油站是把数座计量（接转）站来油集中在一起，进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站，又叫集油站。有的转油站还包括原油脱水作业，这种站叫脱水转油站。1.2集油站工艺流程、监控目标及要求油田集油站是油气集输系统的主要环节，它是由脱水转油、污水处理、注水系统三大部分组成，而脱水转油部分则是联合站的重要组成部分，脱水转油部分具生产连续，多工序关联和工艺设备复杂的特点。集油站的主要产品是原油，当原油合格时才能外输，而原油含水率是检验原油质量的重要标准，计算机结合自动化仪表形成的监控系统能够有效的提高产品质量、增强工作效率、减轻工作负担，且性能可靠、价格比较低，已经被大家接受。1.3系统硬件参数与选型、工作原理外来油经管线进入游离水脱除器之前，需要对来油的温度和压力进行测量。在游离水脱除器中需要对脱除器的油水界面及油出口汇管压力进行控制。含水油加热炉生温，需要对加热炉温度进行检测。净化后的原油进入缓冲罐进行油气分离，缓冲罐液位过低将造成抽空，过高会造成气管线进油，而压力过高会造成回压高，影响油气生产量，必须对缓冲罐的液位和压力进行控制。油气分离器的液位进行控制。事故情况下，进入事故罐的原油的油水界面需要检测。含油污水进入污水沉降罐进行沉降，需要对其液位进行控制SM322数字量输出模块该模块是德国西门子公司生产的S7-300PLC系列数字量输出模块，为16通道的数字量输出模块。主要性能与指标•可用于连接电磁阀，接触器，小功能电机、灯和电机启动器•数字量输出模块将S7-300的内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平16路增强数字量输出模块•额定负载电压，输出范围为20.4-28.8V•输出电流，信号为0是电流为0.5MA，信号为1时-60°C时的电流为0.5MASM323数字量输入/输出模块主要性能与指标8通道的数字量输入/输出模块•可用于连接开关、2总线近开关，小功率电机等•可将控制过程的外部数字量电平转化为S7-300的内部信号电平•也可将S7-300的内部信号电平转化为控制过程的外部数字量电平RS-232C接口研华工控主机主要特征-IPC-610专为冲击、震动、高温等恶劣环境设计-支持14槽ISA/PCI底板-支持四个前端抽取磁盘驱动器和一块内置3.5”硬盘-1个带防尘过滤网的86CFM风扇选配InterPIV2.4GMCPU•西部数据80G硬盘Kingston256M内存•工业键盘及光电鼠标-RS-232C接口显示器带19寸LCD和VGA/Video/S-Video/DVI端口的工业平板显示器主要特征-19寸SXGATFTLCD分辨率达到1280*1024•输入信号自动识别•最高亮度可达250cd/m2•多扫描功能：支持SXGA,XGA,SVGA,VGA和文本模式•支持多信号输入：VGA,DVI,Video和S-Video•不锈钢机箱，符合NEMA4/IP65标准的防锈前面板1.4流程及流程说明设计工艺流程应能保证联合站处理的油气产品的质量要求，产量高，经济效益好。在满足联合站各项生产任务的基础上，应充分采用先进技术，考虑各种能量的合理利用，采用密闭流程，避免各种蒸发损耗，工艺流程应能适应操作的变化，但又要避免烦琐，防止浪费，管线阀门要尽量少，线路要短，油气流向合理。在原油开采至净化外输的全密闭流程，要比开式流程有多方面的优点：（1） 一般的开式流程原油损耗约为2〜4%，而密闭后能降低到0.5%以下，密闭式流程不仅降低了油气损耗，而且还提高了产品的质量。（2） 密闭式流程结构简单，成本降低，有利于提高自动化工致程度和管理水平。设计中考虑到进站原油的含水率（70%）和含气量（综合油气比为55Nm3（气）/t（油），工艺上采用油气三级分离，两段脱水。三级分离指一级油气水三相分离，二级缓冲分离以及在稳定塔内的三级分离。两段脱水是指一级油气水三相分离脱水和电转油站脱水。该站除正常的生产流程外，还有站内循环以满足原油不需外输时的要求，还有原油罐区用以事故（如停电）发生后储存油品，等来电后，再进入正常工作，避免因联合站或外输管线的突发事故而影响油田生产。原油在联合站内处理的工艺流程如下：（1）正常流程：f—注破乳剂——气计量一气站站外来油一进站阀组一油气水三相分离器一缓冲罐一循环泵一1一►污水一污水处理区电转油站一加热炉一原油稳定塔一（净化油罐）一原油外输泵一计量一外输（2）无泵流程：； 注破乳剂—气计量一气站站外来油一进站阀组一油气水三相分离器一缓冲罐一1 污水一污水处理区电转油站一加热炉一原油稳定塔一(净化油罐)一原油外输泵一计量一外输停电流程：进站来油一进站阀组一油气水三相分离器一缓冲罐一事故罐一循环泵后的正常流程进站总阀组和电转油站都设有加药装置，可以加入破乳剂，以利于油气水在分离器中的分离和电转油站的脱水。程设计中的几点说明：各作业区，装置的布置应与平面布置相符，应标明各工艺管线尺寸、安装高度、介质的流向、管线线型及管件应符合的规定，尺寸不按比例。凡是由于偶然事件(着火停电)或操作失去可能使压力升高而造成事故之处(如分离器、加热炉、油罐、轻油罐等常压容器及往复泵、齿轮泵出口)，都装备有安全阀或呼吸阀。凡是不允许液体倒流之处(如离心泵的出口、有压进罐管线、药剂线进电转油站入口等)都装上了止回阀。第2章转油站装置及有关参数的计算2.1工艺流程图图2-1工艺流程图2.2原油物性计算密度：在20°C-120°C范围内p= ^20 t1+a(t-20)780<p20<860时，a=(3.083-2.638X10-3p20)X10-31/C动力粘度：日=1(中0)**[1+a(t-t「lg(中o)]-iR>1000mPa-s时，c=10,a=2.52X10-31/C10<r<1000mPaS时，c=100,a=1.44x10-31/Cr<10mPaS时，C=1000,a=0.76x10-31/C式中，七，七0—温度为t(°C)和to(°C)时原油的粘度，毫帕•秒；c,a一系数。运动粘度：°广叮Pt式中，七一tC时原油的运动粘度，厘沱；°—tC时原油的动力粘度，mPa•s；P一tC时原油的密度，kg/m3。由上面的公式，可以计算出各温度下原油的密度、运动粘度、动力粘度。2.3有关设计参数的确定原油含水：70%原油进站温度：40°C进站压力：0.5MPa油气水三相分离器：进口温度：40°C出口温度：55°C控制压力：0.5MPa(0.4MPa)出口原油含水：<20%缓冲罐：控制压力：0.15MPa转油站：脱水温度：52°C操作压力：0.3MPa出口原油含水:<0.5%稳定塔：稳定温度：不低于60°C操作压力：-0.03Mpa大罐：储存温度：45~50°C原油外输温度：60°C外输距离：30km油水在三相分离器中停留时间：5~30分钟油水在转油站中停留时间：40分钟2.4转油站的选取操作温度：52C；操作压力：0.3MPa；查《油田油气集输设计技术手册》，选取43600X14000的电转油站，其中空容积是

155.7ms/台，且知道一般原油在转油站中的停留时间是40分钟。一级分离后，进入电转油站的原油含水率为20%，计算单台电转油站的含水原油的体积流量。单台电转油站的含水原油体积流量：V二匕t式中：V一单台电转油站处理的含水原油体积流量，m3/h；V•一电转油站的空罐容积，m3/台；it一选定的含水原油在电转油站内的停留时间，h。V=匕=母7X60=233.55m3/（h.台）t40则，经电转油站处理的含水原油的体积流量为:EV=479.4516x103=742”806.9x103x0.8EV742.74n= = =3.18（台）V233.55..•取N=4台实际的体积流量为:实际的停留时间：t742.74 ，一实际的体积流量为:实际的停留时间：tV=——二185.685ms/h4155.7x°=50.3imin>40min185.685当一台检修时，即N=374274单台体积流量为：V-=—--=247.58ms/h3且120%V=1.2X233.55=280.26m3/h>V=247.58ms/h即选用了4台43000X11000的电转油站满足要求。2.5油田联合站外输天然气节流装置的口径d20计算已知条件：工作介质：天然气已知条件：工作介质：天然气操作温度：30°C标况密度：P=0.97kg/Nm3操作状态下粘度：n=0.0112cP管道内径：D20=363mm等熵指数：k=1.315取压方式：法兰取压工况密度：P=1.9678kg/Nm3工作压力：P=215600Pa1最大压差：6p=9800Pa体积流量：Qma「8300Nm3/h相对湿度：&：100%孔板材质线膨胀系数：入d=0.000012mm/mm°C管道材质线膨胀系数：、=0.000011mm/mmC孔板孔径d20的设计计算°求工况下管道直径：D=D20[1+入d(t-20)]=0.363[1+0.000012(30-20)]=0.36304356(m)求雷诺数Red=46p P / nDn=4*8300/3600*1.9678/(3.14*0.36304356*0.0112)=1421.38085求A2A2=nRed/D20V(2App)=0.0112Red/0.360*V38568.88=0.225设C8=0.6060e=1据Xn=A2/C(1)e(1)B=[X2/(1+X2)]0.25C=0.5959+0.3123n2.1-0.18当^=4时，求得E4=3.46*10-10<5*10-10・.・B=B=0.5983

4C=C=0.604984求dd=DB=0.36304356*0.5983=0.217208961948(m)=21.7208961948(mm)求d20d20=d/[1+入d(t-20)]=0.217208961948/[1+0.000012(30-20)]=0.2171829(m)=21.71829(mm)最后得到d20=21.71829(mm)。标准节流装置的首选检测件当然是标准节流装置，为了选择最合适的标准节流装置，选型时应从以下几方面考虑：管径、直径比和雷诺数范围的限制条件；测量精确度；允许的压力损失；要求的最短直管段长度；对被测介质侵蚀、磨损和脏污的敏感性；结构的复杂程度和价格；安装的方便性；使用的长期稳定性。孔板可应用于比喷嘴和文丘里喷嘴更大的管径范围。2.6油田转油站油水界面控制中的调节阀口径计算已知条件：工作介质：污水 工作温度：t=55°C 阀前绝压：P==0.343MPa1阀后绝压：p==0.314MPa操作密度：p=1g/cm3最大流量：W=19.8x103kg/h管道直径：D=65mm 介质临界压力p=25.07MPa；阀入口温度下介质饱和蒸气压力p=0.018MPa；求调节阀的口径：利用调节阀的流量系数Cv，可以简化调节阀口径计算的问题，调节阀流量系数Cv定义：阀处于全开状态，阀端压差为1磅/英寸'0.07kgf/Cm'的条件下，60F15.6°C的清水，每分钟通过阀的美加仑数。决定调节阀口径根据已知的流体条件，先计算出所要求的Cv，再从Cv表上，选取合适的调节阀口径。求调节阀流量系数CvCv=1.17*Q*[G/(P1-P2)]i/2式中：Q——最大流量ms/hG----比重P1 进口压力Kgf/cm2P2——出口压力Kgf/cm2得：Cv=1.17*19.8*[1*10-s/(0.343-0.314)1/2]=51.802求调节阀口径dd="(4Cv/3600nv)*1000v=4Wn/nD2P=10.7735m/s..・d=73.0926mm因调解阀为联合站电转油站油水界面控制，需有调解、切断、克服△?、防堵的特点，故选用蝶形调解阀。该阀结构简单、重量轻、体积小、成本低，流通能力大，适用于低压差、大流量的场合。普通蝶阀泄漏量较大，但采用台阶式密封和聚四氟乙烯阀座或橡胶阀座面可提高阀的密封性能。目前国外高性能蝶阀均采用双向密封，其密封性能很强。力矩小，配备执行机构小，填料和密封装置耐用。适用于公称压力比较低的场合。第3章工艺管线的选取3.1循环泵到转油站之间管线的计算沿程摩阻的计算:取经济流速2.0m/s,管线长约为60md=生淄=0.363m3.14x2.0选管径为①377X7的无缝钢管，则实际流速为：2.0m/s=5.30x104八=5.30x104Re=—= y 13.69x10-6取e=0.1=3.17=3.17x105Re= = 1e8 2x0.1x10-38b7 ( )870.3633000<Re<Re1,处于水力光滑区水力摩阻系数：0.3164Re0.250.3164Re0.250.3164(5.30x104)0.25=0.02092.局部摩阻的计算:2.局部摩阻的计算:则沿程摩阻为：0.2071.75x(13.69x10-6)0.250.3634.754=0.0246x (—- —x60=0.7023m=5807.80Pa0.3634.75表3-1管线上的阀件名称单向阀90°弯头转弯三通通过三通闸阀数量14252L/d d 34060404.54一lV2 2.02h]=人d.—=0.0209X2~9~8x(240+40x2+340+5x4.5+2x4)=2.95m=24354.52pa设备安装高度取0.8m,高程差取3m：△宜pgAh=845.54x9.8x3=24807.72Pa所以此段管路总压降为AP=0.70+2.95+3=6.65m=0.055MPa3.2转油站到加热炉之间管线的计算

此条件下p52油品的密度:从电转油站出来的原油为纯净原油，含水<0.5%,（按0.5%计算）=806.9kg/m3，p=此条件下p52油品的密度:P广806.9x0.995+1000x0.005=807.9kg/m3『旦(1+2.5甲+14.1甲2)=6.030x(L+2.5x0.005+14.1x0.0052)=6.108mP-o目 6.108x10-3— — P=7.56x10-6m2/s807.9G479.4516x103806.9=594.190m3/h806.9Pc0.005八0.005' Q= x594.190=2.986m3/h0.995 0.995G=Qp=2.986x1000=2.986t/h=G+G=2.986+479.4516=482.437t/hG 482.437x103―总= =597.15m3/h=0.166m3/sP807.9d=Jd=J也些=0.363m兀v七3.14x1.6选中377X7的管线则实际流速为：v=业2=4x0.166=1.6m/s兀d23.14x0.3632沿程摩阻计算Re=Vd=侦x0.363=7.68x104

y 7.56x10-659.759.759.7Re"=(2x0.1x10-3 =3.17x1057 ()70.363・・.3000<Re<Re,属于水力光滑区0.1661.75x(7.56x10-6)0.25取L=50m,h]=0.0246x ^^ )—x50=0.343m=2715Pa局部摩阻计算0.3164 0.3164egX= = =0.015,Re0.25 768000.25

lv2 1.62・・・h1=X芬-—=0.015x^-^^x212=0.415m=3288Pa总压降询=3288+