某热油管道输送工艺

重庆科技学院《管道输送工艺》课程设计报告院〔系〕:石油与天然气工程学院专业班级:油气储运10-2班学生姓名:学号:2010440设计地点〔单位〕K713设计题目:某热油管道工艺设计〔二期〕完成日期：2013年12月25日

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概述11.1.1设计内容11.1.2设计依据11.1.3设计原那么12工程概况23工艺计算43.1热站数计算43.2水力计算53.2.1平均温度55663.3泵站布置计算773.3.2泵站布置73.4校核动静水压93.4.1动水压力的校核：993.5最小输量94设计结果11参考文献121总论1.1概述1.1.1设计内容按照设计要求进行某热油管道工艺设计。本设计主要就二期〔700万吨/年〕条件下，泵站数和热站数，以及它们的布置，还有静水压和动水压的校核，最小输量。1.1.2设计依据〔1〕国家的相关标准、行业的有关标准、标准；〔2〕相似管道的设计经验；设计任务书。1.1.3设计原那么〔1〕严格执行现行国家、行业的有关标准、标准。〔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，保证工程工程的高水平、高效益，确保管道平安可靠，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开展紧密结合。〔4〕在保证管线通信可靠的根底上，进一步优化通信网络结构，降低工程投资。提高自控水平，实现主要平安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400万吨，五年后原油产量到达700万吨/年，方案将原油输送到520Km外的炼油厂，需要设计一条输油管道，输送压力8MPa。采用密闭输送方式。1.目前设计情况管道管材为X70，规格为Φ529×7。导热系数K=1.94，比热容C=2100J〔kg·℃〕。一期热站数4个，热站间距130km，热负荷为6994kJ，每个热站包含1个加热炉，型号为GW7000；泵站数为1个，3台泵并联，其中1台备用。输油泵型号为DQ280-100B×8，流量为300m3/h，扬程为800m，效率77%，转速为2980r/min，功率2000W。2.设计内容及要求为：确定二期〔700万吨/年〕条件下，泵站数及热站数；〔2〕二期热站、泵站的布置；〔3〕静水压以及动水压校核；〔4〕最小输量；〔5〕绘制二期工程中间站、热泵站工艺流程图一张〔2#〕。3.相关设计参数如下：表2-1某原油性质含蜡量，%沥青质，%密度，kg/m3初馏点，℃凝固点，℃粘度，50℃85377 表2-2里程和高程表里程，km080173236292353430480520高程，m450520470427490380410445415图2-1管道走向纵断面图表2-3管道经过区域地温月份123456789101112地温45689111213121086最大运行压力8.0MPa，末站剩余压头80m，局部摩阻为沿程摩阻的1.1%，20℃相对密度为0.85,50℃·℃。保温层采用黄夹克，35mm。土壤导热系数1.1W/(m·℃),埋地深度1.8m。最高输送温度67℃，最低输送温度35℃。3工艺计算3.1热站数计算(3-1)式中，G——质量流量，kg/s；Q——年输量,m3/s；T——时间，取350天,S。当年输量为700万吨时，由公式〔3-1〕，得：假设出站温度为50℃，进站温度为38℃，〔3-2〕式中，--原油质量流量，；--加热站的进站温度，；--加热站的出站温度，；--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，；所以由式〔3-2〕，得：热油管全长520km，那么加热站数,取4个。所以，热站间距为：管道埋深处平均地温：℃出站温度为：〔3-3〕式中，G——原油质量流量，kg/s；C——比热容，kJ/(kg·℃)；L——加热站间距，m；K——管道总传热系数，W/(m·℃)；D——管道内径，m；由式3-33，得TR=50℃，与假设相符。每个加热站的热负荷为〔3-4〕式中，q——加热站的热负荷，kJ/s；η——加热站的效率,此处取0.88。由式〔3-4〕，得：×106J/S。加热站的热负荷与一期热负荷接近，所以，二期加热站仍采用一期加热炉，型号为GW7000，每个热站两个加热炉。3.2水力计算3.2.1平均温度(3-5)式中，--加热站的起点，终点温度，℃。由式3-10，得Tpj为42℃。油品粘度〔3-6〕式中，ρt、ρ20——温度为t及20℃时油品的密度，kg/m3；ξ——温度系数，ξρt，kg/(m3.℃)。代入，得ρ503。运动粘度〔3-7〕式中，--温度为平均温度、时油品的运动黏度，；--粘温指数，1/℃。由式〔3-11〕，得：假设油品处于水力光滑区，雷诺数为〔3-8〕〔3-9〕式中，u——黏温指数，1/℃,；v——输送温度下原油的运动黏度，m2/s；Q——管路中原油的体积流量，m3/s；e——管壁的绝对粗糙度，m。由公式〔3-16〕，得：Re=46300由公式〔3-17〕，得：Re1=925860因为3000<Re<925860，所以其是处于水力光滑区，故前面的假设是正确的。一个加热站间的摩阻为：〔3-10〕总摩阻为：〔3-11〕全线所需总压头为：〔3-12〕式中，——沿线总摩阻，m；——剩余压头，m；——加热站之间的高程差，m；H——全线所需要的总压头，m。由公式〔3-10〕、〔3-11〕得：hR由公式〔3-12〕得：3.3泵站布置计算〔3-13〕式中，Q——体积流量，m3/s或m3/h；G——年输量，kg；——油品在平均温度时的相对密度，kg/m3。当年输量为700万吨时，由公式〔3-13〕，得：3/h3.3.2泵站布置泵站选用泵型号为D300-150×8型输油泵，其额定流量为360，扬程为1125m,配带电动机转速为2985r/min，功率为1192kW，效率为78%。每个泵站选用4台，3台泵并联，其中1台为备用泵。那么泵产生的压力故所选泵类型及数量合格。泵站数为：〔3-14〕式中，n——泵站数，个；H——全线所需的总压头，m；——泵所提供的扬程，m。由公式〔3-14〕得：向下取整，取n=2个；为了保证任务输量不变，可对泵站中的泵机组采取减小级数等措施。采用平均法布站，其站间距为：〔3-15〕式中，——泵站站间距，km；L——管线总长，km。由公式〔3-15〕，得：LR=260km取泵站内压头损失为，泵站进口压力控制在30～80m范围内。当采用平均法布站时：当首站与第二站站间距取260km时，对应高程为Z=454m时，其进口压力为：〔3-16〕〔3-17〕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；——两泵站间的高程差，m；——泵站内压头损失，m。由公式〔3-16〕、〔3-17〕，得：由于泵站进口压力控制在30～80m范围内，不符合要求，故要缩小布站距离。〔2〕取首站与第二站的站间距为210km，对应高程为Z=445m时，进口压力为：符合要求，故第二站布置在距离首站210km处。〔3〕末站进口压力为：80m与任务书要求末站剩余压头80m相符，故所选泵符合要求。3.4校核动静水压：〔3-18〕最大动水压力为：〔3-19〕式中，Hi——高程为i点处的动水压头，m； H——泵站输出的压头，m；X——泵站与低点处的距离，m；ZX，Z1——低点处、泵站的高程，m；P——动水压力，Pa。由公式〔3-18〕、〔3-19〕，得：故动水压力校核符合要求。静水压力的校核：〔3-20〕式中，P——静水压力，Pa；——沿线的最大高程差，m。由公式〔3-20〕，得：故静水压力校核符合要求。3.5最小输量管道的最小输量：〔3-21〕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，。由公式〔3-21〕，得：4设计结果表4-1管道设计结果管材最小屈服强度〔MPa〕外径〔mm〕壁厚〔mm〕X70直缝钢管4825297表4-2热站设计结果热站数站间距〔km〕进站温度〔℃〕出站温度〔℃〕热负荷〔kJ/s〕效率41303850662988%表4-3加热炉型号加热炉型号加热炉数量GW70002表4-4泵站布置结果首站末站里程〔km〕0210高程〔m〕450454表4-5泵设计结果型号台数(台)流量(m3/h)扬程〔m〕转速(转/分)效率(%)功率〔KW〕D300-150×84