南疆-唐山成品油管道罐容和批次優化設計

周中強（中國石化管道儲運分公司運銷處 江蘇 徐州221008）

孫麗 王浩（中國石化集團管道儲運公司華東管道設計研究院 江蘇 徐州221008）

南疆-唐山成品油管道工程起點為天津石化，在漢沽設有分輸閥室， 一期管道建設到河北唐山的任各莊油庫和天津武清油庫，考慮遠期任各莊向秦皇島延伸以及武清向北京延伸，考慮預留日后秦皇島和北京的輸量所以全線管徑為φ406.4， 而對近期任各莊和武清而言，管徑設置較大，尤其是在漢沽分輸之后，因分流導致漢沽-任各莊和漢沽-武清段管道流速較低， 產生的混油量增大，故需對管道建設罐容和輸送批次進行優化設計，從而保障管道經濟、高效的運行。

一、批次優化設計原理

最優循環次數確立應從建造、 經營油罐區的費用和混油的貶值損失及處理費用兩方面綜合考慮；建造、經營管理油罐區的費用和混油的總損失Sz 由以下公式計算得：

優化設計是使建設、 管理罐區的費用和混油貶值總損失最小，對上式求導得最優批次為下式：

計算前應確定每種油品使用的單罐容積， 不同單罐容積建設費用和運行費用不同， 也就是說建罐及管理費用不僅和批量有關，也和單罐容積選擇有關，而單罐容積和和總圖布置、油品銷售情況有關；另外混油總損失和混油處理方式有關，本工程混油優先采用回摻，回摻不了拉回煉廠處理。

以上計算假定管道輸量和各分輸點的分輸量是均衡的，在實際計算中，得到最優批次后應根據不均衡性進行校核。

在工程設計中，只對優化結果有影響的部分參與比較，在管道設計年限內，對可能的運行批次進行比選分析，以確立最優循環次數和全線需設儲罐總容量， 并按規范要求和考慮進出管道/油庫兩種方法計算油庫用于管道的設計罐容和最小容量， 從而為末站的自身經營最大限度的提供庫容， 為以后管道運行提供參考數據。

二、罐容及混油計算

1、南疆首站罐容的確定

南疆首站主要功能是接收天津石化來油， 并儲存、 外輸油品，煉廠來油可視為均衡來油，而管道外輸油品是同一油品的間歇輸送和不同油品的連續輸送， 油品罐容最小應為一個循環周期內進庫與外輸的差值，考慮到煉廠來油的不均衡性，以及管道檢修或停輸時需要備用的1 座較大單罐容量， 首站罐容計算公式為：

2、末站罐容確定

任各莊末站和武清末站依托當地油庫建設， 接收管道進庫油品，同時還承擔向外汽車發油的任務。 末站油庫罐容的確定取決于所依托油庫的油品周轉次數，下式為按周轉系數計算罐容。

周轉量一定的情況下，周轉次數越大，所需罐容越小，油罐利用率越高，油庫占地及建罐投資越小，油品損耗少。 成品油庫設計年周轉次數為10～25 次/年， 周轉次數選取由進庫和出庫方式共同確定。 武清油庫和任各莊油庫是管道末站，天津石化油品來源比較固定，市場適應性強，可通過調整管道批次、批量的方法來滿足油庫需求， 基本不存在因油品需求市場的變化而使油品儲量增加的情況。 因此末站油庫的罐容和周轉次數與管道輸送的批次有密切的關系。

上述情況是理想情況， 實際上計算時需要考慮到油品進出庫的不均衡性和規范要求的儲存天數， 末站油庫罐容計算公式如下：

由以上公式計算管道在2020 年設計輸量下輸送批次為20～45 所需的首、末站罐容及成本見表1。

3、混油計算

目前比較好的混油處理方式是摻混，利用油品的質量潛力，將混油回摻到各級油品中去，既能保證油品質量，投資省，操作簡單，又能減少混油損失。 將性質相近的油品相鄰排列，輸送順序為柴油-93#- 97#-93#-柴油，93# 與97# 之間的混油段切入93# 汽油中，存在一定的降級損失；柴油與93# 混油分為富汽部分和富柴部分，分別切入不同混油罐然后按計算比列回摻，對于混油不能完全回摻的，裝車運至天津石化回煉處理。 其中，混油回摻比例的確定如下：

油庫對外發油質量要求汽油終餾點≤195℃， 柴油閃點≥63℃，而汽油中摻入柴油影響汽油終餾點，柴油中摻入汽油影響柴油閃點。

汽油中摻混柴油的允許濃度常受到汽油終餾點控制， 可按下式計算汽油中允許混入的柴油濃度：

表1 2020 年輸量管道成本表

式中：Kd—汽油中允許混入的柴油濃度，%；

Tgo—汽油終餾點的最高允許值，℃；

Tg—汽油實際的終餾點，℃； —柴油20℃的密度，g/cm3；

柴油中摻入汽油后， 其閃點與摻入汽油的10%餾出溫度有關，根據汽油的10%餾出溫度和柴油閃點，可以確定柴油中允許混入的汽油濃度。

根據公式計算確定混油回摻比例為0.2%。

根據表1 可以繪制出2020 年南疆—唐山成品油管道工程年總成本與批次的關系曲線。

三、結論

根據以上分析計算可知，考慮了建造、經營油罐區的費用和混油的貶值損失及處理費用后就可得到設計輸量下最優批次。那么依據確定的罐容， 對不同年份的輸量可計算最優的批次和批量。

順序輸送管道的罐容和批次優化是一個非常復雜的過程，計算總損失SZ 為不完全投資，實際運行批次批量經常受到煉廠各品種產量影響，罐容建設受到油庫總圖布置等因素的影響，以上的優化設計還應根據不同年份的輸量進行校核， 并在罐容建設成本和油價變動情況下作出敏感性分析得出適合本條管道的最優批次和罐容建設方案。

[1] 楊筱蘅等. 輸油管道設計與管理[M]. 石油大學出版社,1996

[2]郭光臣等.油庫設計與管理[M]. 石油大學出版社, 1991