潤(rùn)滑油順序輸送工藝研究

李 元

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潤(rùn)滑油順序輸送工藝研究

李 元

（中國(guó)石油管道長(zhǎng)春輸油氣分公司，吉林 長(zhǎng)春 130062）

利用同一成品油管道進(jìn)行潤(rùn)滑油和柴油的順序輸送必然會(huì)造成混油，從而影響油品的質(zhì)量及銷(xiāo)售價(jià)格。對(duì)潤(rùn)滑油和柴油的混油原因進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算實(shí)例具體給出了混油量的計(jì)算方法，并總結(jié)了減少混油量的一般方法。列舉了現(xiàn)有混油界面檢測(cè)的技術(shù)，并對(duì)其原理及精確度進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明和對(duì)比。

潤(rùn)滑油；順序輸送；混油；檢測(cè)

成品油順序輸送是一種利用同一條成品油管道，按照合理安排的次序和周期輸送幾種不同油品的輸送方式，也可稱(chēng)為交替輸送[1,2]。這種輸送方式在降低了管道建設(shè)成本的同時(shí)，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)資源，提高了管道的使用效率。但在順序輸送管道內(nèi)兩種油品交替時(shí)，相鄰油品會(huì)發(fā)生摻混，形成混油區(qū)，形成的混油不能作為合格的油品銷(xiāo)售，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

1 混油

1.1 混油產(chǎn)生的原因

在油品輸送過(guò)程中，產(chǎn)生混油的機(jī)理根據(jù)流態(tài)變化也有所不同。油品呈層流流動(dòng)時(shí)，管中心油品的速度遠(yuǎn)大于流動(dòng)的平均速度，使得后行油品呈楔形進(jìn)入前行油品中，在徑向擴(kuò)散的作用下，增大了混油濃度。而油品呈紊流流動(dòng)時(shí)，由于層流底層和緩沖層的存在，在后行油品楔入前行油品后，由于其混油界面速度分布較均勻，而軸向濃度梯度較大，因此，軸向擴(kuò)散增大了其混油濃度。紊流時(shí)產(chǎn)生的混油量小于層流時(shí)產(chǎn)生的混油量。對(duì)管道順序輸送,為減少形成混油,應(yīng)盡量使油品保持在紊流流態(tài)下被輸送[3]。

1.2 混油量的計(jì)算方法

成品油順序輸送管道的混油量計(jì)算，對(duì)于順序輸送管道的優(yōu)化運(yùn)行非常重要，這關(guān)系到混油切割以及混油的處理方案，以致影響最終油品質(zhì)量。 當(dāng)前對(duì)油品混油量的計(jì)算有兩種公式，即理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式[4,5]。理論公式是指認(rèn)為對(duì)流擴(kuò)散作用是影響混油的最基本因素，為了簡(jiǎn)化模型，假定只按軸向一維擴(kuò)散，利用費(fèi)克擴(kuò)散定律和質(zhì)量守恒定律可以得出混油濃度的解析式，從而得出混油長(zhǎng)度的計(jì)算公式。目前，該模型在紊流范圍內(nèi)有較成熟的計(jì)算公式。經(jīng)驗(yàn)公式中最典型的是Austin－Palfrey公式，而此計(jì)算公式對(duì)于運(yùn)行過(guò)程中保持流速基本穩(wěn)定的油品運(yùn)行比較適用，對(duì)于在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生的管徑改變從而導(dǎo)致沿線(xiàn)流速發(fā)生劇烈變化的情況，可把不同流速和管徑下的混油折算成相同流速和管徑下的混油量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，即采取當(dāng)量混油長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算[6]。下例是對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式的具體說(shuō)明。

某潤(rùn)滑油順序輸送管道，全線(xiàn)長(zhǎng)240 km，首站至中間站規(guī)格為φ355.6mm×6.0mm，長(zhǎng)130 km，中間站至末站規(guī)格為φ377 mm×6.0 mm，長(zhǎng)110 km，全線(xiàn)共有3座泵站，輸送溫度取19.6 ℃，流量為=312 m3/s。

（1）混油的運(yùn)動(dòng)粘度

20 ℃時(shí)柴油粘度：6.0×10-6m2/s；

27 ℃時(shí)柴油粘度：5.0×10-6m2/s；

計(jì)算得=0.026

所以柴油的粘度換算公式為：

由上面計(jì)算可得潤(rùn)滑油的粘度換算公式為：

由公式（4）

計(jì)算混油的運(yùn)動(dòng)粘度：

（2）計(jì)算管段1的混油長(zhǎng)度

雷諾數(shù)：

（3）最終混油長(zhǎng)度計(jì)算

混油輸送距離經(jīng)過(guò)1后，形成的混油長(zhǎng)度為1；在管段2中雷諾數(shù)為Re2時(shí)，根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出的管段1混油長(zhǎng)度1，換算成形成長(zhǎng)度為1的混油管道的當(dāng)量長(zhǎng)度’，并計(jì)算出最終混油長(zhǎng)度：

在管段2中的雷洛數(shù)：

當(dāng)量長(zhǎng)度：

混油長(zhǎng)度：

1.3 減少混油的措施

1.3.1 一般方法[7,8]

（1）有生產(chǎn)中的實(shí)際表明，油品在紊流狀態(tài)下被輸送時(shí)，混油體積不到管道體積的1%，但在層流狀態(tài)被輸送時(shí)，混油體積卻可能增大的數(shù)百倍。所以應(yīng)盡量將輸送狀態(tài)控制在紊流。

（2）依據(jù)油品的密度和黏度合理安排輸送次序，如前行油品柴油的粘度小于后行油品潤(rùn)滑油的粘度可減少混油量。

（3）應(yīng)盡量簡(jiǎn)化泵站流程。

（4）在各分油點(diǎn)的出油量未達(dá)到罐容量允許的前提下，應(yīng)盡量使油品的一次輸送量最大化。

1.3.2 隔離系統(tǒng)及方法

除一般方法，還可利用隔離系統(tǒng)減少混油。隔離系統(tǒng)可分為機(jī)械隔離系統(tǒng)和液體隔離系統(tǒng)[9]。其中機(jī)械隔離系統(tǒng)是指橡膠隔離球和皮碗形機(jī)械隔離器。在潤(rùn)滑油-柴油順序輸送管道中，由于油品的粘度較小，在隔離物兩側(cè)產(chǎn)生的壓差較大，會(huì)由于滲流作用增大混油量，雖然加大流速會(huì)使其前后壓差減小，但前行油品通過(guò)隔離球向后行油品的泄漏量會(huì)急劇增大。液體隔離系統(tǒng)包括液相隔離、雙液相隔離以及膠體隔離。對(duì)于潤(rùn)滑油-柴油順序輸送，可在它們之間注入與兩種油品物化特性相近的第三種成品油或這兩種油品的混油。下表1是對(duì)幾種隔離系統(tǒng)工藝及效果的比較。

表1 不同隔離系統(tǒng)比較

2 混油界面的檢測(cè)

在成品油管道順序輸送中，及時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤管道順序輸送的兩種或多種不同油品的混油界面是十分重要的。準(zhǔn)確及時(shí)檢測(cè)不同油品的混油界面，就可以對(duì)不同的油品實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地切割，減少因混油造成的損失，同時(shí)也有利于成品油管道的安全輸送運(yùn)行[10]。目前，對(duì)于混油界面的檢測(cè)方法有密度型、電容型、放射型、記號(hào)型、光學(xué)型以及聲波型。密度型檢測(cè)方法是根據(jù)測(cè)量到的油品的密度來(lái)確定不同種油品的交界面，是一種最早在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的檢測(cè)混油界面的方法[11]。電容型檢測(cè)方法是通過(guò)電容電池測(cè)量管內(nèi)依次流過(guò)的流動(dòng)介質(zhì)的介電強(qiáng)度，根據(jù)不同成品油的介電常數(shù)不同的原理，確定混油界面。放射型檢測(cè)方法是通過(guò)檢測(cè)油品中放射強(qiáng)度來(lái)判讀混油界面。記號(hào)型檢測(cè)有熒光記號(hào)法和氣體記號(hào)法兩種，即通過(guò)對(duì)記號(hào)的跟蹤檢測(cè)來(lái)確定混油界面。光學(xué)型和聲波型是利用光和聲在不同油品中不同的折射率和傳播速度來(lái)確定混油界面。這幾種檢測(cè)方法原理不同，所適用的條件也不同，表2是對(duì)它們的特點(diǎn)比較。

表2 不同混油界面檢測(cè)方法的比較

3 結(jié)論

對(duì)于潤(rùn)滑油的順序輸送，其混油程度受流態(tài)影響，其混油量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出。對(duì)于混油，可采取一般方式和隔離系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)將其降低到理想程度。混油界面的檢測(cè)直接關(guān)系到混油切割的效果，因此，可利用密度型、電容型、放射型、記號(hào)型和熒光型等檢測(cè)方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，可根據(jù)這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)情況對(duì)其進(jìn)行選擇。

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The Research of Lubricating Oil Order Delivery Technology

（Petrochina Pipleline Changchun Company, Jilin Changchun 130062，China）

The transportation of lubricating oil and diesel with a same pipeline is bound to cause blended oil，which in turn affect the quality and sales price of refined petroleum.Analysis the reasons for causing blended oil of the two different densities,concrete calculating examples is given to explain the calculation method of mixed oil quantity,and sums up the the general method and using the method of isolation system to reduce the amount of blended oil.Lists the existing mix oil interface detection technology, and its principle and accuracy for further description and comparison.

Lubricating oil; Order delivery; Blended oil; Detection

TE 832

A

1671-0460（2014）06-1076-03

2014-04-17

李元（1981-），男，吉林長(zhǎng)春人，助理工程師，研究方向：從事油氣儲(chǔ)運(yùn)方面的技術(shù)工作。E-mail：liyuan20010809@163.com。