管輸成品油質量不合格的原因分析及控制措施

柳紅旗

〔中國石化銷售華中分公司安徽輸油處六安輸油站 安徽六安 237143〕

成品油作為易燃易爆的高危險性流體，與鐵路、公路和水路等運輸方式相比，管道運輸成品油有輸量大、投資少、損耗少、污染小、安全性高、成本和能耗低等諸多優勢。但是因為采用一條管道順序輸送多種油品，不可避免地要產生混油，而且利用設備多，流程復雜，操作步驟多，影響因素多，導致油品質量控制難度相對較大。近年來，隨著成品油管道里程和管輸量的增加，成品油質量事件也時有發生。

本文選取了近年來發生的3起管輸下載油品質量不合格的案例，分析原因，提出管輸油品質量控制措施，可為管輸成品油質量管理工作提供借鑒。

1 管輸油品質量不合格的案例分析

1.1 某下載庫汽油罐底部油品終餾點不合格

某下載庫下載結束后，取樣化驗92號汽油G1罐混合樣的終餾點為206℃，超標。分層取樣化驗結果(表1)顯示罐底1m樣終餾點207.5℃,中間3m樣終餾點206℃，頂部6m樣終餾點204.5℃，進油前該罐油樣化驗終餾點203℃。

表1 G1汽油罐分層取樣結果表

G1罐是上批次下載結束最后的進油罐，92號汽油頂0號車用柴油，富汽切割完后下載200t92號汽油后停輸。進油記錄顯示該罐在最近3個批次進油中有2次接收油頭或者油尾，與其他指標正常的92號汽油罐對比，該罐油品分層較嚴重，底部油品標密(標準密度，全文相同)比頂部標密大0.4kg/m3，除此之外未發現其他異常。分析油品不合格原因主要是該罐多次接收油頭、油尾，導致柴油含量較高，致使該罐油品底部指標不合格。

1.2 某下載庫柴油罐頂部油品閃點不合格

某下載庫在日常化驗取樣時發現G2車柴罐混合樣閃點60℃，指標卡邊，分層取樣發現頂部油樣閃點僅58℃,該罐液位6.201m，分層指標見表2。

表2 G2車柴罐分層取樣結果

與其他幾個指標合格的柴油罐對比，存在以下差異：

(1)該罐不動罐的時間較長，有半個月未發油；

(2)該罐有近1個月液位在5m以上；

(3)該罐上次下載回摻結束取混合樣的閃點為63℃。

分析油品不合格的原因主要是該罐多次回摻，且長期保持高液位，周轉效率低，輕質組分在油層頂部富集，導致頂部油品化驗指標超標。

1.3 某油庫產生異?；煊?/h3>

某油庫在進行92號汽油頂0號車柴操作時，需要關閉車柴下載閥，但車柴下載閥由于設備故障未消除，SCADA系統上顯示閥門全關，實際處于未全關狀態，導致大量92號汽油串入柴油罐，產生異常混油，造成油品質量事件。

該事件發生的主要原因是站控操作人員責任心不強，現場巡檢、監控不到位。外操未按要求到現場對閥門狀態進行監護和復核，未能及時發現該閥門的實際開關狀態與儀表指示不一致的異常情況；內操對SCADA畫面運行情況及油罐液位監控不到位，沒有及時發現輸油參數異常及運行儲罐液位的異常變化。內操在前期未對故障閥門進行調試的情況下，僅通過遠程測試就向調控中心報告閥門已恢復正常，也未向油庫相關管理人員匯報，擅自終止了該閥門的故障信息傳遞，導致該閥門在實際故障的狀態下被當作正常閥門使用。

2 油品質量控制措施

上述案例只是影響管輸油品質量的部分因素，歸納起來，要保證油品質量，主要方法有兩種，一是減少管輸系統混油的產生，二是避免罐內油品分層。對一般長輸管道來說，除了比較常見的煉廠出廠指標、順序輸送批次計劃以外[1]，其他的質量控制措施主要有以下幾個方面：

2.1 避免長時間不動罐或者長時間高液位發油

由于汽柴油組分的差異，密度差異較大，頂部輕質組分集中，底部重質組分集中。表3為某柴油罐7天不動罐頂部油品指標的變化情況，從數據看，標密下降0.2kg/m3，閃點下降2℃。

表3 某柴油罐頂部指標變化情況表

為避免油品分層造成質量不合格，對汽油罐，下載結束后應盡快安排發油，避免形成長期不動罐。對柴油罐，要避免長時間保持高液位，導致頂部油品指標不合格。

2.2 優化油品下載工藝操作規程

管輸工藝操作時，內操與外操要相互配合。外操復核閥門開關狀態應以機械的狀態位為準，避免儀表故障導致的兩者狀態不一致的問題。內操監控好流量、壓力及油罐液位等關鍵參數。在油庫下載時，提醒油庫關閉非下載罐進罐閥門，防止串油，特別是不同品種的油罐進罐閥門，比如在下載0號車柴時要關閉92號汽油和95號汽油的進罐閥門，同時內操要不定時關注油庫油罐液位的變化，包括非下載罐，油罐液位異常變化要在第一時間報告。

2.3 制定設備故障閉環管理流程

站場員工發現設備故障后應該在交接班記錄中記錄清楚，什么時間發現的故障，是否消除，是否經過調試，包括遠程調試和就地調試，一定要形成閉環管理，杜絕人為原因造成混油事件。

2.4 優化混油切割后行油品的下載量

輸油管道工程設計規范中規定，成品油管道順序輸送后行油品的濃度范圍為1%～99%的混油段長度按式(1)和式(2)，即奧斯汀和柏爾弗萊(Austin、Palfrey)公式計算[2-4]：

當Re>Relj時：C=11.75d0.5L0.5Re-0.1

(1)

當Re

(2)

lglg(v×106+0.89)=0.5lglg(vA×106+0.89)+0.5lglg(vB×106+0.89)

式中：C——混油長度，m；

d——管道內徑，m；

Re——雷諾數；

Relj——臨界雷諾數；

L——計算管段長度，m；

qv——輸油平均溫度下的體積流量，m3/s；

v——各50%的混油在輸送溫度下的運動黏度，m2/s；

vA——前行油品在輸送溫度下的運動黏度，m2/s；

vB——后行油品在輸送溫度下的運動黏度，m2/s。

以華中地區常見的外徑273.1mm和323.9mm管道為例，汽油運動黏度按0.665 ×10-6m2/s，柴油運動黏度按7.75×10-6m2/s計算，Re>Relj，根據式(1)得出兩種不同管徑的混油段長度(表4)。

表4 不同管徑混油長度計算表

表4計算結果顯示，在兩次輸入的純柴油和純汽油物性不變的情況下，汽油頂柴油和柴油頂汽油的混油段長度幾乎完全一致。

但根據表5某支線管道最近幾個批次的混油切割統計數據看，汽油頂柴油時，汽油達到純油標密的時間平均2.18h，明顯比柴油頂汽油時柴油達到純油標密的平均時間1.16h更長，達到標密時的下載量也更大，汽油為468m3，柴油為230m3。因此，為保障油品質量，建議后行油品為汽油時，以直徑273mm管道為例，應保證下載量在500m3以上。某支線管道混油切割數據統計見表5所示。

表5 某支線管道混油切割數據統計表

2.5 減少站內管道系統混油

站內管道系統的混油主要集中在收發球系統、進站過濾備用管線系統、下載計量備用管線系統及污油回注系統。工藝備用管線上油品與下載油品不一致時，可以通過排污閥先排至污油罐，待油品切換后再通過污油罐回注。但回注時要充分考慮污油罐內油品成分，做好過濾器等設備的排污記錄與分析，罐內油品到底是汽油成分多還是柴油成分多，必要時可以進行化驗計量，為污油回注提供參考，盡可能減少混油。

2.6 根據汽柴油下載量的變化優化混油切割比

隨著經濟結構的調整，汽柴油的銷量也在不斷變化。最近幾年，汽油與柴油的銷量比逐步上升，華中地區部分管道鋪底油也由0號車柴調整為92號汽油。按照目前的管道操作規程，柴油頂汽油時，混油切割比按照3%、40%、97%的體積分數“三刀切”，富柴的下載體積達到富汽的1.5倍。而現在管道沿線各地市汽油下載量明顯比柴油高，汽油罐周轉效率相對更高，用于回摻的92號汽油與車柴的下載量相比也在不斷上升。汽油罐中重質組分在底部富集，發油時能及時發出，也降低了由于油品分層帶來的質量不合格風險，更有利于混油回摻。因此應根據實際的下載量和汽柴油的銷量比例，優化中間段混油切割比。對于油品下載量大的品種可以多切混油，通過調整富汽和富柴的切割量提高混油回摻率。

2.7 優化設備選型，提高混油回摻率

目前管道混油回摻按照以下公式(3)～(8)計算[5-6]：

(3)

(4)

(5)

(6)

富柴回摻流量：Q富柴=Q柴×Kg÷X汽

(7)

富汽回摻流量：Q富汽=Q汽×Kd÷X柴

(8)

Kd為汽油中允許摻入柴油的體積分數；[tλ]為規定的汽油終餾點，℃；tλ為汽油的實際終餾點，℃。

Kg為柴油中允許摻入汽油的體積分數；Ts為柴油的實際閃點，℃；Ts0為規定的柴油最低允許閃點，℃。

混油密度=汽油密度×汽油體積分數+柴油密度×柴油體積分數。

根據式(3)～式(8)，以煉廠出廠汽油終餾點199℃、柴油閃點67℃為例，回摻后汽油終餾點不高于203℃，柴油閃點不低于63℃，汽油中允許摻入柴油的體積分數為0.24%，柴油中允許摻入汽油的體積分數為0.16%。汽油標密745.1kg/m3，柴油標密834.6kg/m3，富汽罐混油標密766.1kg/m3，富柴罐混油標密813.6 kg/m3，計算出富汽最大回摻比為1.0%，富柴最大回摻比為0.67%。管道設計流量為200m3/h時最大的混油回摻流量僅2.0m3/h。華中地區下載站混油回摻流量一般在2.0m3/h以下，而站場的回摻泵及回摻流量計型號與實際需求不匹配，泵及流量計額度流量均在10m3/h以上，在混油回摻時只能通過控制回摻泵出口閥及回流閥開度來達到回摻要求。回摻泵出口閥開度通常在28%以下，大馬拉小車帶來的影響是能耗損失大、管線發熱嚴重，流量計選型不合理也會加大計量誤差?，F有情況下站場在混油回摻時往往在流量調節上花費大量的時間，回摻比過高將影響油品質量，回摻比過低則不能充分發揮油品質量潛力，增加管輸成本。因此建議根據回摻流量來優化回摻設備選型，以達到降低能耗、提高混油回摻率。

3 結語

對管輸下載庫而言，油品周轉速度慢、人為操作失誤、設備故障、后行油品下載量過小、回摻比不合理等也是造成油品不合格的重要因素。通過避免油罐長期不動罐或者長時間保持高液位、嚴格管道操作規程及設備故障閉環管理、優化混油切割后行油品下載量等措施可以控制管輸油品質量。對輸油站內工藝管線和污油罐油品成分也要給以關注，盡可能減少混油的產生。同時根據成品油下載量的變化調整混油切割比以及優化站場回摻設備選型等措施可以提高混油回摻率，達到降本增效的目的。