原油长输管道初步设计说明计算书

绪论

原油的运输作为能源利用技术的重要一环，越来越受到重视，而其中管道运输与铁路、水路、公路、航空相比，因其输送距离长、建设速度快、占地少、管径大、输量高、能耗低、不污染环境、受地理及气象条件影响小等优点，而得到快速发展，已成为世界主要的原油输送方法[1]。

原油按其油品性质来分，可以将原油分为轻质原油和高粘易凝原油，后者还可以分为含蜡量较高的含蜡原油和含胶质、沥青质较高高粘重质原油（即稠油）[2]。轻质原油的输送较为容易，一般常规输送工艺就能满足要求。含蜡原油的的凝点较高，管输过程中易出现析蜡、凝管、堵塞等事故，严重影响管输的能力和效率。而高粘重质原油的粘度非常高（通常是几百甚至是几万厘波[3]），因此管路的压降就相当大，这就大大增加了原始基建投资和运行费用。

现在原油管输工艺的种类很多，应用较多、技术比较成熟的传统管输工艺有火焰加热器的加热输工艺、热处理输送工艺、加剂（包括降凝剂、减阻剂、乳化剂）输送工艺[4~13]、稀释输送工艺[14]。另有相对来说应用较少、有待进一步研究开发的现代工艺，有保温结合伴热输送工艺、太阳能加热等特殊加热工艺[15]、低粘液环输送工艺、微波降粘输送工艺[16]、水悬浮输送工艺、气饱和输送工艺、磁处理输送工艺[17]、改质输送工艺[18]、管道内涂输送工艺[19]等。

由于我国生产的原油多属高含蜡、高凝固点、高粘度原油，因此我国多数管道仍采用加热输送。无论从输油成本以及设备投资方面都比常温输送高出很多，并且我国大部分输油管道都建在70年代，为了保证安全运行和提高企业经济效益，旧管输工艺的改进和新建管道先进技术研究开发是当前管输工作的重点。我国从事管道科研人员近年来在这方面取得了较大进展。

我国输油工艺技术发展方向[20]：(1) 适应国内油田发展的特点，解决东部管道低输量运行，西部管道常温输送，海洋管道间歇输送和成品油顺序输送问题。坚持输油工艺的新型化和多样化。(2) 采用高效节能设备，管输过程中节能和降低油耗的最有效措施是采用高效的输油泵和加热炉，开展新型高效离心泵和国产高效加热炉的研制是摆在我们面前的一项艰巨任务。(3) 加强原油热处理、降凝剂和减阻剂机理的研究，从根本添加剂对不同原油减阻降凝机理的认识问题。(4) 开展添加剂的研制工作，形成添加剂研究—生产—应用一条龙。(5) 进一步研究降粘裂化输送，水环输送，界面减阻输送，磁处理输送机理和适应范围。针对不同油田原油的特点进行工业性试验，对特定的原油采用特殊的方法输送。

设计内容

（1）计算及说明书部分内容要求

1) 根据费用现值最小原则确定最优管径。

2) 水力与热力计算。

3) 主要设备选型，包括泵、炉、罐、原动机等。

4) 站址确定、调整及工况校核。

5) 反输计算。

6) 站内流程设计。

7) 几种输量下的运行方案确定。

8) 绘图部分内容要求。

9) 绘图采用AUTOCAD。

10) 图幅均采用1号或2号图纸。

（2）设计依据：

（1）《输油管道设计与管理》

(2) 《输油管道工程设计规范》

(3) 《泵产品样本》

(4) 《石油化工装置工艺管道安装设计手册》

(5) 《管路附件设计选用手册》

(6)《油库设计与管理》

其他国家现行的有关标准及规范的规定

计算部分

DH原油管线初步设计

一、设计依据与基础参数

1.原始数据

（1）最大设计输量为550万吨/年；

生产期生产负荷（各年输量与最大输量的比率）见下表1。

表1 生产期生产负荷表

（2）年最低月平均温度2℃；

（3）管道中心埋深1.55m；

（4）土壤导热系数1.45w/(m‧℃)；

（5）沥青防腐层导热系数0.15w/（m‧℃)；

（6）原油物性

①20℃的密度860kg/m3；

②初馏点81℃；

③反常点28℃；

④凝固点25℃；

⑤比热2.1kJ/(kg·℃)；

⑥燃油热值4.18×104kJ/kg。

（7）粘温关系见表2

表2 油品温度与粘度数据

（8）沿程里程、高程（管道全程320km）数据见表3

表3 管道纵断面数据

2.设计基础参数

1）原油物性参数

①原油进站温度、出站温度

由于一般原油加热温度为60~70℃，考虑到最高出站温度为60℃，故取

T R =60℃ 。

由于最低进站温度比凝固点高7℃，且考虑到反常温度和最低进站温度都为30℃，故在最低进站温度时仍可以满足牛顿流体的特性，故取T Z =30℃。

② 平均输送温度

在加热输送条件下，计算温度采用平均输油温度T ，平均输油温度采用加权法，按下式计算：

R Z

2=

+33

T T T 错误!未指定书签。 (1-1) 式中：

T R ——原油出站温度，℃，取T R =60℃； T Z ——原油进站温度，℃，取T Z =30℃；

T ——原油平均温度，℃，由上式计算得T = 40℃。 ③ 原油密度

所输原油密度ρ(g/cm 3)随温度T(℃)的变化关系为：

20(20)ρρξT =-- (1-2)

式中：20ρ——20℃下原油密度，kg/m 3；

ξ——温度系数，ξ=1.825-0.001315ρ20，kg/( m 3·℃)，解得

ξ=0.6941；

T ——平均输油温度，℃，取T =40℃。 即得原有粘度与温度的变化关系式：

ρ=860-0.6941(T-20) (1-3)

解得ρ=846.12 kg/m 3。