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凝析油輸油管道方案的選擇
作者:張建國(guó)周文彬崔翔翔
來源:中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司第四設(shè)計(jì)研究院、中海石油葫蘆島精細(xì)化工有限責(zé)任公司點(diǎn)擊:
評(píng)論:
更新日期:2017年04月06日
摘要:分析凝析油管道輸送和油罐車輸送的優(yōu)缺點(diǎn),以實(shí)際工程為例,對(duì)凝析油管道加熱輸送進(jìn)行水力計(jì)算和熱力計(jì)算。在滿足輸送壓力和溫度要求的前提下,利用管道輸送,中間不需設(shè)置加壓泵站和加熱站即可滿足輸送要求。既節(jié)省造價(jià)和輸送成本,又充分利用了規(guī)劃路由,凝析油采用管道輸送是可行的。
關(guān)鍵詞:凝析油;輸油管道;水力計(jì)算;熱力計(jì)算;輸油方式比較
SelectionofCondensateOilTransportatonPipelineScheme
Abstract:Theadvantagesanddisadvantagesoftwocondensateoiltransportationpipelineschemes,namelybypipelineandtanklorryareanalysed.Takingapracticalprojeetforexample,thehydraulicandthermodynamiccomputationsofheatedcondensateoiltransportationbypipelineareconducted.Underthepremiseofmeetingthetransportationpressureandtemperaturerequirements,thetransportationbypipelinecansatisfythetransportationrequirementswithoutboosterpumpstationandheatingstationinthemiddleoflransportationpipeline.Theconstructioncostandtransportationcostcanbesaved,whilemakingfulluseoftheplanningroute.Pipelineisafeasiblewaytotransportthecondensateoil.
Keywords:condensateoil;oiltransportationpipeline;hydrauliccomputation;thermodynamiccomputation;comparisonofoiltransportationways
1問題的提出
中海石油葫蘆島精細(xì)化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱精細(xì)化工公司),成立于2006年8月,生產(chǎn)所需原料為中國(guó)海洋石油總公司(以下簡(jiǎn)稱中海油)所屬的錦州202天然氣分離廠(以下簡(jiǎn)稱202分離廠)的凝析油,目前采用公路油罐汽車運(yùn)輸。202分離廠現(xiàn)廠址在葫蘆島市龍港區(qū)的CBD規(guī)劃區(qū)內(nèi),因城市規(guī)劃需要,202分離廠計(jì)劃搬遷到葫蘆島市北港工業(yè)園區(qū)。因此,精細(xì)化工公司生產(chǎn)原料凝析油的油罐車運(yùn)距將從目前的7km增加到35km左右,運(yùn)輸成本和運(yùn)輸安全隱患都將大大增加。恰逢錦西天然氣化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱錦天化)高壓天然氣管道項(xiàng)目正處于立項(xiàng)階段,其中錦天化輸送天然氣的管道路由與精細(xì)化工公司計(jì)劃采用管道輸送凝析油的管道路由大部分重合,因此,精細(xì)化工公司計(jì)劃與錦天化高壓天然氣管道同溝敷設(shè)輸油管道來輸送凝析油,從葫蘆島北港工業(yè)園區(qū)202分離廠敷設(shè)輸油管道至精細(xì)化工公司油罐區(qū)。
2010年,中海油提出了建設(shè)海上大慶的宏偉目標(biāo),隨著中海油在渤海灣的勘探開發(fā)的顯著增加,2010年,中海油的JZ21-1油井和JZ20-2油井的凝析油產(chǎn)量達(dá)到了30104t/a。根據(jù)中海油未來油田的開發(fā)預(yù)測(cè),其中的JZ20-2N油井計(jì)劃于2015年1月1日投產(chǎn),JZ20-2N油井的油氣也將上岸到202分離廠,屆時(shí),202分離廠的凝析油產(chǎn)量將達(dá)到70104t/a。
2公路運(yùn)輸與管道運(yùn)輸?shù)谋容^[1]
2.1公路運(yùn)輸方式的特點(diǎn)
公路運(yùn)輸是運(yùn)輸市場(chǎng)的重要組成部分,目前公路運(yùn)輸方式在綜合運(yùn)輸方式中的發(fā)展速度尤為明顯。
2.1.1公路運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)
①公路運(yùn)輸具有機(jī)動(dòng)、靈活、可以實(shí)現(xiàn)門到門運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。公路運(yùn)輸不但可以進(jìn)行直達(dá)運(yùn)輸,而且在運(yùn)輸時(shí)間上具有非常強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性,也能為鐵路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸和水運(yùn)集散貨物運(yùn)輸提供支持,對(duì)貨運(yùn)和客運(yùn)的運(yùn)量大小都有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
②建設(shè)造價(jià)較低,資金周轉(zhuǎn)較快,投資回收期較短。
③送達(dá)的速度快。由于公路運(yùn)輸具有機(jī)動(dòng)、靈活、門到門運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),在運(yùn)輸?shù)倪^程中可以不轉(zhuǎn)載,因此,在中、短途運(yùn)輸中具有較快的送達(dá)速度。
④公路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸工具和一些相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)改造相對(duì)容易。
2.1.2公路運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)
①公路運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)主要是能耗高和單位運(yùn)輸成本較高,一般不適用于大宗、長(zhǎng)距離貨物的運(yùn)輸。
②公路運(yùn)輸?shù)陌踩暂^差。
③公路運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的污染較重。
2.2管道運(yùn)輸方式的特點(diǎn)
2.2.1管道運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)
①運(yùn)量大,運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性強(qiáng),與鐵路運(yùn)輸相比造價(jià)低。
②受外界限制少,可以長(zhǎng)期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行,由于管道埋于地下,若不發(fā)生管道泄漏,則幾乎不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
③便于管理,易于實(shí)現(xiàn)集中控制,勞動(dòng)生產(chǎn)率高。
④能耗低,運(yùn)輸成本低。
⑤占地少,受地形限制少。
2.2.2管道運(yùn)輸方式的缺點(diǎn)
①管道運(yùn)輸主要適合運(yùn)送一些氣體、液體或者流體狀的物品,是一種專用的運(yùn)輸方式,局限性就體現(xiàn)在只能運(yùn)送一些特定的貨物。
②管道運(yùn)輸適于大量、單向、定點(diǎn)的運(yùn)輸,不如公路運(yùn)輸靈活。
2.3公路運(yùn)輸與管道運(yùn)輸安全性比較
油品屬易燃易爆易揮發(fā)物質(zhì),在罐車裝卸和運(yùn)輸過程中,容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。盡管采取種種防范措施,但是此類火災(zāi)爆炸事故仍時(shí)有發(fā)生。隨著油品運(yùn)輸任務(wù)的不斷增加,公路油罐車運(yùn)輸所帶來的安全問題日益突出。
與罐車運(yùn)輸方式相比,管道運(yùn)輸所輸送的油品介質(zhì)密閉在高壓密閉的管道中,在壓差的作用下向前運(yùn)行,且管道深埋在地下,這就使管道運(yùn)輸具有明顯的優(yōu)點(diǎn),能夠從根本上改善油品運(yùn)輸?shù)陌踩珷顩r。
公路運(yùn)輸與管道運(yùn)輸?shù)陌踩员容^主要體現(xiàn)在以下3方面:
①空罐隱患
油罐車卸油后,車內(nèi)殘油繼續(xù)揮發(fā)的可燃?xì)怏w與空氣混合,往往處于爆炸范圍,充滿油罐。因此,卸油后的空罐危險(xiǎn)性依然很大。
管道運(yùn)輸是單向運(yùn)輸,不存在油品卸空返程現(xiàn)象。管道運(yùn)輸是連續(xù)性輸送,即使停輸管內(nèi)也充滿油品,不存在卸油后的空置現(xiàn)象。管道運(yùn)輸沒有罐車運(yùn)輸?shù)拇祟愲[患,不會(huì)發(fā)生類似的事故。
②油品的供給安全
管道輸送很少受天氣條件的限制。管道埋設(shè)在深度至少1m的地下,能夠在惡劣天氣條件下正常運(yùn)行,保證對(duì)用戶的油品供給。而油罐車運(yùn)輸會(huì)受到惡劣天氣條件的影響。這在地理環(huán)境和氣候條件惡劣的地方表現(xiàn)得尤為突出。
③油品的使用安全
油罐車運(yùn)輸會(huì)降低油品質(zhì)量。頻繁裝卸會(huì)降低油品中輕質(zhì)組分的含量,低質(zhì)量的油品影響耗油機(jī)械的安全運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)輸特殊油品時(shí)(尤其是輕質(zhì)油品時(shí))問題尤為突出。
管道輸送的密閉性能夠有效地避免輕質(zhì)組分散失,減少雜質(zhì)和水分對(duì)油品的污染。管道輸送能夠保證油品的質(zhì)量,從而保證耗油機(jī)械的運(yùn)行安全。
總之,油品管道運(yùn)輸?shù)陌踩源蟠蟾哂诠贰㈣F路運(yùn)輸。近年來,我國(guó)油品輸送管道發(fā)展迅速,管道運(yùn)輸所占比例快速增加,無疑我國(guó)油品運(yùn)輸?shù)陌踩珷顩r會(huì)得到很大改善。
3系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)
凝析油是指從凝析氣田的天然氣凝析出來的液相組分,又稱天然汽油。其主要成分是C5至C8烴類的混合物,并含有少量的大于C8的烴類以及二氧化硫、噻吩類和多硫化物等雜質(zhì)。其餾分多在20~200℃范圍,揮發(fā)性好。凝析油是管式爐裂解制取乙烯的良好原料,也可以經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化制取合成氣或氫氣,凝析油經(jīng)加工還可以制得輕質(zhì)液體燃料。
凝析油可以直接用作燃料,并且是煉油工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料,通常石腦油收率在60%~80%,柴油收率在20%~40%,API值(美國(guó)石油學(xué)會(huì)采用的一種公認(rèn)的石油相對(duì)密度指標(biāo),可粗略衡量石油的質(zhì)量,API值越高,可提煉越多的高級(jí)精煉油品)在50以上。
本項(xiàng)目輸送的凝析油是中海油JZ21-1油井和JZ20-2油井經(jīng)202分離廠油氣分離后的凝析油按體積比為1:1混合后的產(chǎn)品,屬輕質(zhì)含蠟原油。
①凝析油主要基礎(chǔ)參數(shù)
50℃時(shí)密度:810kg/m3;
凝固點(diǎn):14℃;
析蠟起始點(diǎn)溫度:28.49℃。
②首站(202分離廠)交油條件:
年最大輸油量:50104t/a:
首站出站溫度:62℃;
首站出站壓力:1.2MPa。
③末站(精細(xì)化工公司油罐區(qū))收油條件
年最大收油量:50104t/a:
末站到站溫度:30℃:
末站到站壓力:0.4MPa。
4輸油管道設(shè)計(jì)參數(shù)
最大設(shè)計(jì)輸油量:50104t/a:
管道設(shè)計(jì)壓力:4.0MPa;
管道設(shè)計(jì)溫度:75℃;
管道運(yùn)行壓力:0.4~1.2MPa:
首站出站油溫:62℃;
管道運(yùn)行溫度:30~62℃。
輸油管道采用無縫鋼管,規(guī)格為2196.0,材質(zhì)為Q345,外護(hù)管為3156.0高密度聚乙烯管,保溫材料為聚氨酯泡沫塑料。
5輸油管道水力計(jì)算
根據(jù)GB502532003《輸油管道設(shè)計(jì)規(guī)范》(2006年版)第3.2.3條,輸油管道沿程水力摩阻損失按下式計(jì)算:
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式中h管道內(nèi)沿程水力摩阻損失,m
l水力摩阻系數(shù)
L管道計(jì)算長(zhǎng)度,m
d輸油管道的內(nèi)直徑,m
v流體在管道內(nèi)的平均流速,m/s
g重力加速度,m/s2,取9.81m/s2
qv輸油平均溫度下的體積流量,m3/s
輸油管道水力計(jì)算條件及計(jì)算結(jié)果見表1。
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末站精細(xì)化工公司油罐區(qū)要求余壓應(yīng)大于等于0.40MPa,加上沿程阻力損失0.656MPa和5%的局部阻力損失,則起點(diǎn)壓力需要1.09MPa。所以首站出站壓力為1.20MPa可以滿足輸送的壓力要求。
6輸油管道熱力計(jì)算
根據(jù)GB502532003《輸油管道設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.5條,埋地輸油管道沿線溫降按下式計(jì)算:
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式中t1計(jì)算管段的起點(diǎn)油溫,℃
t2計(jì)算管段的終點(diǎn)油溫,℃
t0埋地管道中心處最冷月平均地溫,℃
i管道水力坡降,m/m
c凝析油比熱容,kJ/(kgK)
K總傳熱系數(shù),W/(m2.K)
D管道外直徑,m
qm油品質(zhì)量流量,kg/s
輸油管道熱力計(jì)算條件及計(jì)算結(jié)果見表2。
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表2中,總傳熱系數(shù)K值的選取條件:輸油鋼質(zhì)管道外直徑為219mm、壁厚為6mm,外護(hù)管外直徑為315mm、壁厚為6mm,保溫材料為聚氨酯泡沫塑料,保溫層厚度為40mm,土壤環(huán)境為潮濕。按照《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》表8-2-16[3],總傳熱系數(shù)K取1.280W/(m2K)。
設(shè)計(jì)要求末站油罐的最低溫度要高于輸送介質(zhì)的析蠟點(diǎn)溫度,保證在輸送過程中不結(jié)蠟,同時(shí)還要滿足高于凝固點(diǎn)5℃以上,經(jīng)上述熱力計(jì)算,輸油管道起點(diǎn)油溫為62℃時(shí)可以滿足要求。
7線路走向與輸送成本分析
①管道敷設(shè)路由
本項(xiàng)目線路全長(zhǎng)約25km,起點(diǎn)為202分離廠,終點(diǎn)為精細(xì)化工公司油罐區(qū)。途經(jīng)創(chuàng)業(yè)路、泰山路,經(jīng)過五里河一側(cè)的干河床,在五里河與環(huán)城路交匯處上岸,而后沿環(huán)城路向南穿越化東路、興園路至綠蔭路,最后到達(dá)精細(xì)化工公司的油罐區(qū)。
②輸送成本對(duì)比
本項(xiàng)目工程總造價(jià)為6390104元,正常年份總成本(包括人工工資、折舊及運(yùn)行修理等費(fèi)用)為485104元/a。原來的公路運(yùn)輸從7km增加到35km,運(yùn)輸成本從23元/t提高到45元/t左右,改成管道運(yùn)輸后,輸送成本將降低到10元/t左右。
因?yàn)殄\天化也是202分離廠的下游天然氣用戶,由于202分離廠的搬遷,錦天化也要實(shí)施天然氣輸氣管道項(xiàng)目,本項(xiàng)目輸油管道路由與天然氣輸氣管道路由大部分相同,建議實(shí)施時(shí)在滿足規(guī)范要求的前提下爭(zhēng)取同溝敷設(shè),這樣不但可以簡(jiǎn)化手續(xù),也將節(jié)省造價(jià)。
本項(xiàng)目是因城市規(guī)劃調(diào)整而造成精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)原料輸送方式的改變,通過上述分析及計(jì)算,采用埋地保溫管道輸送凝析油,中間不需設(shè)置加壓泵站和加熱站即可滿足輸送要求。因此,無論是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上,還是安全環(huán)保上,本項(xiàng)目凝析油采用管道輸送是一種切實(shí)可行的方式。
參考文獻(xiàn):
[1]張雪琴,曹立新.各種運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征比較分析[J].交通與運(yùn)輸,2013(Z1):171-172.
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[3]《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》編寫組.油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994:708.
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