成品油管道混油量计算方法及减少混油量措施探讨

赵 晓 刚

（洛阳石油化工工程公司， 河南 洛阳 471003）

成品油管道混油量计算方法及减少混油量措施探讨

赵 晓 刚

（洛阳石油化工工程公司， 河南 洛阳 471003）

结合生产实际，重点介绍了成品油顺序输送管道混油量的计算方法，包括理论公式、修正的理论公式以及经验公式，并进行了相应的实例计算，对各种计算公式进行的比较，分析了混油量的影响因素，提出了减少混油量的措施。

顺序输送；混油量；措施

成品油顺序输送管道的相邻批次油品之间必然产生混油，并且在正常输送条件下最主要是的沿程混油，本文所讨论的混油量计算主要针对沿程混油[1,2]。

1 混油量计算

1.1 计算公式

成品油顺序输送管道中产生的混油量的计算一般指的是对管道终点的混油量计算。实际上，管道终点的混油量是一个条件性的参数，因为混油量的大小与混油段的浓度范围直接相关，在一定程度上取决于预先确定的混油头和混油尾的切割浓度范围。通常，被视为混油的浓度范围是含有前行油品（或后行油品）浓度99%～1%之间的部分。计算混油量的公式包括理论公式和经验公式。

（1）理论公式

计算混油量的理论公式基于的混油扩散理论推导而得出的，首先根据一维或二维混油模型计算出混油浓度，再结合给定的混油浓度范围计算出混油量。实际来讲，混油头和混油尾经过管道终点截面的时间差内的管道的输油量即是管道终点处的混油量[1,2]：

式中： Vh—终点混油量，m3；

t1、t2—混油头、尾抵达（经过）终点的时间；

Q —混油段平均流量值，m3/s。

在某些情况下，使用相对混油量（混油量与管道总容积的比值）来表征混油量，这也实现了相关公式的无量纲化：

式中：Vg—管道总容积，Vg=Q t0，m3；

t0—相邻油品的起始接触面从起点开始到终点的时间。

式（2）可写为

式中： Ped—贝克莱准数。

由于贝克莱准数在输送条件一定的情况下为常数，故z的值仅随t值的变化而变化。联立式（3）、（4）两式不难得到:

根据概率积分函数的性质，在对称浓度范围内将上式进一步简化：

若想确定相对混油量的具体计算公式，只需将湍流扩散系数的计算式代入上式即可。在实际应用过程中，一般要引入根一个修正系数对计算结果加以修正，具体的修正系数视湍流扩散系数计算式的具体情而定。以雅勃隆斯基-希兹基洛夫公式为例，将其代入上式：

式中：α —修正系数；

d —管道内径，m。

（2）经验公式

计算混油量的经验公式一般是根据实测数据回归而得到的，这类公式有很多，其中被广泛采用的主要是奥斯汀(J.E. Austin)和柏尔弗莱(J.R. Palfrey)总结得出的经验公式[1-3]：

式中： C —混油段的长度，m；

D —管道内径，m；

L —管道总长度，m；

Re、Rej—混油雷诺数、临界雷诺数，Rej=10000e2.72d0.5。

采用下面的经验公式得到用于计算雷诺数的混油运动粘度：

式中： vA、vB—A油、B油的运动粘度，m2/s；

v —混油的计算粘度，m2/s。

该式在计算过程中，把前行油品的浓度分别为99%及1%的两界面间的距离定义成混油段长度，也未将输送顺序的影响加以考虑。

1.2 计算实例

抚顺石化公司南输成品油管道全长246 km，管径为φ355.6 mm×6 mm，设计输量为240×104t/a，顺序输送多种牌号汽、柴油[4]。采用不同公式（理论和经验公式）计算了0#柴油和90#汽油相邻时的混油量，计算结果如图1所示。

图1 不同公式混油量计算结果Fig.1 The mixed oil volume calculation results with different formula

从图1中不难看出，随着流量的增大混油长度逐渐减小。相比较而言，经验公式与理论公式的计算结果差距不是很大，且在某输量以下时，理论公式计算结果大于经验公式计算结果，而大于该输量时理论公式的计算结果要小于经验公式的计算结果。但修正的理论公式的计算结果要明显高于高于经验公式的计算结果。文献中给出了该管道的实际混油切割长度（前行或后行油品99%～%1浓度范围），见表1，2。

表1 90#汽油顶0#柴油混油切割长度Table1 The mixed oil cut length with 90#gasoline following 0# diesel

表 2 0#柴油顶90#汽油混油切割长度Table2 The mixed oil cut length with 0# diesel following 90#gasoline

由于在实际混油切割操作中会存在误差，取数据的平均值，在对比计算过程中也在平均流量下进行计算。计算结果如图2所示，各公式的计算结果均比实际的切割混油长度低，其中有一个原因是该管道中间站至末站间管段管径变为φ377 mm×6 mm，流速的下降(流速下降11%)使得混油量增加。油品输送顺序的改变也使得混油长度发生小幅度变化，90#汽油顶0#柴油时的混油长度要比顶0#柴油90#汽油时略大，这是因为在其他条件相同时，粘度较大的油品在管壁上附着的油层厚，当柴油前行时，后行油品不断地将附在管壁上的柴油洗刷下来，便增加了混油长度。

图2 各公式计算混油量与实测值比较Fig.2 The comparison between mixed oil volumes calculated by formula and measured value

2 减少混油量的措施[1,5-7]

成品油顺序管道中相邻批次油品之间的混油是必然的，无法避免，但是总能采取一些应对措施来减少混油量。

（1）从工艺上来讲，宜采用密闭输送（从泵到泵）工艺而非开式（旁接油罐）输送工艺，以减少在中间泵站油罐产生的混油量。

（2）从流程上来讲，在保证操作要求的前提下，尽量采用最简单的流程。努力做到盲支管少，尽量少用管件，转换油罐或管路的阀门应靠近干线，在保证安全的前提下采用快速阀门以缩短开关时间、减少切换油品产生的初始混油。此外，尽量不用副管和变径管。

（3）当成品油管道沿线有翻越点时，须采取有效措施尽可能消除不满流段以减少翻越点后因流速陡增而产生的混油。

（4）确定合理的油品输送次序，在满足质量要求的前提下，应尽量安排物性相近的两种油品相接触，以减少混油量并简化混油处理工作。

（5）在两种油品相交替时，应尽量增加输量。因为，流速增大后，相对混油体积会减小一些。

（6）在首末站及分、进油点处的储罐容量允许的前提下，尽量加大各油品的一次输送量，即减少循环次数。

（7）在管道终点处，将混油头和混油尾尽量掺入大容量的纯净油品的储罐里，从而减少进入混油罐的混油。

［1］ 杨筱蘅.输油管道设计与管理[M].东营:中国石油大学出版社,2006.

［2］ 吴玉国.冷热原油顺序输送技术研究[D].东营:中国石油大学(华东),2010.

［3］ 常艳兵,王为民.兰咸成品油管道顺序输送混油量分析与计算[J].当代化工,2011,40(11):1195-1197.

［4］ 商鹏.南输成品油管道顺序输送混油问题[J].油气储运,1999,18(1):2 -6.

［5］ 徐燕萍, 范华军. 长输成品油管道顺序输送混油量的控制[J].管道技术与设备,2010(1):55-56;59．

［6］ 卫杰.成品油顺序输送的混油机理及减少混油的措施浅析[J].内蒙古石油化工,2005(9):110-113.

［7］ 顾建栋.减少西部管道顺序输送中混油的措施[J].油气田地面工程,2007,26(12):19-20.

Study on Calculating Methods of Mixed Oil Quantity in the Product Pipeline and Measures to Reduce Mixed Oil Quantity

ZHAO Xiao-gang
（Luoyang Petrochemical Engineering Corporation, Henan Luoyang 471003, China）

Combined with production practice, calculating methods of mixed oil quantity in the batch transportation product pipeline were mainly introduced as well as theoretical formula, corrected theoretical formula and empirical formula. Through example calculation, different formulae were compared. Then, factors to influence mixed oil quantity were analyzed, and measures to reduce mixed oil quantity were put forward.

Batch transportation; Mixed oil quantity; Measures

TE 832

A

1671-0460（2012）03-0328-03

2012-02-25

赵晓刚（1976-），男，河南偃师人，工程师，2001年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业。研究方向：从事油气储运工程相关的设计与管理工作。E-m ail：lyzhaoxg@163.com。