凝析油输油管道方案的选择.doc

凝析油输油管道方案的选择作者：张建国周文彬崔翔翔来源：中国市政工程华北设计研究总院有限公司第四设计研究院、中海石油葫芦岛精细化工有限责任公司点击：评论：更新日期：2017年04月06日摘要：分析凝析油管道输送和油罐车输送的优缺点，以实际工程为例，对凝析油管道加热输送进行水力计算和热力计算。在满足输送压力和温度要求的前提下，利用管道输送，中间不需设置加压泵站和加热站即可满足输送要求。既节省造价和输送成本，又充分利用了规划路由，凝析油采用管道输送是可行的。关键词：凝析油；输油管道；水力计算；热力计算；输油方式比较SelectionofCondensateOilTransportatonPipelineSchemeAbstract：Theadvantagesanddisadvantagesoftwocondensateoiltransportationpipelineschemes，namelybypipelineandtanklorryareanalysedTakingapracticalprojeetforexample，thehydraulicandthermodynamiccomputationsofheatedcondensateoiltransportationbypipelineareconductedUnderthepremiseofmeetingthetransportationpressureandtemperaturerequirements，thetransportationbypipelinecansatisfythetransportationrequirementswithoutboosterpumpstationandheatingstationinthemiddleoflransportationpipelineTheconstructioncostandtransportationcostcanbesaved，whilemakingfulluseoftheplanningroutePipelineisafeasiblewaytotransportthecondensateoilKeywords：condensateoil；oiltransportationpipeline；hydrauliccomputation；thermodynamiccomputation；comparisonofoiltransportationways1问题的提出中海石油葫芦岛精细化工有限责任公司(以下简称精细化工公司)，成立于2006年8月，生产所需原料为中国海洋石油总公司(以下简称中海油)所属的锦州202天然气分离厂(以下简称202分离厂)的凝析油，目前采用公路油罐汽车运输。202分离厂现厂址在葫芦岛市龙港区的CBD规划区内，因城市规划需要，202分离厂计划搬迁到葫芦岛市北港工业园区。因此，精细化工公司生产原料凝析油的油罐车运距将从目前的7km增加到35km左右，运输成本和运输安全隐患都将大大增加。恰逢锦西天然气化工有限责任公司(以下简称锦天化)高压天然气管道项目正处于立项阶段，其中锦天化输送天然气的管道路由与精细化工公司计划采用管道输送凝析油的管道路由大部分重合，因此，精细化工公司计划与锦天化高压天然气管道同沟敷设输油管道来输送凝析油，从葫芦岛北港工业园区202分离厂敷设输油管道至精细化工公司油罐区。2010年，中海油提出了建设海上大庆的宏伟目标，随着中海油在渤海湾的勘探开发的显著增加，2010年，中海油的JZ21-1油井和JZ20-2油井的凝析油产量达到了30104ta。根据中海油未来油田的开发预测，其中的JZ20-2N油井计划于2015年1月1日投产，JZ20-2N油井的油气也将上岸到202分离厂，届时，202分离厂的凝析油产量将达到70104ta。2公路运输与管道运输的比较12.1公路运输方式的特点公路运输是运输市场的重要组成部分，目前公路运输方式在综合运输方式中的发展速度尤为明显。211公路运输的优点公路运输具有机动、灵活、可以实现门到门运输的特点。公路运输不但可以进行直达运输，而且在运输时间上具有非常强的机动性和灵活性，也能为铁路运输、航空运输和水运集散货物运输提供支持，对货运和客运的运量大小都有很强的适应性。建设造价较低，资金周转较快，投资回收期较短。送达的速度快。由于公路运输具有机动、灵活、门到门运输的特点，在运输的过程中可以不转载，因此，在中、短途运输中具有较快的送达速度。公路运输的运输工具和一些相关基础设施的技术改造相对容易。212公路运输的缺点公路运输的缺点主要是能耗高和单位运输成本较高，一般不适用于大宗、长距离货物的运输。公路运输的安全性较差。公路运输对环境的污染较重。2.2管道运输方式的特点221管道运输方式的优点运量大，运输的连续性强，与铁路运输相比造价低。受外界限制少，可以长期稳定连续运行，由于管道埋于地下，若不发生管道泄漏，则几乎不会对环境造成污染。便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高。能耗低，运输成本低。占地少，受地形限制少。222管道运输方式的缺点管道运输主要适合运送一些气体、液体或者流体状的物品，是一种专用的运输方式，局限性就体现在只能运送一些特定的货物。管道运输适于大量、单向、定点的运输，不如公路运输灵活。2.3公路运输与管道运输安全性比较油品属易燃易爆易挥发物质，在罐车装卸和运输过程中，容易发生火灾爆炸事故。尽管采取种种防范措施，但是此类火灾爆炸事故仍时有发生。随着油品运输任务的不断增加，公路油罐车运输所带来的安全问题日益突出。与罐车运输方式相比，管道运输所输送的油品介质密闭在高压密闭的管道中，在压差的作用下向前运行，且管道深埋在地下，这就使管道运输具有明显的优点，能够从根本上改善油品运输的安全状况。公路运输与管道运输的安全性比较主要体现在以下3方面：空罐隐患油罐车卸油后，车内残油继续挥发的可燃气体与空气混合，往往处于爆炸范围，充满油罐。因此，卸油后的空罐危险性依然很大。管道运输是单向运输，不存在油品卸空返程现象。管道运输是连续性输送，即使停输管内也充满油品，不存在卸油后的空置现象。管道运输没有罐车运输的此类隐患，不会发生类似的事故。油品的供给安全管道输送很少受天气条件的限制。管道埋设在深度至少1m的地下，能够在恶劣天气条件下正常运行，保证对用户的油品供给。而油罐车运输会受到恶劣天气条件的影响。这在地理环境和气候条件恶劣的地方表现得尤为突出。油品的使用安全油罐车运输会降低油品质量。频繁装卸会降低油品中轻质组分的含量，低质量的油品影响耗油机械的安全运行。当运输特殊油品时(尤其是轻质油品时)问题尤为突出。管道输送的密闭性能够有效地避免轻质组分散失，减少杂质和水分对油品的污染。管道输送能够保证油品的质量，从而保证耗油机械的运行安全。总之，油品管道运输的安全性大大高于公路、铁路运输。近年来，我国油品输送管道发展迅速，管道运输所占比例快速增加，无疑我国油品运输的安全状况会得到很大改善。3系统主要设计参数凝析油是指从凝析气田的天然气凝析出来的液相组分，又称天然汽油。其主要成分是C5至C8烃类的混合物，并含有少量的大于C8的烃类以及二氧化硫、噻吩类和多硫化物等杂质。其馏分多在20200范围，挥发性好。凝析油是管式炉裂解制取乙烯的良好原料，也可以经蒸汽转化制取合成气或氢气，凝析油经加工还可以制得轻质液体燃料。凝析油可以直接用作燃料，并且是炼油工业的优质原料，通常石脑油收率在6080，柴油收率在2040，API值(美国石油学会采用的一种公认的石油相对密度指标，可粗略衡量石油的质量，API值越高，可提炼越多的高级精炼油品)在50以上。本项目输送的凝析油是中海油JZ21-1油井和JZ20-2油井经202分离厂油气分离后的凝析油按体积比为1：1混合后的产品，属轻质含蜡原油。凝析油主要基础参数50时密度：810kg/m3；凝固点：14；析蜡起始点温度：28.49。首站(202分离厂)交油条件：年最大输油量：50104ta：首站出站温度：62；首站出站压力：1.2MPa。末站(精细化工公司油罐区)收油条件年最大收油量：50104ta：末站到站温度：30：末站到站压力：0.4MPa。4输油管道设计参数最大设计输油量：50104ta：管道设计压力：4.0MPa；管道设计温度：75；管道运行压力：0.41.2MPa：首站出站油温：62；管道运行温度：3062。输油管道采用无缝钢管，规格为2196.0，材质为Q345，外护管为3156.0高密度聚乙烯管，保温材料为聚氨酯泡沫塑料。5输油管道水力计算根据GB502532003输油管道设计规范(2006年版)第323条，输油管道沿程水力摩阻损失按下式计算：height=100src=/UploadFiles/2017001/20174/Essay/201704060023070892.jpgwidth=400/式中h管道内沿程水力摩阻损失，ml水力摩阻系数L管道计算长度，md输油管道的内直径，mv流体在管道内的平均流速，msg重力加速度，m/s2，取9.81ms2qv输油平均温度下的体积流量，m3s输油管道水力计算条件及计算结果见表1。height=330src=/UploadFiles/2017001/20174/Essay/201704060023078307.jpgwidth=400/末站精细化工公司油罐区要求余压应大于等于0.40MPa，加上沿程阻力损失0.656MPa和5的局部阻力损失，则起点压力需要1.09MPa。所以首站出站压力为1.20MPa可以满足输送的压力要求。6输油管道热力计算根据GB502532003输油管道设计规范第325条，埋地输油管道沿线温降按下式计算：height=144src=/UploadFiles/2017001/20174/Essay/201704060023070709.jpgwidth=400/式中t1计算管段的起点油温，t2计算管段的终点油温，t0埋地管道中心处最冷月平均地温，i管道水力坡降，mmc凝析油比热容，kJ(kgK)K总传热系数，W(m2K)D管道外直径，mqm油品质量流量，kgs输油管道热力计算条件及计算结果见表2。height=265src=/UploadFiles/2017001/20174/Essay/201704060023073090.jpgwidth=400/表2中，总传热系数K值的选取条件：输油钢质管道外直径为219mm、壁厚为6mm，外护管外直径为315mm、壁厚为6mm，保温材料为聚氨酯泡沫塑料，保温层厚度为40mm，土壤环境为潮湿。按照油田油气集输设计技术手册表8-2-163，总传热系数K取1.280W(m2K)。设计要求末站油罐的最低温度要高于输送介质的析蜡点温度，保证在输送过程中不结蜡，同时还要满足高于凝固点5以上，经上述热力计算，输油管道起点油温为62时可以满足要求。7线路走向与输送成本分析管道敷设路由本项目线路全长约25km，起点为202分离厂，终点为精细化工公司油罐区。途经创业路、泰山路，经过五里河一侧的干河床，在五里河与环城路交汇处上岸，而后沿环城路向南穿越化东路、兴园路至绿荫路，最后到达精细化工公司的油罐区。输送成本对比本项目工程总造价为6390104元，正常年份总成本(包括人工工资、折旧及运行修理等费用)为485104元a。原来的公路运输从7km增加到35km，运输成本从23元t提高到45元t左右，改成管道运输后，输送成本将降低到10元t左右。因为锦天化也是202分离厂的下游天然气用户，由于202分离厂的搬迁，锦天化也要实施天然气输气管道项目，本项目输油管道路由与天然气输气管道路由大部分相同，建议实施时在满足规范要求的前提下争取同沟敷设，这样不但可以简化手续，也将节省造价。本项目是因城市规划调整而造成精细化工有限公司生产原料输送方式的改变，通过上述分析及计算，采用埋地保温管道输送凝析油，中间不需设置加压泵站和加热站即可满足输送要求。因此，无论是从技术经济上，还是安全环保上，本项目凝析油采用管道输送是一种切实可行的方式。参考文献：1张雪琴，曹立新各种运输方式的技术经济特征比较分析J交通与运输，2013(Z1)：171-1722黄春芳油气管道设计与施工M北京：中国石化出版社，2008：593油田油气集输设计技术手册编写组油田油气集输设计技术手册M北京：石油工业出版社，1994：708第 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