油气储运工程毕业论文-联合站初步设计

中国石油大学 华东 毕业设计 论文 SR 联合站设计 学生姓名 辛雪南 学 号 03122630 专业班级 油气储运工程 03 6 班 指导教师 王海琴 2007 年 6 月 20 日 中国石油大学 华东 本科毕业设计 论文 摘 要 本联合站的设计是以储运教研室给定的任务书为依据进行的 联合站 是油田地面集输系统中重要的组成部分 联合站将来自井口的原油等进行 必要的处理 然后将合格的原油运往特定的场所 本联合站担负着附近各采油队的油 水的处理 处理能力为 350 万吨 年 在设计过程中 参阅了联合站设计的许多相关资料和规范 以及与本 站相关的设计参数 本站采用密闭生产流程 包括有泵和事故流程 站外 来油经三相分离器 缓冲罐 循环泵 电脱水器 加热炉 稳定塔 外输 泵等之后外输 在设计过程中 我首先阅读了相关资料以及往届学生的论文 并完成 了有关基本参数的站内水力 热力计算以及三相分离器 油气分离器 电 脱水器 加热炉的选型和校核 并进行了罐区计算 选取了浮顶油罐 接 下来绘制了联合站平面布置图 联合站工艺流程图 之后又进行了站内管 线的选取 以及外输泵和脱水泵的选取 据此 设计了泵房安装图 最后 完成了外文文献翻译 至此就基本完成了这次设计任务 关键词 联合站 密闭流程 电脱 分离器 中国石油大学 华东 本科毕业设计 论文 ABSTRACT The design of the central treating station is based on the consignation given by storage and transportation teaching building The central treating station is the most important part of oil and gas gathering and transmission system It treats the mixture of well fluids into crude oil and produced free water and transports them to some specified places This central treating station contains all functions of a general station This station treating capacity is about 3500000ton year The design employs the tight flows chart including having pump and accident flow diagram The oil coming from wells nearby flows through three phase separator water jacket heater two phase separator electric dehydrator stabilization and transportation pump In the design according to the instruction and calculation give above I draw the arrangement diagram of the gathering station the technological process flow diagram of the whole station and installation diagram of pump house The diagrams are the important parts of this paper Keywords central treating station process flow diagram crude oil 中国石油大学 华东 本科毕业设计 论文 目 录 前言 1 第 1 章 SR 联合站工程说明书 2 1 1 概述 2 1 1 1 简介 2 1 1 2 联合站工艺系统概述 2 1 2 设计基础数据 4 1 2 1 设计规模及设计依据 4 1 3 站址选择及总平面布置 4 1 3 1 站址选择 4 1 3 2 平面布置说明 5 1 4 流程及流程说明 6 1 4 1 流程设计原则 6 1 4 2 本站工艺流程 7 1 5 管线的安装说明 8 1 6 选取的设备表 9 第 2 章 联合站工艺计算书 10 2 1 有关参数的计算 10 2 1 1 规模设计 10 2 1 2 油气物性计算 10 2 1 3 有关设计参数的确定 13 2 2 主要设备的选择 13 中国石油大学 华东 本科毕业设计 论文 2 2 2 原油缓冲罐的选型 18 2 2 3 电脱水器的选取 19 2 2 4 加热炉的选型 20 2 2 5 罐的选取 22 2 3 站内工艺管线的选取及压降计算 23 2 3 1 进站阀 三相分离器汇管选取 23 2 3 2 三相分离器到缓冲罐输油管线的计算 25 2 3 3 缓冲罐到循环泵之间管线的计算 28 2 3 4 循环泵到电脱水器之间管线的计算 29 2 3 5 电脱水器到加热炉之间管线的计算 30 2 3 6 加热炉到稳定区之间管线的计算 32 2 3 7 稳定区到外输泵之间管路的计算 33 2 3 8 稳定塔到净化油罐之间管线的计算 34 2 3 9 净化原油罐到循环泵之间管线的计算 35 2 3 10 循环泵到加热炉之间管线的计算 36 2 4 泵的选取及校核 36 2 4 1 外输泵的计算 36 2 4 2 循 环 泵 的 选 取 38 第 3 章 结论 39 致 谢 40 参考文献 41 前言 1 前言 随着各油田的含水率的上升 及对石油伴生气的利用的增多联合站显 得更加重要 同时随着石油价格的上涨以及石油资源的减少 联合站的设 计更应该从节约能源 减少成本等方面来考虑 从而能以最少的投入为国 家创造更多的财富 联合站就是把分散的原料集中 处理使之成为油田产品的过程 油田 生产的必要环节 这个过程从油井井口开始 将油井生产出来的原油 伴 生天然气和其他产品 在油田上进行集中 输送和必要的处理 初加工 将合格的原油送往长距离输油管线首站 或者送往矿厂油库经其他运输方 式送到炼油厂或转运码头 合格的天然气则集中到输气管线首站 再送往 石油化工厂 液化合格的天然气则集中到输气管线首站 再送往石油化工 厂 液化气厂或其他用户 以前联合站在设计工程中存在的一些未能考虑的问题 同时随着原油 特性的改变 需要各种油气设施的最优化设计 在本此联合站设计中都有 所考虑 通过大量的计算以及论证 最终制定出了一套可行方案 基本可 以实现年处理能力 350 万吨的生产任务 从而完成联合站设计 由于本人知识有限 未免存在许多不足之处 恳请各位老师同学给与 批 评与指正 第 1 章 SR 联合站工程说明书 2 第 1 章 SR 联合站工程说明书 1 1 概述 1 1 1 简介 联合站 即集中处理站 是油田地面集输系统中重要组成部分 就油 田的生产全局来说 油气集输是继油藏勘探 油田开发 采油工程之后的 很重要的生产阶段 如果说油藏勘探是寻找原油 油田开发和采油工程是 提供原料 那么油气集输则是把分散的原料集中处理 使之成为油田产品 的过程 联合站一般建在集输系统压力允许的范围内 为了不影响开发井网以 及油田中后期加密井网的布置与调整 应尽量建在油田构造的边部 联合站将来自井口的原油 伴生天然气和其他产品进行集中 运输和 必要的处理 初加工 将合格的原油送往长距离输油管线首站外输 或者 送往矿场油库经其他运输方式送到炼油厂或转运码头 合格的天然气则集 中到输气管线首站 联合站一般包括如下的生产功能 油气水分离 原油脱水 原油稳定 天然气脱水 轻油回收 原油储存及向矿场油库输送 污水处理 净化污 水回注地层 接收计量输来的油气混合物 变配电 供热及消防等 联合站设计是油气集输工艺设计的重要组成部分 对它的要求是使其 最大限度的满足油田开发和油气开采的要求 做到集输先进 经济合理 生产安全可靠 保证为国家生产符合数量和质量的油田产品 1 1 2 联合站工艺系统概述 1 1 2 1 油气水混合物的收集 一个区域中若干油井的井口产物经过计量后 输送到联合站进行集中 处理 在收集的过程中对于高粘度 高凝点原油要采取一定措施 使它能 够在允许的压力下安全的输送到联合站而不至于凝固在管线内 通常采用 第 1 章 SR 联合站工程说明书 3 的方法有 加热保温法 化学降粘 降凝法 物理降粘 降凝法 1 1 2 2 油气水的初步分离 在实际生产工程中 从油井出来的不单是原油 常常含有气 水 砂 盐 泥浆等 为了便于输送 储存 计量和使用 必须对它们进行初步分 离 油井产物中常含有水特别在油井生产的中后期 含水量逐渐增多 利 用离心重力等机械方法分离成气液两相 有些井出砂量很高 同时还应该 除去固体混合物 油气水的初步分离主要在三相分离器中进行 在开式流程中 也在沉 降罐中进行 油和机械杂质 盐的分离一般与油水分离同时进行 当含盐 含砂量 高时 有的要用热水冲洗和降粘后再沉降分离 连同水 机械杂质和盐一 起脱除 1 1 2 3 原油脱水 对轻质 中质含水原油 宜采用热沉降 化学沉降法脱水 对中质 重质的高含水原油 先采用热化学沉降法脱水 再用电脱水 对乳化度高 的高粘度 高含水原油 应先破乳再沉降脱水 1 1 2 4 原油稳定 原油中甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 正构 在通常情况下是气体 这些 轻烃从原油中挥发出来时会带走大量戊烷 己烷等成分 造成原油的大量 损失 为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗 一个有效的方法就是将 原油中挥发性强的轻烃比较完全的脱除出来 使原油在常温下的蒸汽压降 低 这就是原油稳定 原油稳定所采用的方法可以分为闪蒸法和分馏法两大类 闪蒸法又分 为常压闪蒸 负压闪蒸和正压闪蒸 1 1 2 5 轻烃回收 从原油中脱除的轻烃 经过回收加工是石油化工的重要原料 也是工 第 1 章 SR 联合站工程说明书 4 业与民用的洁净燃料 随着石油化学工业的飞速发展和世界性能源短缺 天然气回收液烃技术得以迅速发展 轻烃回收给国家创造了更多的财富 轻烃回收工艺基本可以分为三种 吸附法 油吸收法和冷凝分离法 我国油田气轻烃回收都采用冷凝分离法 按冷冻深度不同 冷凝分离可以 分为浅冷 15 25 和深冷 60 100 两种 1 1 2 6 天然气 随油井中原油一起采出的伴生气 直接输送到气体处理厂 1 1 2 7 含油污水的净化 原油经过沉降 脱水后放出来的水 还含有一定量的原油 泥砂等物 质 必须经过净化才能回注或外排 从污水中回收污油 既节约能源又保 护环境 经过处理后的污水一般回注地层 保持油层压力 提高油藏采收 率 含油污水处理的常用方法是 重力沉降除油法 混凝沉降法 气体浮 选法 斜板除油法和过滤除油法 1 1 2 8 辅助生产系统 辅助生产系统包括给排水系统 供热系统 变配电系统 通讯系统 采暖及通风系统 道路系统等 这些系统都是联合站的必要组成部分 是 联合站正常工作的保证 1 2 设计基础数据 1 2 1 设计规模及设计依据 原油处理能力 350 万吨 年 变电所一座 消防泵房一座 加热设施一套 通信设施一套 依据 根据中国石油大学储运教研室下发的设计任务书 1 3 站址选择及总平面布置 1 3 1 站址选择 本联合站东西走向 座北朝南 站内主要建筑皆面南朝北 该站处于 第 1 章 SR 联合站工程说明书 5 乡镇和居民区最小风频方向的上风侧 并且避开了窝风的地段 整体通风 情况良好 1 3 2 平面布置说明 联合站各区的各种设备 建筑物油气散发量的多少 火灾危险程度 生产操作方式有很大的区别 有必要按生产操作 火灾危险程度 经营管 理的特点进行分区布置 把特殊的区域进行隔离 限制闲杂人员的出入 有利于安全管理 各区间应有道路连通 便于安装和消防工作 1 3 2 1 工艺区 工艺区是联合站的内脏 对原油的初加工就是在这里完成的 该区经 过三次分离 即在油气水三相分离器 缓冲罐和原油稳定塔进行分离 两 段脱水 即分别在油气水三相分离器和电脱水器进行 处理完是净化油外 输 该区主要设备如下 油气水三相分离器 缓冲罐 循环泵 电脱水器 原油稳定装置 加热炉 流量计等 该区有火源 又有危险区 所以做平面布置时应特别注意安全 1 3 2 2 原油罐区 当本站发生事故时 原油罐区可以储存原油 本站共设三座浮顶油罐 罐区周围设有密闭的防火堤 防火堤的有效容积不应小于罐组内最大油罐 容量的一半 雨水排出口应设在堤的内侧 雨水排出管线上应装有长闭蝶 阀或闸阀 该区采用半固定式消防 锅炉和水套加热炉供水由站外供水管线完成 也可由消防水罐供水 1 3 2 3 污水处理区 污水处理在联合站内占有很重要的地位 因为经过原油脱水后的污水 里含有大量的原油和其它的物质 若污水任意排放将严重污染环境 污染 大气 破坏生态平衡 给人们的生产和生活带来严重的危害 对含油污水 进行处理 第 1 章 SR 联合站工程说明书 6 和回注 变有害为有利 提高了水的利用率 保护了地下资源 因为污水 一般含油在 0 2 0 8 左右 为节约原油 必须回收 含油污水处理后避 免了污水的任意排放 保证了安全生产 污水处理标准 对于外排的含油污水 必须做到含油不大于 10 mg l 对于回注的含油污水必须做到含油不大于 30 mg l 1 3 2 4 供排水 消防系统 油田注水 油田生产用水及生活 消防用水由供水系统提供 该站注 水设有注水泵 注水罐 为了保证注水水质 还有过滤间 配有压力滤罐 站内的消防设施由消防泵和消防水罐组成 消防水泵房和消防泡沫泵 房合建 消防车库不应与汽车库合建 罐区采用半固定式给水消防设施 1 3 2 5 锅炉供热区 油气集输系统的站库采暖 生产及生活热负荷均由锅炉房供给 供热能力能适应季节及远近热负荷变化的要求 单台锅炉最低热负荷 不宜低于额定热负荷的 30 一般不设备用锅炉 但当一台锅炉因故停运 时 锅炉房的供热能力仍不小于最大供热能力的 50 一个锅炉房内宜统 一锅炉型号 供热参数及燃烧方式 1 3 2 6 行政管理区 设生产综合办公楼一座 内设调度室 办公室 会议室 资料室 总 机室等 站内设有花坛 绿化带等绿化场所 要求绿化面积为站场占地总面积 的 10 1 4 流程及流程说明 1 4 1 流程设计原则 设计工艺流程应能保证联合站处理的油气产品的质量要求 产量高 经济效益好 在满足联合站各项生产任务的基础上 应充分采用先进技术 第 1 章 SR 联合站工程说明书 7 考虑各种能量的合理利用 采用密闭流程 避免各种蒸发损耗 工艺流程 应能适应操作的变化 但又要避免烦琐 防止浪费 管线阀门要尽量少 线路要短 油气流向合理 在原油开采至净化外输的全密闭流程 要比开式流程有多方面的优点 1 一般的开式流程原油损耗约为 2 4 而密闭后能降低到 0 5 以 下 密闭式流程不仅降低了油气损耗 而且还提高了产品的质量 2 密闭式流程结构简单 成本降低 有利于提高自动化工致程度和 管理水平 设计中考虑到进站原油的含水率 70 和含气量 综合油气比为 55Nm3 气 t 油 工艺上采用油气三级分离 两段脱水 三级分离指一级 油气水三相分离 二级缓冲分离以及在稳定塔内的三级分离 两段脱水是 指一级油气水三相分离脱水和电脱水器脱水 1 4 2 本站工艺流程 该站除正常的生产流程外 还有站内循环以满足原油不需外输时的要 求 还有原油罐区用以事故 如停电 发生后储存油品 等来电后 再进 入正常工作 避免因联合站或外输管线的突发事故而影响油田生产 原油在联合站内处理的工艺流程如下 1 4 2 1 正常流程 注破乳剂 气计量 气站 站外来油 进站阀组 油气水三相分离器 缓冲罐 循环泵 污水 污水处理区 电脱水器 加热炉 原油稳定塔 净化油罐 原油外输泵 计量 外 输 1 4 2 2 无泵流程 第 1 章 SR 联合站工程说明书 8 注破乳剂 气计量 气站 站外来油 进站阀组 油气水三相分离器 缓冲罐 污水 污水处理区 电脱水器 加热炉 原油稳定塔 净化油罐 原油外输泵 计量 外 输 1 4 2 3 停电流程 进站来油 进站阀组 油气水三相分离器 缓冲罐 事故罐 循环泵 后的正常流程 进站总阀组和电脱水器都设有加药装置 可以加入破乳剂 以利于油 气水在分离器中的分离和电脱水器的脱水 1 4 2 4 程设计中的几点说明 1 各作业区 装置的布置应与平面布置相符 应标明各工艺管线尺 寸 安装高度 介质的流向 管线线型及管件应符合的规定 尺寸不按比 例 2 凡是由于偶然事件 着火停电 或操作失去可能使压力升高而造 成事故之处 如分离器 加热炉 油罐 轻油罐等常压容器及往复泵 齿 轮泵出口 都装备有安全阀或呼吸阀 3 凡是不允许液体倒流之处 如离心泵的出口 有压进罐管线 药 剂线进电脱水器入口等 都装上了止回阀 4 为防止爆炸 火灾等恶性事故蔓延 流程设计必须要有切断油气 源的措施 如压力越站 紧急放空 自动关闭油罐进出口阀门 1 5 管线的安装说明 1 在总平面图上分区布置的基础上 油气 热力 供排水管线及电 路 电信线路应尽量缩短长度 在满足水力 热力要求下 线路布置力求 第 1 章 SR 联合站工程说明书 9 整齐 美观 2 场区内各种地上 地下线路和供电 通信线路集中布置在场区道 路的两侧 应避免地上管线和电力 电信线包围工艺装置和独立的建筑物 并减少和场区道路的交叉 交叉时采用直交 3 主要的油管线均采用伴热管线 4 场区管线的敷设方式 根据场区土壤性质和地下水分布情况确定 带压的油 气 水 风管线一般采用地上架空敷设 罐区至泵房的管线采 用管墩地面敷设 管道水平间距大于 0 2m 并做好埋地钢管的防腐工作 5 管线架空敷设时 管底距地面为 2 2m 当架空管线下面安装有泵 换热器或其他设备时 管底距地面高度应满足安装和检修时起吊要求 敷 设于管墩的地面管线 管底距地面 0 3 0 5m 与人行道交叉时应加设过桥 6 管线跨越道路时 其底管高度要求 距主要道路路面不小于 4 5m 距人行道路面不小于 2 2m 1 6 选取的设备表 油气水三相分离器 4000 16800 5 台 原油卧式缓冲罐 4000 17600 2 台 电脱水器 3600 14000 4 台 水套加热炉 HJ1250 H 2 5 Q 4 台 外输泵 DYI 155 30 3 台 循环泵 IY200 150 250B 3 台 钢制浮顶罐 10000 5 座3m 第 2 章 联合站工艺计算书 10 第 2 章 联合站工艺计算书 2 1 有关参数的计算 2 1 1 规模设计 2 1 1 1 原油处理能力 年工作日 365 天 350 万吨 年 9589 0411 吨 天 399 5434 吨 小时 考虑油田生产不稳定性 取不稳定系数 1 2 则原油处理能力为 9589 0411 1 2 11506 8493 吨 天 399 5433 1 2 479 4520 吨 小时 2 1 1 2 天然气处理能力 已知来油综合气油比为 55Nm 气 t 油 3 则气体处理能力为 11506 8493 55 632876 7115Nm d3 2 1 2 油气物性计算 2 1 2 1 原始数据 1 原油密度 kg m0 8320 3 2 原油粘度 厘沱475 3 原油凝点 30 4 原油比热 0 5kcal kg 5 原油含蜡 17 46 6 天然气密度 0 96 kg m 3 2 1 2 2 原油物性参数计算 1 密度 由 油气集输 式 4 42 在 20 120 范围内 2 t 0 12 t 第 2 章 联合站工艺计算书 11 1 780 860 时 3 083 2 638 10 10 1 20 3 20 3 2 动力粘度 由 油气集输 式 4 44 2 2 1000 lg 1 ttt ctac mPa s 时 c 10 a 2 52 10 1 1 t 3 10 1000mPaS 时 c 100 a 1 t 4 10mPaS 时 C 1000 a 1 t 3076 式中 温度为 和 时原油的粘度 毫帕 秒 t0ttt c a 系数 3 运动粘度 2 3 tt 式中 时原油的运动粘度 厘沱 t 时原油的动力粘度 mPa s t 时原油的密度 kg m t 3 由上面的公式 可以计算出各温度下原油的密度 运动粘度 动力粘 度 结果如表 2 1 所示 表 2 1 原油的密度 运动粘度 动力粘度 温度 c 密度 kg m 3 运动粘度 cst 动力粘度 mpa s 40 815 4 10 0908 8 228 45 811 9 8 8796 7 029 47 5 810 1 7 3481 5 952 50 808 3 7 8448 6 341 52 806 9 7 4729 6 030 第 2 章 联合站工艺计算书 12 55 804 8 6 9552 5 598 60 801 4 6 1877 4 959 计算示例 取 t 40 1 密度 由式 2 1 1 433 1095 810 8106 2083 则 Kg m 2 95 44 t 3 2 动力粘度 由式 2 2 7 8448cst m2 s50 61084 7 7 8448 10 6 808 3 6 341 mPa s 50 取 C 1000 a 3 1000 lg 1 ttt ctc 13 34 610lg 54 76 4 6 8 228 mPa s 10mPa s 2 运动粘度 由式 2 3 10 0908cst tt 4 81502 3 2 1 2 3 天然气的物性参数 标准状况下天然气的密度为 0 9408 则g 3kg m 天然气的相对密度为 8701 26 1940 a 当 时0 51 临界压力 55 3 10 4 4 61cP0 55MPa 第 2 章 联合站工艺计算书 13 临界温度 12 238 12 238 0 7801 0 5 215 01KcT0 5 2 1 3 有关设计参数的确定 2 1 3 1 设计参数的确定 原油含水 70 原油进站温度 40 C 进站压力 0 5MPa 油气水三相分离器 进口温度 40 C 出口温度 55 C 控制压力 0 5MPa 0 4MPa 出口原油含水 20 缓冲罐 控制压力 0 15MPa 电脱水器 脱水温度 52 C 操作压力 0 3MPa 出口原油含水 10min 4 1670379t 基本满足要求 2 2 1 2 校核气体处理量 标准状况下天然气的密度为 0 9408 则g 3k m 天然气的相对密度为 7801 26 1940 a 由 油气集输 式 4 69 求天然气的临界参数 当 时0 51 临界压力 55 3 10 4 4 61cP0 5 51MPa 临界温度 12 238 12 238 0 7801 0 5 215 01kT 对比压力 084 6 450 cr 对比温度 52 1 1273 r 由 油气集输 满足 0 1 25 时 天然气的压缩因 rP6 rT 子可用下述简便方法计算 0 9912rrTZ 6 34 0 1 1084 52 134 分离条件下气体密度 9 32 7 0 98 zsgP kg m 3 第 2 章 联合站工艺计算书 16 分离条件下的气体粘度 015 6328701 28 57 610378 5 2 Tx 34 41 xy 45 10872 0583 2 c01 3 1 4 4 45 1 0 exp ygc 19 3 5 6 51 1 15 10 Pa s 阿基米德准数 23 glrdA 25 34 10 90 38 8 10 231 46 查 油气集输 表 3 11 知 油滴沉降流态处于过渡流 则雷诺数 317 46 2315 0153 07 0714 reAR 计算油滴均匀沉降速度 由 油气集输 式 3 46 知 得 m saged 216 09 31075 4 geodR 由 油气集输 式 3 61 第 2 章 联合站工艺计算书 17 m s53 16 07 413 07 oeghl 标况下 卧式分离器的气体处理能力 由 油气集输 式 3 68 计算 取载荷波动系数 4 ZTPfrNQsghgs 2 2 0 527338 901 53918 4 49 612m3 s 4 2864 106Nm3 d 6 329 10 Nm3 d 6 选用 5 台 卧式三相分离器 完全能够满足生产要求 1804 2 2 1 3 液体升温所需热量计算 流体由管线进入三相分离器 温度由 40 上升到 55 升温所需要的 热量 由于气相质量较小 略去 owgQ gQ 下面计算每台分离器所需的热量 已知 oGCt wt 1 84 kJ g 4 1868 w4310589 056 79 kg h5327 14 wG 1586 4103 8059 54 Q716 kJ h73 9 总 kJ h 第 2 章 联合站工艺计算书 18 三台分离器升温所需的热量共计 71039 8 kJ h 2 2 2 原油缓冲罐的选型 从三相分离器出来的油水混合物含水 20 出口温度 55 此时油水 混合物的密度为 86 43102 8304 2 08 wo 3kg m 从三台三相分离器出来的含水油在 55 是的体积流量 owQ 其中 4 310 8 041956 oGQ dm3 3457 1 W 则 33104 1057 w td29 864 oG总 所以 4 3107 8 29 总总Q dm3069 s3 由 查文献 2 表 2 1 6 得缓冲罐的规952 6 m s170 d3 格 4000 17600 假定来油停留 15 分钟 一台缓冲分离器的日处理量为 9600 d3 4 31078 804 1956 总GQo dm3 71no 取 2 由于罐内压力超过控制压力时 控制阀会自动打开 所以缓冲罐的罐 压力可保持在 0 15MPa 2 2 3 电脱水器的选取 2 2 3 1 确 定 电 脱 水 器 台 数 第 2 章 联合站工艺计算书 19 操作温度 52 操作压力 0 3 MPa 查 油田油气集输设计技术手册 表 2 5 1 选取 3600 14000 的电脱 水器 其中空容积是 155 7m3 台 且知道一般原油在电脱水器中的停留时 间是 40 分钟 一级分离后 进入电脱水器的原油含水率为 20 由 油田油气集输 设计技术手册 式 2 3 1 计算单台电脱水器的含水原油的体积流量 单 台 电 脱 水 器 的 含 水 原 油 体 积 流 量 iVt 2 5 式 中 单 台 电 脱 水 器 处 理 的 含 水 原 油 体 积 流 量 V hm3 电 脱 水 器 的 空 罐 容 积 i 台3 选 定 的 含 水 原 油 在 电 脱 水 器 内 的 停 留 时 间 t 由 式 2 5 m3 h 台 5 24067 1 tVi 则 经电脱水器处理的含水原油的体积流量为 m3 h74 8 19 8653 由 油田油气集输设计技术手册 式 2 3 2 计算所需的电脱水器运行 的台数 台 18 35 274 Vn 取 N 4 台 2 2 3 2 电 脱 水 器 的 校 核 实际的体积流量为 185 685m3 h47 2 第 2 章 联合站工艺计算书 20 实际的停留时间 40minmin31 5068 17 t 当一台检修时 即 N 3 单台体积流量为 247 58m3 h4 2 V 且 120 V 1 2 233 55 280 26m3 h V 247 58m3 h 即选用了 4 台 3000 11000 的电脱水器满足要求 2 2 4 加热炉的选型 站内油品共有次加热 分别是 1 油品从电脱水器到稳定的过程中需要加热 2 原油从净化油罐到外输泵的过程中需要加热 3 在事故流程中 油品从低含水罐到电脱水器的过程中需要加热 下面分别计算 2 2 4 1 油品进入稳定塔前需要的加热炉 进口温度 52 出口温度 60 此时原油含水15 20 16 345 1 692 t 所以 选取 4 台 HJ1250 H 2 5 Q 微正压燃烧水套加热炉 加热炉效率 为 90 6 满足要求 2 2 4 3 油品从低含水油罐到电脱水器的过程中所需要的加热炉的台 数 低含水油罐油温为 45 电脱水器的操作温度为 52 此时油水共存 也分两部分计算 1 加热纯油所需要的热量 1957 725Kw6 3452 50416 796 3 21 tCGQpm油 2 加热油中水需要的热量 978 88Kw3 6 208 4795 水 3 总热量为 1957 725 978 88 2936 61Kw Q油 水 即加热炉的总负荷为 2936 61Kw 由 2 2 4 1 中计算可知选取 3 台 HJ1250 H 2 5 Q 微正压燃烧水套加热炉 加热炉效率为 90 6 满足要求 由于油品从低含水油罐到电脱所需加热炉可以与从净化罐到外输泵所需加 热炉公用 故选 4 台加热炉 2 2 5 罐的选取 由 油库设计和管理 式 1 4 计算站内油罐总容量 2 7 365MTVs 其中 油库的设计容量 m 3 s 第 2 章 联合站工艺计算书 23 M 油田预计全年输往该油库的原油量 t a 原油密度 t m 3 油罐利用系数 取 0 85 T 储备天数 取 3 天 4 7 1049 0861520 4 sV 所以 选取 10000 的浮顶罐的台数为 n 5 台 其中含水油罐和净化油 罐互为备用 2 3 站内工艺管线的选取及压降计算 由于站内管线较短 有关外面包覆有保护层 故温降可忽略不计 另 外 除在大罐内以外 温降很小 因此 本联合站在站内的工艺管线设计 计算中不考虑温降 2 3 1 进站阀 三相分离器汇管选取 1 液相流量计算 已知 G 11506 849 40 815 4t d3kg m440 102 81596 GQ d 原油含水率为 70 所以进站的液相流量 m3 d 0 54444 4107 3 l 3 s 2 天然气的处理能力 Qgs 6 3288 Nm3 d51028 6 gs 进站条件下 气体流量由气体状态方程可得 2 8 PTsgg 式中 Ps Ts Qs 工程标准状态下的压力 温度 流量 由式 2 8 第 2 章 联合站工艺计算书 24 m3 d 1 5856m3 s 550 1356 8103 71097gQ 来油气液混合物的流量 m3 s 256 4 gl总 每根管的流量近似取 m3 s460 1 总Q 气液混合物的进站流速取 2 0m s 则管径 m521 014 36 wd 由 油田集输设计技术手册 下册 表 15 6 20 选用管径 529 6 则混合物的实际流速 m s2 3057QA 原油进站压力为 0 5MPa 一级三相分离器控制压力为 0 4MPa 所以 该管段压降应不大于 0 1MPa 由 油气集输储运设计手册 大庆 式 3 15 计算管径 P 2 9 75 3 012dPLGo 式中 气液比 Nm to G 液相流量 t d L 管线长 Km D 管线内径 cm P P 管线内平均压力 kgf cm 2 P212 由平面布置图可知 L 40m 0 04Km P P 5 0 4 0 4 5kgf cm212 由式 2 9 校核压降 第 2 章 联合站工艺计算书 25 P 0 925f cm 1kgf cm2 75 375 0 140492 2 满足压力要求 计算未考虑局部摩阻 但所选管径余量较大 所以该 钢管能够适用 2 3 2 三相分离器到缓冲罐输油管线的计算 2 3 2 1 管径的选取 三相分离器出口温度为 55 原油含水率为 20 左右 此时油的密度 3low0 8 20 84 302184 6kg m pa s54 12 05 95 151 2 s106 38 426 则 hm45 9 05793 GQ 82 134143 w th9829 65 7 Gw总 s0 27m h 486 31033 总总Q 1 274wd 总 选 323 9 7 管线 则实际流速为 7 s3 10 242 v 2 3 2 2 管线压降的计算 三相分离器到缓冲罐的管线如图 2 1 所示 第 2 章 联合站工艺计算书 26 图 2 1 三相分离器到缓冲罐输油管线示意图 从三相分离器到缓冲罐的管线的计算结果如表 3 2 所示 表 2 2 局部摩阻列表 管线 规格 元件 个数 dl 出油阀 1 摩阻 4m 1 114 4 闸阀 2 4 闸阀 2 4 大小头 2 4 过滤器 1 100 流量计 1 摩阻为 4m 弯头 2 60 2 114 4 转弯三通 2 40 闸阀 1 4 转弯三通 2 403 323 9 7 弯头 3 28 2 3 2 3 局部摩阻计算 号管线 第 2 章 联合站工艺计算书 27 35m s106 43710422 dQv 总 869 5Re46 s107 5 106 2 748381 属于水力光滑区30Re 270 1 82 344 5 250 m48 96 1 gvdlhj 号管线同号管线 1m0 48 92160 62104 270 42j2 vld 号管线 461 3Re 90v 51838775 2 1021 属于水力光滑区 130Re 2380 0 36464 5 250 38m 091 7 8 2j3 gvdlh 第 2 章 联合站工艺计算书 28 39m 8 014hhj3jj1j jjj2j 089625702Pa 2 3 2 4 沿程摩阻的计算 1 2 号管线可以忽略不计 3 号管线长约为 10 故 LdQ046 h75 4201 1 60 254 753 9 7m0 高程差压降计算 三相分离器的液位比缓冲罐高 0 5 所以总压降为 18 39 96jHPh 7 9646520MPa 2 3 3 缓冲罐到循环泵之间管线的计算 含水原油经缓冲分离器进入电脱水器 如果压力下降 则电脱水器中 液体中必会有气体析出 这对电脱水器安全及脱水效果产生不良影响 因 此 采用脱水泵为电脱水器提供灌注压头 达到电脱分离器的控制压力 0 3MPa 从而防止电脱水器内油气析出 确保电脱水器的安全 2 3 3 1 管径的选取 此段管路中液相的物性和从三相分离器到缓冲罐间管路的物性相近 3l84 6kg m 密 度 6213 90m s 粘 度 30 7 sQ 0 27 45Qdw 总 选用一条 457 7 的管线 实际流速为 1 34 此段管长约为 s 60 2 3 3 2 沿程摩阻的计算 461 340Re 3109vd 第 2 章 联合站工艺计算书 29 518387759 Re 910m s01 4 属于水力光滑区13Re 水力摩阻系数 0 2540 2564 3619e 1 760 25l 4 75 7m25Pa3h 2 3 3 3 局部摩阻的计算 表 2 3 管线上的阀件 名称 过滤器 90 弯头 转弯三通 通过三通 闸阀 数量 1 4 2 2 1dL 100 60 40 4 5 4 22dj1 30 90410 580 86m 735palvhg 取缓冲罐液位于循环泵入口高差为 2 则高程差压降为 mH4 89 16538 4PaPgh 所以 25713 07M 2 3 4 循环泵到电脱水器之间管线的计算 2 3 4 1 沿程摩阻的计算 取经济流速 2 0m s 管线长约为 60m40 27 36m31Qdw 总 选管径为 377 7 的无缝钢管 则实际流速为 2 0m s 第 2 章 联合站工艺计算书 30 46 03Re5 0119vd 取 e 0 1 51838775 e 10201 6 3000 Re Re1 处于水力光滑区 水力摩阻系数 0 2540 25364 369Re 则沿程摩阻为 1 7560 25l 4 75 39 0 246 73m580 Pa0h 2 3 4 2 局部摩阻的计算 表 2 4 管线上的阀件 名称 单向阀 90 弯头 转弯三通 通过三通 闸阀 数量 1 4 2 5 2dL 340 60 40 4 5 4 22j1 0 9034 8 95m 43palvhg 设备安装高度取 0 8m 高程差取 3m H85 4932807 PaPgh 所以此段管路总压降为 560 5MPaPm 2 3 5 电脱水器到加热炉之间管线的计算 2 3 5 1 管径的选择 第 2 章 联合站工艺计算书 31 从电脱水器出来的原油为纯净原油 含水 0 5 按 0 5 计算 此条件下 352806 9kg m 3w10kg 油品的密度 3l 5 5807 9kg m 2 2o 1 4 6214 056 18Ps 36087 510 s 9 3344 9m h GQ 30 505 12 86 9 w 2869t h 47 437t wG 总 3 31059 m h0 16 s8 Q 总 总 46 3 1dv 选 377 7 的管线 则实际流速为 2240 1 6m s3Qd 2 3 5 2 沿程摩阻计算 461 3Re7 8105v 51838779 20 6 属于水力130Re 光滑区 第 2 章 联合站工艺计算书 32 取 50mL 1 7560 25l 4 7506 4 34m2715Pa3h 2 3 5 3 局部摩阻计算 0 250 25316178Re 表 2 5 管线上的阀件 名称 90 弯头 转弯三通 闸阀 数量 2 2 3dL 60 40 4 22j11 60 50 415m38Pa98lvhg 忽略高程影响 总压降 328715603Pap 2 3 6 加热炉到稳定区之间管线的计算 360 4kg m 4 9 s 62 1870m s 3low950 82kg lowQ 3310 5 49 17 s 选 377 7 的管线 则实际流速为 224 16 m s30Qvd 2 540 5 3Pas 9 36 1 s824 461 09 80vdRe 518387759 1201 6 属于水30 力光滑区 第 2 章 联合站工艺计算书 33 取 10mL1 7560 25l 4 756 241 6m519Pa03h 设此段中局部摩阻为沿程摩阻的 20 则 20 4jh 2 3 7 稳定区到外输泵之间管路的计算 正常情况下 在稳定塔后的原油直接到外输泵房 用泵加压后外输 如果有特殊情况 原油不能够马上外输 则需先进大罐储存 大罐储存温度 为 45 待正常后再外输 外输温度为 60 采用先泵后炉流程 2 3 7 1 稳定塔 外输泵 温度 t 60 管长 L 150m 流量 30 167 Qms 取经济流速 1 5m sw 则管径 d 0 404m4Q 0 1673 根据 油田油气集输设计技术手册 上 第 686 页 表 8 1 1 选用 426 7 内径 d 412mm 的单面螺旋缝钢管 则管内液体实际流速 m s 在经济流速范围内2240 167 5Qd 雷诺数 46418 320 eR 取 e 0 1mm 51878759 59 61 2 0142 ed 3000 eR1 流体处于水力光滑区 水力摩阻系数 0 250 253641868eR 第 2 章 联合站工艺计算书 34 表 2 6 管线上的阀件 名称 90 弯头 闸阀 过滤器 转弯三通 数量 4 3 1 2dL 60 4 100 40 则该段管路的局部摩阻损失为 gdh21 0 0186 m 21 5 60420 0 6498 沿程摩阻 1 7560 25l 4 75 9 21 0h 2 3 8 稳定塔到净化油罐之间管线的计算 温度 t 6 0 管长 L 250m 流量 30 67m sQ 计算同上 选取管径 426 7 内径 d 412mm 表 2 7 管线上的阀件 名称 90 弯头 闸阀 通过三通 转弯三通 数量 4 4 5 2dL 60 4 4 5 40 该段摩阻损失 gdh21 0 0186 m 21 4 40685 0 598 沿程摩阻 1 7560 25l 4 75 9 2 0h 第 2 章 联合站工艺计算书 35 2 3 9 净化原油罐到循环泵之间管线的计算 操作温度为 45 取管长为 180 m 已知 34581 9kg 6270 s 333 59 h0 164 s81Q 则管径 d 0 401m 40 64 选用 426 7 的管线 则实际流速为 2240 164 3m s3Qvd 雷诺数 460 412 35 71879vdRe 取 e 0 1mm 51878759 5 3 0 2 0142 ed 3000 属于水力光滑区 所以沿程摩阻为 eR1 7560 25l 4 756 89 0 2418 69m0h 取局部摩阻为沿程摩阻的 20 则 j 0 4h 所以此段管路的总压降为 69043P 2 3 10 循环泵到加热炉之间管线的计算 温度 t 45 流量 m3 s 1Q 计算同上 选用 426 7 的管线 由以上计算经验 该管段压降仅为几米油柱 压降极小 这部分压力 由外输泵提供 相对于外输压头 其影响可以忽略不计 故不再计算其压 第 2 章 联合站工艺计算书 36 降 2 4 泵的选取及校核 2 4 1 外输泵的计算 本联合站 长输首站 L 30km60t 2 4 1 1 管线选取 流量 43335198 57m h0 185 s80 26Q 取经济流速 1 3m sw 则管径 d 0 368m4 13 选用 377 6 内径 d 365mm 的单面螺旋焊缝钢管 则管内液体实际流速为 m s 在经济流速范围内2240 1385 96Qd 2 4 1 2 温降计算 由于 m s 流速较低 流体与内部摩擦产生的热量可忽略不计 9 由 输油管设计与管理 式 3 2 轴向温降公式为 GcDLKoRozeTT 已知 m t h 60RT 2365479 516 kcal m h kcal kg 5 2K 0 km 30000m 3L 42 2 5 0146 7935 eTZ 2 4 1 3 压降计算 平均油温 12603pjRzT 由第一节计算基础数据知 3508 kgm 627 841m s 第 2 章 联合站工艺计算书 37 雷诺数 461 9035 10784edR 取 e 0 1mm 5187875 3 9 2 0165 ed 3000 eR1 流体处于水力光滑区 查 工程流体力学 表 0246 25 m 局部摩阻按 10 计算 则由列宾宗公式计算该段摩阻为 25 1 mQhLd 7560 2534 7503881 461 0 162 084m 2 4 1 4 外输泵选型 根据 泵样本 选 DY I 155 30 型泵 H 165m h 162 84m m3 h 185Q 1480 innr m rNPSH75 电动机功率 N 110kw 则所需外输泵台数为 498 572 01wnQ 取 N 3 故选用 3 台泵并联工作 2 4 1 5 校核泵的效率 801 4 第 2 章 联合站工艺计算书 38 31498 57 8m h2Q 总6 0H2 16 04 N 2 4 2 循 环 泵 的 选 取 由 循 环 泵 到 电 脱 水 器 的 管 线 计 算 中 知 这 段 所 需 的 扬 程 为 6 65m 处 理 量 Q 498 557m3 h 根据 泵样本 选 IY200 150 250B 型泵 H 15m h 6 65m m3 h 46 1450 innr 75 则所需循环泵台数为 98 7 3wQn 取 N 2 故选用 3 台泵并联工作 其中一台备用 第 3 章 结论 39 第 3 章 结论 本次联合站设计过程中 根据实际以及总平面布置原则 进行了平面 布置 站内设有原油罐区 原油稳定区 工艺区 锅炉区 污水处理区 预留区 消防区 变电区 行政管理区等 在进行基础参数和热力 水力 计算之后 根据流程设计原则 设计了联合站的基本流程 本站的主要流 程有 1 有泵密闭流程 注破乳剂 天然气处理区 站外来油 进站阀组 油气水三相分离器 缓冲罐 循环泵 污水 污水处理区 电脱水器 加热炉 原油稳定塔 净化油罐 原油外输泵 计量 外 输 2 无泵密闭流程 注破乳剂 天然气处理区 站外来油 进站阀组 油气水三相分离器 缓冲罐 污水 污水处理区 电脱水器 加热炉 原油稳定塔 净化油罐 原油外输泵 计量 外 输 3 停电流程 进站来油 进站阀组 油气水三相分离器 缓冲罐 事故罐 循环泵 后的正常流程 根据自己任务书中原油的特性 进行了三相分离器 缓冲罐 加热炉 原油储罐以及泵的选取 同时对站内工艺管线进行了设计与校核 从而知 第 3 章 结论 40 道本次设计在理论上能满足设计任务 中国石油大学 华东 本科毕业设计 论文 41 致 谢 经过将近两个月的毕业设计 使我对联合站的设计工作有了整体的了解 和初步的认识 得到了不少的收获 设计联合站的过程中 我参考了联合站的设计数据以及联合站 油气集 输 石油库的设计规范等 结合平时的学习和实习中对联合站获得的感性认 识 使我对联合站各工艺环节有了全面的了解和认识 在本次设计过程中 我得到了指导老师王海琴老师的悉心指导和帮助 以及曹学文 寇杰 李琦瑰等老师的指导和帮助 在此 本人对各位老师 表示衷心的感谢和深深的敬意 同时也对本组同学的帮助表示感谢 由于本人缺乏实际工作经验 在设计中难免有错误及不足之处 望老 师批评指正 谢谢 中国石油大学 华东 本科毕业设计 论文 42 参考文献 1 冯叔初 郭揆常 王文敏 油气集输 第一版 石油大学出版社 1988 74 184 2 苗成武 江士昂 油田油气集输设计技术手册 上 下 第一版 石油工业出版社 1995 1 856 3 郭光臣 董文兰 张志廉 油库设计与管理 第一版 石油大学出版 社 1991 92 153 4 袁恩熙 工程流体力学 第一版 石油工业出版社 1989 87 158 5 机械工业部 泵样本 下 第一版 机械工业出版社 1997 1607 1 6 油气分离器规范 7 杨筱蘅 张国忠 输油管道设计与管理 第一版 石油大学出版社 1996 52 68 8 钱锡俊 陈弘 泵与压缩机 第一版 石油大学出版社 1991 42 56 9 油气集输储运设计手册 大庆油田科学设计院 1975 1 20 10 GB T 50074 2002 石油库设计规范 11 GPSA Engineering Data Book 12 th edition 2004 12 Laurance L T Foaming Crudes Require Special Separation Techniques World Oil 193 6 103 105