油品順序輸送是在一條管道中按一定順序連續輸送多種油品的管道輸油工藝。油品順序輸送過程中會發生泵站混油和管道沿程混油。
基本介紹
- 中文名：油品順序輸送
- 外文名：Oil transportation
- 出現情況：發生泵站混油和管道沿程混油
- 含義：順序連續輸送多種油品
- 屬性：管道輸油工藝
正文,
正文
在一條管道中按一定順序連續輸送多種油品的管道輸油工藝。順序輸送的油品主要是汽油、煤油、柴油等輕質油品類，以及液化石油氣類和重質油品類。同類油品中不同規格或不同牌號的油品，也可按批量順序輸送；不同油田的、不同性質的原油，按照煉製要求也可以採取分批順序輸送。根據油品順序輸送的要求，不同的油品之間可以用隔離器或隔離液隔離的方法輸送；也可以用相鄰的不同油品直接接觸的方法輸送。這兩種方法都會產生混油現象。採用何種方法，由管道的起伏條件和允許混油量等而定。多種油品採用順序輸送與採用多條單一油品管道輸送相比，具有明顯的經濟效益。且產生的混油可以採取技術措施予以處理。因此，油品順序輸送成為成品油長距離管道輸送的主要方式。
發展概況 19世紀末，美國首先採用順序輸送工藝輸送了3種品級的煤油。20世紀30年代末,美國殼牌石油管道公司在伍德河到萊馬的管道上，順序輸送比重相近的汽油和煤油，並在兩種油品的界面處加進染色劑以監測混油界面。在40年代，隨著順序輸送的混油機理和計算理論的逐步完善，世界上各長距離成品油管道廣泛採用順序輸送工藝，其順序輸送的油品品種也多達10餘種，包括的品級或牌號則有上百種。1980年底，中國廣東省的湛江－茂名原油管道開始順序輸送不同含蠟量和含硫量的大慶油田和勝利油田生產的原油。近年來，為了充分利用成品油管道的輸送能力，在法國和美國出現了將原油輸入成品油管道與成品油一起順序輸送的管道，如法國的勒阿弗爾到弗爾農和到瓦朗謝訥的兩條輸油管道。
油品輸送順序排列原則 總原則是相鄰的油品，其基本物理化學性質要相近，以減少混油量。首先，相鄰油品的重度和粘度值應逐漸變化，這樣既可以減少油品的混合，也不致使輸油工況發生明顯波動；其次，一種油品中混入另一種油品後，不應發生有害的變質，尤其是對油品質量敏感的指標，如含鉛量、閃點等。在油品輸送順序排列不符合這些原則時，可在兩種油品間輸入小批量的隔離油品，以起“緩衝”作用。美國科洛尼爾成品油管道系統採用的油品輸送順序，就是一個有代表性的實例，其順序為：優質汽油→常規汽油→透平燃料→煤油→柴油→不含鉛的汽油，後邊的油品順序再對稱地返回，即以相反的順序排列。法國成品油管道中成品油、原油輸送順序如圖1所示。 混油的形成 油品順序輸送過程中會發生泵站混油和管道沿程混油。沿程混油占輸油管道中形成混油的大部分。發生混油的原因是油品在管內流動時，其斷面流速分布不均勻，油品分子擴散和重度差的作用所引起油品界面處的互相混合。這種混合在油品界面處逐漸向前後擴散，形成混油段。混油段在開始形成時，其長度增長較快，以後的增長逐漸變得緩慢，這是因為後行油品剛進入管道時，與前行油品產生的直接接觸界面處，兩種油品的重度差最大，致使混油長度增長迅速，而隨著混油段的伸長，其兩端與前後行油品的重度已逐漸接近，故混油長度的增長就越來越緩慢。這一過程表明，長距離管道採用順序輸送比短距離管道有利。在層流狀態下，流速分布不均勻而引起的邊層滯緩和中心液流向前楔入現象,比紊（湍）流狀態下明顯得多,從而造成很長的混油段，所以應避免在層流範圍內順序輸送。如果不能避開層流範圍,又因沿程交油點多而流量逐漸減少,則應採取隔離措施。在紊流狀態下，雖有紊流脈動的作用，但混油量仍比層流狀態下要少得多。所以，在雷諾數(Re)較高的紊流區內輸油，選擇適宜的流速，是減少沿程混油的主要措施之一。兩種油品輸送排列順序不同，沿程產生的混油量也不相同。圖2為。 混油特徵和混油量計算 從起點站出現的初始混油段，兩種油品的混合是不均勻的，在運行相當距離之後，逐漸形成為濃度均勻變化的混油段，通過中間泵站，均勻性仍不改變。混油段兩端含同量他種油品的兩個界面，稱為對稱濃度界面。例如各含他種油品 1%的兩個對稱界面,對於後行油品來說,即是1%～99%的濃度界面;對於前行油品來說,即是99%～1%的濃度界面。濃油段的濃度(KB)變化規律可以用混油特性曲線表示。圖3 是以汽油、柴油為例的混油特性曲線，可以表示混油的一般特徵:①對於50%混油濃度界面,混油段的前後兩個部分並不對稱；②被混油特性曲線分割的上下兩個部分的圖面之比，代表混油段內包含前行和後行油品的數量之比；③混油段的首部、中部和尾部之間有一定的比例關係，90%濃度界面以後的整個尾部，所含前行油品的數量只有百分之幾，有“尾痕”現象，把混油段拖得很長；④不同對稱濃度範圍的混油長度在混油總長度中所占的比值大體為一定數。以圖3為例,10%～99%對稱濃度範圍的幅度, 占1%～99%對稱濃度範圍總幅度的80%，但此範圍內的混油長度卻占不到混油段總長度的50%。利用上述混油特徵再結合理論計算,可以為特定的油品順序輸送編制混油計算圖表,指導混油段的分輸和處理。
混油段長度C是與輸送距離L的ɑ次方成正比的，即。式中C為一定對稱濃度範圍(一般取1%～99%)的混油長度；A為混油係數,與管徑、油品粘度、重度和流速等因素有關；ɑ為混油指數,沿程混油的ɑ值近似等於0.4。若將通過泵站增加的混油也考慮進去,混油計算公式中多取ɑ=0.5，由此可得出。 油品的隔離 為減少混油量，可在相鄰油品之間採取隔離措施，放置隔離器或注入隔離液。有些輸油管道採用隔離器後，可減少混油量70%～80%。隔離器的材質、結構、密封程度、投放數量和位置等，都會影響隔離效果。在雷諾數大的平坦管道中，可不採取隔離措施。
隔離器通常有隔離球和隔離塞兩種類型。隔離球是一種內部注滿液體具有彈性的人造橡膠球體，注液後的球徑大於管道內徑的過盈量為2%～3%，使球在管道中運行時能實現環帶密封,並保持良好的通過性能。隔離塞是一種帶有皮碗的圓柱狀器具，隔離效果較好，但通過性能不如隔離球。隔離球的傳送、接受和越站等設備和儀表，可與清管系統共同使用（見管道維修）。
最初使用的隔離液是一種物理性質同相鄰油品相近的油品，注入被隔離油品之間，起“緩衝”作用。近年來，還採用不溶於被隔離油品和不影響被隔離油品質量的凝膠隔離液，比使用一般隔離液更為方便。
混油界面的檢測 根據油品相混達到一定濃度，其物理性質即發生一定程度變化的原理，檢測混油界面的過站和到達終點，檢測結果可以作為混油分輸的依據。檢測方法有密度法、介電係數法、油品著色法以及加放射性物質的標記法等。套用較廣泛的檢測儀器是超音波密度檢測儀。超音波通過不同濃度的混油時，即可反映出不同的聲時值，而相對聲時值差反映出相對濃度差。據此可以描繪出整個混油段的混油特性曲線。中國的順序輸送管道所採用的雙通道超音波檢測儀，能測出汽油和柴油相混3‰的濃度差,可以準確地掌握混油段的運行。
油品的分輸 在中間或終點分輸站里，根據混油檢測信號，將純油品和混油自動地分切開來。在不同情況下，分切的方法也不同。在中間分輸站里，混油段不單獨地分切出來，而是在管道中的某一個混油濃度界面上，將混油段分成兩部分,一部分隨前行的純油進行分輸,一部分隨後行的純油進行分輸。如果純油的批量相當大，或者進入的容器相當大，則這種分輸方法的混油率只有千分之幾，或更少。在終點站分輸時，除採用上述方法外，還可以將混油的中間一部分單獨地分切出來，再根據混油的濃度情況、純油物理性質指標的“質量潛力”（在規定的質量指標限額以上的餘量）等條件，按照允許的摻混率，將混油返摻進純油里，這種方法套用較廣。對於不允許用摻混方法處理的混油，可送到煉油廠回煉，或做降級處理。順序輸送航空燃料油時，要求在遠距混油段的純油中進行分切。
順序輸送工況特點 順序輸送多種油品時，泵站和管道系統的工況是不穩定的，流量、壓力等輸油參數隨時隨刻在發生變化,這是順序輸送工藝的主要特點。圖4描繪出汽油、柴油順序輸送工作系統的工作特性圖，這個圖表示出單一泵站中泵站與管道系統的工況變化。當所輸的油品變換時，以壓力(P)和流量(Q)分別為縱坐標、橫坐標所構成的坐標系統表示的泵站特性曲線、管道特性曲線也隨之發生變化。如果不控制流量，系統工作點是在“Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅰ”的方框範圍內變化，這個方框範圍給出流量和壓力的變化過程和邊界數據。如果控制流量使之恆定,則系統工作點是在A-B-C-D直線範圍內變化，其工況為AC→BC→BD→AD→AC。對於包含全部泵站的全線工作系統來說，在密閉流程中，系統工況變得更為複雜和不穩定。各批油品依次進入管道系統，以及在中間或終點分輸油品等作業，都會影響全系統的運行參數。
由於順序輸送工況經常變動，要求輸油系統必須具有靈活而有效的控制和調節措施，以保證安全輸油並保持在最佳狀況下運行。順序輸送時自動監控和管理的內容有：①編制油品輸送順序，確定油品批量，編制運行計畫表，按照作業程式自動啟停輸油泵；②計算跟蹤混油段,或在混油段過站時,投放隔離器或注入隔離液；③對運行參數進行監控和調節；④控制分支管道抽出的油品量；⑤自動控制油品分輸、混油處理和質量監視等。
發展概況 19世紀末，美國首先採用順序輸送工藝輸送了3種品級的煤油。20世紀30年代末,美國殼牌石油管道公司在伍德河到萊馬的管道上，順序輸送比重相近的汽油和煤油，並在兩種油品的界面處加進染色劑以監測混油界面。在40年代，隨著順序輸送的混油機理和計算理論的逐步完善，世界上各長距離成品油管道廣泛採用順序輸送工藝，其順序輸送的油品品種也多達10餘種，包括的品級或牌號則有上百種。1980年底，中國廣東省的湛江－茂名原油管道開始順序輸送不同含蠟量和含硫量的大慶油田和勝利油田生產的原油。近年來，為了充分利用成品油管道的輸送能力，在法國和美國出現了將原油輸入成品油管道與成品油一起順序輸送的管道，如法國的勒阿弗爾到弗爾農和到瓦朗謝訥的兩條輸油管道。
油品輸送順序排列原則 總原則是相鄰的油品，其基本物理化學性質要相近，以減少混油量。首先，相鄰油品的重度和粘度值應逐漸變化，這樣既可以減少油品的混合，也不致使輸油工況發生明顯波動；其次，一種油品中混入另一種油品後，不應發生有害的變質，尤其是對油品質量敏感的指標，如含鉛量、閃點等。在油品輸送順序排列不符合這些原則時，可在兩種油品間輸入小批量的隔離油品，以起“緩衝”作用。美國科洛尼爾成品油管道系統採用的油品輸送順序，就是一個有代表性的實例，其順序為：優質汽油→常規汽油→透平燃料→煤油→柴油→不含鉛的汽油，後邊的油品順序再對稱地返回，即以相反的順序排列。法國成品油管道中成品油、原油輸送順序如圖1所示。 混油的形成 油品順序輸送過程中會發生泵站混油和管道沿程混油。沿程混油占輸油管道中形成混油的大部分。發生混油的原因是油品在管內流動時，其斷面流速分布不均勻，油品分子擴散和重度差的作用所引起油品界面處的互相混合。這種混合在油品界面處逐漸向前後擴散，形成混油段。混油段在開始形成時，其長度增長較快，以後的增長逐漸變得緩慢，這是因為後行油品剛進入管道時，與前行油品產生的直接接觸界面處，兩種油品的重度差最大，致使混油長度增長迅速，而隨著混油段的伸長，其兩端與前後行油品的重度已逐漸接近，故混油長度的增長就越來越緩慢。這一過程表明，長距離管道採用順序輸送比短距離管道有利。在層流狀態下，流速分布不均勻而引起的邊層滯緩和中心液流向前楔入現象,比紊（湍）流狀態下明顯得多,從而造成很長的混油段，所以應避免在層流範圍內順序輸送。如果不能避開層流範圍,又因沿程交油點多而流量逐漸減少,則應採取隔離措施。在紊流狀態下，雖有紊流脈動的作用，但混油量仍比層流狀態下要少得多。所以，在雷諾數(Re)較高的紊流區內輸油，選擇適宜的流速，是減少沿程混油的主要措施之一。兩種油品輸送排列順序不同，沿程產生的混油量也不相同。圖2為。 混油特徵和混油量計算 從起點站出現的初始混油段，兩種油品的混合是不均勻的，在運行相當距離之後，逐漸形成為濃度均勻變化的混油段，通過中間泵站，均勻性仍不改變。混油段兩端含同量他種油品的兩個界面，稱為對稱濃度界面。例如各含他種油品 1%的兩個對稱界面,對於後行油品來說,即是1%～99%的濃度界面;對於前行油品來說,即是99%～1%的濃度界面。濃油段的濃度(KB)變化規律可以用混油特性曲線表示。圖3 是以汽油、柴油為例的混油特性曲線，可以表示混油的一般特徵:①對於50%混油濃度界面,混油段的前後兩個部分並不對稱；②被混油特性曲線分割的上下兩個部分的圖面之比，代表混油段內包含前行和後行油品的數量之比；③混油段的首部、中部和尾部之間有一定的比例關係，90%濃度界面以後的整個尾部，所含前行油品的數量只有百分之幾，有“尾痕”現象，把混油段拖得很長；④不同對稱濃度範圍的混油長度在混油總長度中所占的比值大體為一定數。以圖3為例,10%～99%對稱濃度範圍的幅度, 占1%～99%對稱濃度範圍總幅度的80%，但此範圍內的混油長度卻占不到混油段總長度的50%。利用上述混油特徵再結合理論計算,可以為特定的油品順序輸送編制混油計算圖表,指導混油段的分輸和處理。
混油段長度C是與輸送距離L的ɑ次方成正比的，即。式中C為一定對稱濃度範圍(一般取1%～99%)的混油長度；A為混油係數,與管徑、油品粘度、重度和流速等因素有關；ɑ為混油指數,沿程混油的ɑ值近似等於0.4。若將通過泵站增加的混油也考慮進去,混油計算公式中多取ɑ=0.5，由此可得出。 油品的隔離 為減少混油量，可在相鄰油品之間採取隔離措施，放置隔離器或注入隔離液。有些輸油管道採用隔離器後，可減少混油量70%～80%。隔離器的材質、結構、密封程度、投放數量和位置等，都會影響隔離效果。在雷諾數大的平坦管道中，可不採取隔離措施。
隔離器通常有隔離球和隔離塞兩種類型。隔離球是一種內部注滿液體具有彈性的人造橡膠球體，注液後的球徑大於管道內徑的過盈量為2%～3%，使球在管道中運行時能實現環帶密封,並保持良好的通過性能。隔離塞是一種帶有皮碗的圓柱狀器具，隔離效果較好，但通過性能不如隔離球。隔離球的傳送、接受和越站等設備和儀表，可與清管系統共同使用（見管道維修）。
最初使用的隔離液是一種物理性質同相鄰油品相近的油品，注入被隔離油品之間，起“緩衝”作用。近年來，還採用不溶於被隔離油品和不影響被隔離油品質量的凝膠隔離液，比使用一般隔離液更為方便。
混油界面的檢測 根據油品相混達到一定濃度，其物理性質即發生一定程度變化的原理，檢測混油界面的過站和到達終點，檢測結果可以作為混油分輸的依據。檢測方法有密度法、介電係數法、油品著色法以及加放射性物質的標記法等。套用較廣泛的檢測儀器是超音波密度檢測儀。超音波通過不同濃度的混油時，即可反映出不同的聲時值，而相對聲時值差反映出相對濃度差。據此可以描繪出整個混油段的混油特性曲線。中國的順序輸送管道所採用的雙通道超音波檢測儀，能測出汽油和柴油相混3‰的濃度差,可以準確地掌握混油段的運行。
油品的分輸 在中間或終點分輸站里，根據混油檢測信號，將純油品和混油自動地分切開來。在不同情況下，分切的方法也不同。在中間分輸站里，混油段不單獨地分切出來，而是在管道中的某一個混油濃度界面上，將混油段分成兩部分,一部分隨前行的純油進行分輸,一部分隨後行的純油進行分輸。如果純油的批量相當大，或者進入的容器相當大，則這種分輸方法的混油率只有千分之幾，或更少。在終點站分輸時，除採用上述方法外，還可以將混油的中間一部分單獨地分切出來，再根據混油的濃度情況、純油物理性質指標的“質量潛力”（在規定的質量指標限額以上的餘量）等條件，按照允許的摻混率，將混油返摻進純油里，這種方法套用較廣。對於不允許用摻混方法處理的混油，可送到煉油廠回煉，或做降級處理。順序輸送航空燃料油時，要求在遠距混油段的純油中進行分切。
順序輸送工況特點 順序輸送多種油品時，泵站和管道系統的工況是不穩定的，流量、壓力等輸油參數隨時隨刻在發生變化,這是順序輸送工藝的主要特點。圖4描繪出汽油、柴油順序輸送工作系統的工作特性圖，這個圖表示出單一泵站中泵站與管道系統的工況變化。當所輸的油品變換時，以壓力(P)和流量(Q)分別為縱坐標、橫坐標所構成的坐標系統表示的泵站特性曲線、管道特性曲線也隨之發生變化。如果不控制流量，系統工作點是在“Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅰ”的方框範圍內變化，這個方框範圍給出流量和壓力的變化過程和邊界數據。如果控制流量使之恆定,則系統工作點是在A-B-C-D直線範圍內變化，其工況為AC→BC→BD→AD→AC。對於包含全部泵站的全線工作系統來說，在密閉流程中，系統工況變得更為複雜和不穩定。各批油品依次進入管道系統，以及在中間或終點分輸油品等作業，都會影響全系統的運行參數。
由於順序輸送工況經常變動，要求輸油系統必須具有靈活而有效的控制和調節措施，以保證安全輸油並保持在最佳狀況下運行。順序輸送時自動監控和管理的內容有：①編制油品輸送順序，確定油品批量，編制運行計畫表，按照作業程式自動啟停輸油泵；②計算跟蹤混油段,或在混油段過站時,投放隔離器或注入隔離液；③對運行參數進行監控和調節；④控制分支管道抽出的油品量；⑤自動控制油品分輸、混油處理和質量監視等。
