某热油管道工艺设计课程设计22页doc.docx
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某热油管道工艺设计课程设计22页doc
课程设计任务书
设计题目：
某热油管道工艺设计
学生姓名
课程名称
管道输送工艺课程设计
专业班级
地点
起止时间
17-18周
设计内容及要求
某油田初期产量油180万吨/年，五年后原油产量达到350万吨/年，计划将原油输送到480km外的炼油厂，需要设计一条输油管道，采用密闭输送方式。
设计要求：
（1）确定管道材质及规格；
（2）一期数量（180万吨/年）条件下，设备选型，确定运行方式；
（3）布置热站和泵站
（4）一期条件下（180万吨/年）条件下，考虑翻越点，若存在翻越点给出解决措施；
（5）绘制一期工程首站工艺流程图（2#）1张；
（6）确定二期（350万吨/年）条件下，泵站数及热站数；
（7）二期热站、泵站的布置、翻越点校核；
（8）静水压以及动水压校核；
（9）最小输量；
（10）绘制二期工程中站站工艺流程图（2#）1张。
设计
参数
原油性质表1：
表1某原油性质
含蜡量，%
沥青质，%
密度，kg/m3
初馏点，℃
凝固点，℃
粘度，50℃，mPa.s
36.87
5.78
8548.6
76
30.5
8.9
里程和高程见表2：
表2里程和高程表
里程，km
0
70
146
178
220
287
347
410
480
高程，m
210
270
208
237
170
280
215
250
236
地温资料见表3。
表3管道经过地区的地温
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
地温℃
3
4
6
7
8
9
15
18
13
10
8
6
输送压力7.5MPa，最高输送压力9MPa,末站剩余压头70m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，20℃相对密度0.8546，50℃粘度8.9mPa.s。
粘温指数0.036。
进站温度控制在38℃。
保温层采用黄夹克，厚度35mm。
土壤导热系数1.1W/（m﹒℃），埋地深度1.5m。
最高输送温度68℃，最低输送温度36℃。
进度
要求
17周：
周一上午：
9:
00-12:
00：
发任务书，讲解任务书内容和设计要求，然后学生查找相关设计手册，查资料，开始做课程设计；下午：
14:
00-5:
00答疑，指导；
周二～周四上午：
9:
00-12:
00：
个别指导；下午：
14:
00-5:
00集中答疑、指导；
周五上午9:
00-12:
00：
个别辅导；下午：
14:
00-5:
00检查本周设计内容，对未完成要求任务的提出警告。
18周：
周一～周三上午：
9:
00-12:
00：
个别指导；下午：
14:
00-5:
00集中答疑、指导；
周四上午：
9:
00-12:
00：
学生交设计初稿，进行检查，对存在的问题要求学生改进；下午：
14:
00-5:
00集中答疑、指导，修改设计报告及流程图；
周五上午：
9:
00-12:
00：
个别指导，修改修改设计报告及流程图；下午：
14:
00-5:
00交设计报告及流程图。
参考资料
《输油管道设计与管理》，杨筱蘅主编，石油大学出版社；《油气管道输送技术》，张其敏主编，中国石化出版社；《泵与压缩机》，钱锡俊主编，石油大学出版社；《油气储运概论》，张劲军主编，石油大学出版社；《油气管道工程概论》，中国管道公司主编，中国石油工业出版社；《油气地面工程设计手册》第四册，石油工业出版社；《石油专用管》，石油工业出版社等。
其它
正式提交的文档必须严格按学校的格式来写，不能有计算错误；不能有错别字。
说明
本题目有两名学生完成；一名学生完成一期工程的设计内容，即任务书中的
（1）～（5）部分；另一名学生完成二期工程的设计内容，即任务书中的（6）～（10）部分。
系主任：
指导教师：
年月日
《管道输送工艺》
课程设计报告
学院:
专业班级:
学生姓名:
学号:
设计地点（单位）__________
设计题目:
__________某热油管道工艺设计二期_______
完成日期：
2011年12月29日
指导教师评语:
____________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩（五级记分制）:
________________
指导教师（签字）:
________________
1总论
1.1设计依据
（1）国家的相关标准、行业的有关标准、规范；
（2）相似管道的设计经验；
（3）设计任务书。
1.2设计原则[1]
（1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规范。
（2）采用先进、实用、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料，建立新的管理体制，保证工程项目的高水平、高效益，确保管道安全可靠，长期平稳运行。
（3）节约用地，不占或少占良田，合理布站，站线结合。
站场的布置要与油区内各区块发展紧密结合。
（4）在保证管线通信可靠的基础上，进一步优化通信网络结构，降低工程投资。
提高自控水平，实现主要安全性保护设施远程操作。
（5）以经济效益为中心，充分合理利用资金，减少风险投资，力争节约基建投资，提高经济效益。
2工程概况
某油田初期产量油180万吨/年，五年后原油产量达到350万吨/年，计划将原油输送到480km外的炼油厂，需要设计一条输油管道，采用密闭输送方式。
设计要求：
（1）确定二期（350万吨/年）条件下，泵站数及热站数；
（2）二期热站、泵站的位置、翻越点校核；
（3）静水压及动水压校核；
（4）最小输量；
（5）绘制二期工程中间站工艺流程图（2#）1张。
2.1管道设计参数
表2.1管道经过地区的地温
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
地温
3
4
6
7
8
9
15
18
13
10
8
6
表2.2里程和高程表
里程（km）
0.0
80
173
236
292
353
430
480
520
高程（m）
210
270
208
237
170
280
215
250
236
输送压力7.5MPa，最高输送压力9MPa，末站剩余压头70m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，进站温度控制在38℃，最高输送温度68℃，最低输送温度36℃。
2.2原油物性
表2.3某原油性质
含蜡量，%
沥青质，%
密度，
初馏点，
凝固点，
粘度，50
，mPa.s
36.87
5.78
854.6
76
30.5
8.9
20℃相对密度0.8546，50℃粘度8.9mPa.s，粘温指数0.036。
2.3其它参数
保温层采用黄夹克，厚度35mm，土壤导热系数1.1W/（m·
），埋地深度1.5m。
3工艺计算
3.1采用的输送方式
密闭输送也叫“从泵到泵”输送，这种输油工艺中，中间输油站不设供暖冲用的旁接油罐，上站来油全部直接进泵。
其特点是：
整条管道构成一个统一的密闭的水力系统，可充分利用上站余压，节省能量，还可以基本中间站的轻质油蒸发损耗；但对自动化程度和全线集中监控要求较高；存在水击问题，需要全线的水击监测与保护。
长距离输油管道的离心泵大都采用“从泵到泵”的方式。
现代的管线均为密闭输送方式，如我国近些年建成的铁大线、东黄复线等。
所以本设计的输送方法为密闭输送方式。
3.2管道规格
已知的热油管道年输量为350万吨。
3.2.1平均温度
（3-1）
——加热站的起点，终点温度，
℃。
3.2.2油品密度
（3-2）
式中
——温度t℃及20℃时的油品密度，
；
——温度系数，
。
3.2.3流量计算[2]
（3-3）
式中G——年任务质量输量，
；
Q——体积流量，
；
——油品平均温度的密度，
；
3.2.4油品粘度
（3-4）
式中
——运动粘度；
——平均温度，℃。
3.2.5管道内径
（3-5）
式中Q——体积流量，
；
——经济流速，
。
经济流速取值范围是1～2之间。
假设
=1.6m/s。
3.2.6壁厚
查规范，选规格为X70的管材，其最小屈服强度为485MPa,故其壁厚：
（3-6）
式中t——壁厚，m；
P——设计压力，（取1.1倍的最高工作压力）MPa；
Di——管道外径，m；
[σ]——许用压力，MPa；
许用应力：
（3-7）
式中σs——最小屈服强度，MPa；
K——设计系数，根据规范站外管道取0.72；
φ——焊缝系数，根据X70取1
3.2.7管道外径
查规范，没有管壁为4.7mm的，所以选8mm的φ325×8和φ377×8的标准管道。
（3-8）
式中D——管道内径，m；
Q——体积流量，m3/s；
V——实际流速，m/s。
经济流速的校核：
当选φ325×8时，
当选φ377×8时，
所以φ325×8符合设计要求。
故选用φ325×8规格的钢管。
3.2.8验证经济流速[3]
根据选择管道，内径
经济流速满足在1～2之间，所以，选择的管道
符合。
3.3热力计算
3.3.1雷诺系数
由于
，所以成紊流状态。
管道中的实际流速为：
选取黄夹克作为保温材料，第一层低合金钢管，国标GB/T1591-1994中，16Mn对应的是Q345，它的热导系数：
。
第二层保温层的导热系数为
。
保温材料厚度为35~50mm。
假设取厚度为35mm。
3.3.2总传热系数
传热系数
（3-9）
总传热系数
式中d——管内径，m；
——第i层的外径，m；
——第i层的内径，m；
——最外层的管外径，m；
D——管径，m。
若
，D取外径；若
，D取算数平均值；若
，D取内径
油流至管内壁的放热系数
，在紊流情况下比层流时大得多，通常情况下大都大于
.因此在紊流情况下，
对总传热系数的影响很小，可忽略不计，而在层留情况下就必须计入。
管最外层至周围介质的放热系数
:
（3-10）
式中
——土壤导热系数，
；
——管中心埋深，m；
——最外层的管外径，m。
在紊流情况下，α1对总传热系数影响很小，可忽略不计。
3.3.3原油比热容[4]
原油和石油产品的比热容通常在1.6～2.5KJ/（Kg.℃）之间.
时原油的相对密度为：
（3-11）
式中
——15
时原油的相对密度；
——温度系数，
；
——温度为20
时的油品密度，
原油的比热容为：
（3-12）
式中
——15
时原油的相对密度；
——比热容，
；
T——原油温度，
。
3.3.4加热站布站
质量流量为：
（3-13）
式中
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