某热油管道输送工艺.docx
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某热油管道输送工艺
重庆科技学院
《管道输送工艺》
课程设计报告
院（系）:
石油与天然气工程学院专业班级:
油气储运10-2班
学生姓名:
学号:
2010440
设计地点（单位）K713
设计题目:
某热油管道工艺设计（二期）
完成日期：
2013年12月25日
指导教师评语:
___________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩（五级记分制）:
________
指导教师（签字）:
目录
1总论1
1.1概述1
1.1.1设计内容1
1.1.2设计依据1
1.1.3设计原则1
2工程概况2
3工艺计算4
3.1热站数计算4
3.2水力计算5
3.2.1平均温度5
3.2.2油品粘度5
3.2.3判断流态6
3.2.4计算摩阻6
3.3泵站布置计算7
3.3.1输量换算7
3.3.2泵站布置7
3.4校核动静水压9
3.4.1动水压力的校核：
9
3.4.2静水压力校核9
3.5最小输量9
4设计结果11
参考文献12
1总论
1.1概述
1.1.1设计内容
按照设计要求进行某热油管道工艺设计。
本设计主要就二期（700万吨/年）条件下，泵站数和热站数，以及它们的布置，还有静水压和动水压的校核，最小输量。
1.1.2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。
1.1.3设计原则
（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400万吨，五年后原油产量达到700万吨/年，计划将原油输送到520Km外的炼油厂，需要设计一条输油管道，输送压力8MPa。
采用密闭输送方式。
1.目前设计情况
管道管材为X70，规格为Φ529×7。
导热系数K=1.94，比热容C=2100J（kg·℃）。
一期热站数4个，热站间距130km，热负荷为6994kJ，每个热站包含1个加热炉，型号为GW7000；泵站数为1个，3台泵并联，其中1台备用。
输油泵型号为DQ280-100B×8，流量为300m3/h，扬程为800m，效率77%，转速为2980r/min，功率2000W。
2.设计内容及要求为：
（1）确定二期（700万吨/年）条件下，泵站数及热站数；
（2）二期热站、泵站的布置；（3）静水压以及动水压校核；（4）最小输量；（5）绘制二期工程中间站、热泵站工艺流程图一张（2#）。
3.相关设计参数如下：
表2-1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
37.87
5.9
853
77
32.5
8.6
表2-2里程和高程表
里程，km
0
80
173
236
292
353
430
480
520
高程，m
450
520
470
427
490
380
410
445
415
图2-1管道走向纵断面图
表2-3管道经过区域地温
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
地温
4
5
6
8
9
11
12
13
12
10
8
6
最大运行压力8.0MPa，末站剩余压头80m，局部摩阻为沿程摩阻的1.1%，20℃相对密度为0.85,50℃粘度为8.6mPa·s。
粘温指数0.034.进站温度控制在38℃。
保温层采用黄夹克，35mm。
土壤导热系数1.1W/（m·℃）,埋地深度1.8m。
最高输送温度67℃，最低输送温度35℃。
3工艺计算
3.1热站数计算
（3-1）
式中，
G——质量流量，kg/s；
Q——年输量,m3/s；
T——时间，取350天,S。
当年输量为700万吨时，由公式（3-1），得：
假设出站温度为50℃，进站温度为38℃，
（3-2）
式中，
--原油质量流量，
；
--加热站的进站温度，
；
--加热站的出站温度，
；
--比热容，
；
--加热站间距，m；
K--管道总传热系数，
；
--管道内径，m；
--管道周围的自然温度，
；
所以由式（3-2），得：
热油管全长520km，则加热站数
取4个。
所以，热站间距为：
管道埋深处平均地温：
℃
出站温度为：
（3-3）
式中，
G——原油质量流量，kg/s；
C——比热容，kJ/（kg·℃）；
L——加热站间距，m；
K——管道总传热系数，W/（m·℃）；
D——管道内径，m；
由式3-33，得TR=50℃，与假设相符。
每个加热站的热负荷为
（3-4）
式中，
q——加热站的热负荷，kJ/s；
η——加热站的效率,此处取0.88。
由式（3-4），得：
q=6.629×106J/S。
加热站的热负荷与一期热负荷接近，所以，二期加热站仍采用一期加热炉，型号为GW7000，每个热站两个加热炉。
3.2水力计算
3.2.1平均温度
（3-5）
式中，
--加热站的起点，终点温度，℃。
由式3-10，得Tpj为42℃。
3.2.2油品粘度
（3-6）
式中，
ρt、ρ20——温度为t及20℃时油品的密度，kg/m3；
ξ——温度系数，ξ=1.825-0.001315ρt，kg/（m3.℃）。
代入，得ρ50为798.3kg/m3。
运动粘度
（3-7）
式中，
--温度为平均温度、
时油品的运动黏度，
；
--粘温指数，1/℃。
由式（3-11），得：
3.2.3判断流态
假设油品处于水力光滑区，雷诺数为
（3-8）
（3-9）
式中，
u——黏温指数，1/℃,；
v——输送温度下原油的运动黏度，m2/s；
Q——管路中原油的体积流量，m3/s；
e——管壁的绝对粗糙度，m。
由公式（3-16），得：
Re=46300
由公式（3-17），得：
Re1=925860
因为30003.2.4计算摩阻
一个加热站间的摩阻为：
（3-10）
总摩阻为：
（3-11）
全线所需总压头为：
（3-12）
式中，
——沿线总摩阻，m；
——剩余压头，m；
——加热站之间的高程差，m；
H——全线所需要的总压头，m。
由公式（3-10）、（3-11）得：
hR=458.2m
由公式（3-12）得：
H=1952.8m
3.3泵站布置计算
3.3.1输量换算
（3-13）
式中，
Q——体积流量，m3/s或m3/h；
G——年输量，kg；
——油品在平均温度时的相对密度，kg/m3。
当年输量为700万吨时，由公式（3-13），得：
=975.6m3/h
3.3.2泵站布置
泵站选用泵型号为D300-150×8型输油泵，其额定流量为360
，扬程为1125m,配带电动机转速为2985r/min，功率为1192kW，效率为78%。
每个泵站选用4台，3台泵并联，其中1台为备用泵。
则
泵产生的压力
故所选泵类型及数量合格。
泵站数为：
（3-14）
式中，
n——泵站数，个；
H——全线所需的总压头，m；
——泵所提供的扬程，m。
由公式（3-14）得：
n=2.034
向下取整，取n=2个；为了保证任务输量不变，可对泵站中的泵机组采取减小级数等措施。
采用平均法布站，其站间距为：
（3-15）
式中，
——泵站站间距，km；
L——管线总长，km。
由公式（3-15），得：
LR=260km
取泵站内压头损失为
，泵站进口压力控制在30～80m范围内。
当采用平均法布站时：
（1）当首站与第二站站间距取260km时，对应高程为Z=454m时，其进口压力为：
（3-16）
（3-17）
式中，
——泵站进口的剩余压头，m；
H——泵站所提供的扬程，m；
i——水力坡降；
L——两泵站的站间距，m；
——两泵站间的高程差，m；
——泵站内压头损失，m。
由公式（3-16）、（3-17），得：
由于泵站进口压力控制在30～80m范围内，不符合要求，故要缩小布站距离。
（2）取首站与第二站的站间距为210km，对应高程为Z=445m时，进口压力为：
符合要求，故第二站布置在距离首站210km处。
（3）末站进口压力为：
80m
与任务书要求末站剩余压头80m相符，故所选泵符合要求。
3.4校核动静水压
3.4.1动水压力的校核：
（3-18）
最大动水压力为：
（3-19）
式中，
Hi——高程为i点处的动水压头，m；
H——泵站输出的压头，m；
X——泵站与低点处的距离，m；
ZX，Z1——低点处、泵站的高程，m；
P——动水压力，Pa。
由公式（3-18）、（3-19），得：
故动水压力校核符合要求。
3.4.2静水压力校核
静水压力的校核：
（3-20）
式中，
P——静水压力，Pa；
——沿线的最大高程差，m。
由公式（3-20），得：
故静水压力校核符合要求。
3.5最小输量
管道的最小输量：
（3-21）
式中，
——管道最小输量，kg/s；
K——总传热系数，
；
D——管道外径，m；
L——加热站间距，m；
C——原油比热容，
；
——管道周围的自然温度，
；
——加热站的最低进站温度，
；
——加热站的最高出站温度，
。
由公式（3-21），得：
4设计结果
表4-1管道设计结果
管材
最小屈服强度（MPa）
外径（mm）
壁厚（mm）
X70直缝钢管
482
529
7
表4-2热站设计结果
热站数
站间距（km）
进站温度
（℃）
出站温度
（℃）
热负荷
（kJ/s）
效率
4
130
38
50
6629
88%
表4-3加热炉型号
加热炉型号
加热炉数量
GW7000
2
表4-4泵站布置结果
首站
末站
里程（km）
0
210
高程（m）
450
454
表4-5泵设计结果
型号
台数（台）
流量（m3/h）
扬程（m）
转速（转/分）
效率（%）
功率（KW）
D300-150×8
4
360
1125
2985
78
2950
参考文献
[1]李征西,徐恩文.油品储运设计手册[M].北京：
石油工业出版社,1997.
[2]张其敏，孟江.油气管道输送技术[M].北京：
中国石化出版社,2008.
[3]严大凡，输油管道设计与管理[M].北京：
石油工业出版社,1986.
[4]姬忠礼，邓志安，赵会军.泵和压缩机[M].北京：
石油工业出版社,2008.
[5]GB50253-2003，输油管道工程设计规范[S].
[6]GB50316-2000,工业金属管道设计规范[S].
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