книги / Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа
..pdfОбъем нефтепродукта Б в «голове» смеси равен
УБ = й ) к Б<1т,
О
где Q —расход перекачки.
Сделав в (5.19) замену переменной т на Z, после ряда преоб разований получаем
|
VB = V Tp.Pe-°-5 - [ F ( Z A) - F ( Z r )] , |
|
(5.20) |
||||
где |
ZA,Zr —аргумент интеграла вероятностей соответствен |
||||||
|
но при КБ= 0 и при концентрации отсечки |
«головы» |
|||||
|
смеси; F(Z) —функция вида |
|
|
|
|
||
|
F(Z ) = Z - [ l- 0 ( Z ) ] — lr e * |
|
(5.21) |
||||
|
|
|
|
yjTT |
|
|
|
|
При Z = ZА= 2 <&(Z) = 1 и е г' ~ 0 |
Поэтому с учетом (5.21) мо |
|||||
жем переписать формулу (5.20) в виде |
|
|
|
||||
|
V5 = v„ ■P e -0 i | |
J L |
• е '2' - |
ZГ• [1 - |
Ф( Z r )] J . |
(5.22) |
|
|
Обозначив объем чистого нефтепродукта А в резервуаре, куда |
||||||
принимается «голова» смеси, через |
VpA , можем записать усло |
||||||
вие сохранения его качества |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
<6>,Б * |
|
|
|
(5.23) |
|
|
'рА |
|
|
|
|
|
|
Подставив (5.22) в (5.23), после простых преобразований по |
||||||
лучаем трансцендентное уравнение для нахождения ZT |
|||||||
|
вв УРАРеР.5 |
1 |
e-zr - Z r [ l - 0 { Z r )]. |
|
|||
|
|
yfjt |
|
|
|
|
|
|
Данное уравнение удобно решать графоаналитически. Для |
||||||
этого обозначим |
|
|
|
|
|
|
|
|
„ 6В • УоА • Р е0,5 |
|
|
1 |
г |
/ |
ЧТ |
|
---------- |
Fs(Z) = - r -e-z |
- Z [ l - |
Ф (Z )]. (5.24) |
|||
|
Утр |
|
ЫП |
|
|
|
|
В интервале ZG [—2; 2] функция F/Z) уменьшается от 4 до 0 (рис. 5.20). Для нахождения Zr необходимо сначала вычислить VTP, и Ре, а затем, при заданных 6Би VpA, рассчитать Горизон таль, проведенная через найденное значение ÇBдо пересечения с кривой FE(Z), дает точку, абсцисса которой и является иско мой величиной Zr
0,6 |
0,6 |
|
Рис. 5.20. Номограмма для распределения смеси между обоими нефтепродуктами без пересортицы
Объем «головы» смеси, который будет принят в резервуар с продуктом А составит
V r ^ - V ^ P e ^ i Z . - Z , ) . |
(5 .25) |
При определении момента отсечки «хвоста» смеси задача ре шается аналогично, но в этом случае
Сл |
; F,(Z )= * |
+ Z [1+ 0 ( Z )] ; |
|
Утр |
уЯ |
|
|
Уг.си = 2 • ^ • Ре-°5 '(ZX- Z B), |
(5.26) |
||
где вл —допустимая концентрация нефтепродукта А в неф тепродукте Б; УрБ—объем чистого нефтепродукта Б в ре зервуаре; Zjp ZB—аргумент интеграла вероятностей со ответственно при отсечке «хвоста» смеси и при КБ= 1.
Объем «середины» смеси, принимаемой в отдельный резер вуар, составляет
Ус.см= 2 шЦт> •Pe~0,s-[Zr - Z x ). |
(5.27) |
Если при данном способе деления смеси, окажется, что Zr< Zr то область смеси, находящаяся между данными сечениями, до пускает прием в оба нефтепродукта. Это значит, что смесь мож но либо разделить пополам (то есть резервуара для «середины» смеси не требуется) и тем самым избежать пересортицы без до полнительных внутристанционных перекачек, либо принять смесь между сечениями Zp Zrв более дорогой нефтепродукт.
«Голова» смеси принимается в резервуар с чистым нефтепро дуктом А, «хвост» —в резервуар с чистым нефтепродуктом Б, а «середина» смеси —в специально выделенные резервуары для смеси.
Концентрации отсечки «головы» и «хвоста» смеси определя ются с учетом распределения концентраций по ее длине и имею щихся запасов чистых нефтепродуктов А и Б в резервуарах ко нечного пункта.
Распределение смеси по нескольким резервуарам
Данный способ раскладки смеси применяется для того, что бы реализовать ее без пересортицы и одновременно свести к ми нимуму издержки от внутристанционных перекачек (дополни тельные энергозатраты, потери от «больших дыханий»).
В этом случае смесь распределяется более чем между тремя ре зервуарами. В первый резервуар принимается «голова» смеси, во второй —первая часть «середины» смеси, в третий —вторая часть и так далее. Наконец, в последний резервуар принимается «хвост» смеси. При этом части, составляющие первую половину смеси, принимаются во впереди идущий нефтепродукт А, а составляю щие вторую половину смеси —в позади идущий нефтепродукт Б.
Для первой половины смеси момент отсечек приема ее «пор ции» в /-Й резервуар с объемом чистого нефтепродукта Л равным УрАнаходится из уравнения
вв-Урл-Ре*'5 |
= F s ( Z , ) - F s ( Z M). |
(5.28) |
|
|
ТР
Для второй половины смеси необходимо пользоваться дру гим уравнением
9A'Vp° ' P e ’ = FA (Zi+1 ) - FA (Z,). |
(5-29) |
VTp |
|
Объем «порции» смеси, принимаемой в /-й резервуар, нахо дится по формуле (5.27), в которую вместо Zf необходимо под ставить Zn а вместо Zx—величину Z +1.
Уравнения (5.28), (5.29), как и (5.23), удобно решать графо аналитически, используя график, приведенный на рис. 5.21.
Моменты переключения задвижек для первой и второй поло вин смеси определяются поочередно.
z ------ ►
Рис. 5.21. Номограмма для приема смеси в один из нефтепродуктов (стрелками показана процедура определения моментов отсечек при приеме всей смеси в резервуар с нефтепродуктом А )
Исходными данными для расчета нефтепродуктопровода яв ляются данные о годовых объемах и свойствах нефтепродуктов, предназначенных к транспорту, дальности перекачки, допусти мых концентрациях нефтепродуктов друг в друге, а также про филь трассы.
При гидравлическом расчете нефтепродуктопроводов сохра няется та же логика, что и при расчете нефте- и газопроводов: он выполняется для наиболее неблагоприятных условий.
Расчетная часовая пропускная способность нефтепродукто провода определяется как сумма объемных расходов каждого из нефтепродуктов
|
5 G |
|
где |
Gw,, Pi — соответственно годовой план |
перекачки |
|
и расчетная плотность /-го нефтепродукта; S — число |
|
|
последовательно перекачиваемых нефтепродуктов. |
|
По |
известному часовому расходу подбираются |
основные |
и подпорные насосы, таким образом, чтобы Q4была максималь
но близка к их номинальной подаче Q , удовлетворяя условию
0,8-е„<е,<1,2-<?„.
Определение экономически целесообразного диаметра неф тепродуктопровода производится, исходя из необходимости пе рекачки с расходом Q4наиболее вязкого из нефтепродуктов.
Далее строится совмещенная характеристика перекачиваю щих станций и трубопровода при работе на каждом из нефте продуктов.
По совмещенной характеристике определяют соответствую щие рабочим точкам производительности перекачки каждого из нефтепродуктов Q4Ï... 0 ,5(рис. 5.22).
Затем определяется фактическое число суток перекачки каж дого нефтепродукта
дг - ' 24 р ,а,
Рис. 5.22. Определение расходов перекачки чистых нефтепродуктов в трубопроводе:
1, 2... 5 - характеристика трубопровода для 1, 2... 5-го нефтепродуктов
и проверяется выполнение условия, что суммарная продолжи тельность перекачки всех нефтепродуктов в течение года не пре вышает 350 суток, т. е.
350.
1=1 Проверку выполнения данного неравенства целесообразно
выполнить не только для найденного числа перекачивающих станций, но и для меньшего.
Это связано с тем, что гидравлический расчет нефтепродуктопровода при принятых допущениях выполняется, как прави ло, с большим запасом.
К дальнейшему расчету принимается то количество перека чивающих станций, которому соответствует суммарное число дней перекачки нефтепродуктов, ближайшее меньшее по отно шению к 350.
276
Выбор числа циклов Ц производится из следующих сообра жений. Весь годовой объем /-го нефтепродукта можно перека чать за один раз. В этом случае Ц = 1. Однако все остальные неф тепродукты в это время должны накапливаться в резервуарах головной перекачивающей станции, что потребует значитель ных объемов резервуарной емкости. Максимально возможное число циклов перекачки /-го нефтепродукта из условия матери ального баланса составляет
|
Ц, = |
|
(5.30) |
|
|
;=i |
|
где |
—доля /-го нефтепродукта, которая доходит до конеч |
||
|
ного пункта трубопровода, в связи с наличием путевых |
||
|
сбросов, < 1 ; |
—минимально возможный объем |
|
|
j -й партии /-го нефтепродукта из условия реализации |
||
|
образовавшейся смеси; К. —число партий /-го нефте |
||
|
продукта в цикле. |
|
|
|
Рассмотрим методику определения Vmin |
На рис. 5.23 при |
|
ведена одна из возможных схем последовательного движения нефтепродуктов в трубопроводе. Цифрами обозначены номера контактов в цикле.
|
6 |
|
5 |
4 |
|
|
3 |
|
2 |
|
1 |
|
Д Л - 0 2 - 4 0 |
А - 7 6 |
|
А И - 9 3 |
А - 7 6 |
|
Д Л - 0 2 - 4 0 |
Д Л - 0 5 - 4 0 |
Д Л - 0 2 - 4 0 |
A - 7 6 |
|||
|
|
|
а> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
i |
i |
С О |
с о |
1 |
i . |
CM |
£ |
3 |
£ |
i |
|
à |
|
|
||||||||||
|
|
|
> * |
> * |
|
|
|
|
a |
= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м** |
|
’' f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у— |
|
т — |
т — |
|
|
O |
O |
o " |
o " |
$ |
|
Ц 1 И К Л
Рис. 5.23. Схема к расчету минимально необходимых объемов партий нефтепродуктов в цикле
В данном случае цикл образуют:
дизтопливо летнее с температурой вспышки 40 °С и содержа нием серы 0,2 %;
дизтопливо летнее с температурой вспышки 40 °С и содержа нием серы 0,5 %;
дизтопливо летнее с температурой вспышки 40 °С и содержа нием серы 0,2 %;
автомобильный бензин А-76;
автомобильный бензин Аи-93;
автомобильный бензин А-76.
В цикле партии ДЛ-02-40 и А-76 встречаются дважды, а ДЛ-05-40 и АИ-93 —по одному разу.
Обозначим объем смеси, образующийся в /-м контакте, через VCM.. Так как допустимые концентрации друг в друге нефтепро дуктов, находящихся в контакте, не равны нулю, то выбираем в качестве способа раскладки смеси на конечном пункте ее деле ние пополам.
Для приема половины смеси, образовавшейся в контакте 7, требуется объем ДЛ-02-40, равный
(1) |
0,0858 |
w 42 9-V |
|
м - “ • « |
1 2 1 0 ' 2 |
Усм 1 ^ |
~ * * с м ! • |
А чтобы принять в ДЛ-02-04 половину смеси из контакта 2, требуется объем этого нефтепродукта
у (2) |
0,0858 |
72-V |
гдл-<п-40 |
1 2 . Ю '2 |
0,2 |
Таким образом, минимально необходимый объем партии дизтоплива ДЛ-02-40, находящейся между автобензином А-76 и дизтопливом ДЛ-05-40, составляет
V O2.4O, = 4 2 , 9 - V CMI + 0 ,7 2 .V cm2.
Аналогично для других нефтепродуктов минимально необхо димые объемы партий равны:
Улл.05-4<ь = 0,72 - V eMt + 0,72VCA,3;
« = 0 , 7 2 ^ + 4 2 , 9 ^ , * ;
V ,.76i = 42,9 - V a(4+ 1 4 , 3 V „ (5;
Ули.,3 = 1 4 , 3 ^ + 1 4 , 3 ^ ;
V,.76j = 14,3 - V ai6 + 42,9-VM11.
Учитывая, что V = Ke4, = V ^ , Vcm5 = мини мально необходимый суммарный объем нефтепродуктов в цик ле У„йп„ составит:
^ ■ Л д /н й - л |
- 0 2 - 4 0 | |
- 0 2 - 4 0 , —85,8'V^, +1»44,Vcm2; |
|
=U44.V |
2; |
111111Л - 7 6 = ^-76, +^-76, =85,8-VCM1+28,6-Vcm6;
= 28,6-У .,.
" “ Н Л Я - 9 3
Предположим, что, как было рассчитано в примере ранее,
vmx= Ушг = |
= 222 м3. В этом случае в цикле должно быть |
|
не менее: |
|
= 19367V; |
|
|
|
|
|
=320j"’-. |
|
У„, |
= 25397V; |
|
min4.76 |
’ |
тпли-п = 6349JW3
Нетрудно видеть, что произвести раскладку смеси ее делени ем пополам в данном случае возможно, только создав на голов ной перекачивающей станции значительные запасы чистых неф тепродуктов.
Поэтому на практике при отсутствии необходимых объемов чистых нефтепродуктов чаще всего применяют деление смеси на три и более части.
Максимально возможное число циклов перекачки всех S неф тепродуктов, определяемое по формуле (5.30), в общем слу чае неодинаково. Чтобы сохранить принятую структуру (схему) цикла и обеспечить возможность реализации образовавшейся смеси принимают
Ц = ш п { Ц 1, Ц 2, .... Ц 5]. |
(5.31) |
В этом случае продолжительность одного цикла составит (5.32)
а суммарный объем /-го нефтепродукта в цикле
где тр<кч ~ Расчетная продолжительность работы нефтепродуктопровода в течение года.
5.13. Определение необходимого объема резервуарной емкости
Рассмотрим движение /-го нефтепродукта через головную пе рекачивающую станцию. Расход поступления нефтепродукта от поставщика обозначим через qt, а расход его закачки в трубопро вод через Q.. По технологии последовательной перекачки /'-й неф тепродукт должен накапливаться в резервуарах, пока перекачи ваются остальные (S — 1). Следовательно, объем резервуарного парка для него должен быть равен
(5.34)
Чр
где rjp —коэффициент заполнения (использования емкос ти) резервуаров.
Время перекачки /-го нефтепродукта найдем из уравнения материального баланса
|
Vp'Vi +<irTi-Qi'Ti = 0, |
где |
первое слагаемое —полезный объем /-го нефтепродукта |
|
в резервуарах, второе —объем /-го нефтепродукта, при |
|
нятого за время 7,-, третье —объем /-го нефтепродукта, |
|
закачиваемого за время 7, в нефтепродуктопровод. |
|
Решая данное уравнение относительно г -, получим |
|
г - У у. |
Подставляя данное выражение в (5.26) и решая его относи тельно V., после несложных преобразований получим