输油管道的初步设计

输油管道的初步设计前言···················································································································1第1章工艺设计说明书·················································································21.工程概况及设计原则·········································································22.设计原始数据·····················································································23.基本设计参数的选取·········································································5第2章工艺设计计算书················································································81.经济管径的确定················································································82.热力计算····························································································103.水力计算····························································································124.反输计算····························································································185.主要设备选型····················································································20第3章工艺流程设计············································································221.工艺流程设计····················································································222.阴极保护计算····················································································223.方案的经济性分析············································································23第4章结论····································································································31参考文献·········································································································32中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文1前言毕业设计是本科学习的最后一个环节，也是较为重要的一个环节。它要求将所学到的专业知识综合运用，以达到融会贯通。本次设计是进行输油管道的初步设计。主要内容包括：由经济流速确定经济管径，然后由最小输量确定加热站数以及由最大输量确定泵站数，结合沿线特征进行加热站和泵站的布置，最后进行经济性计算，确定项目的内部收益率以及净现值等。本次设计在安家容老师的指导下完成。由于本人水平有限，缺乏现场知识，所以难免存在疏漏和错误之处，希望老师批评、指正。第一章工艺说明书中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文21.工程概况及设计原则1.1工程概况输油管道全长400km，设计输油能力为280万t/a。全线地形起伏不大，无翻越点。管道选取L290螺旋缝埋弧焊钢管，其最大允许承压为6.96Mpa。管道进行埋地铺设,其中心埋深为1.6m。全线采用“从泵到泵”的密闭输送方式和先炉后泵的工艺流程，共设四座热泵站（含末站）。首站和中间站设出站调节阀，自动调节各站的出站压力，并实施水击超前保护，末站设减压装置。为防止管线因腐蚀而发生破坏，各站设阴极保护站一座。1.2设计原则本设计在满足安全生产及输量要求的前提下，力求满足以下原则：（1）在遵守国家设计相关规范的前提下，选择最优工艺运行方案。（2）在保证安全可靠的基础上，尽量采用新技术、新工艺，以节能降耗，提高经济效益。（3）输油站的工艺流程与所采用的输油方式相适应，且便于事故的处理与抢修。（4）注意保护环境，少占耕地，节约投资。（5）总体设计时，统筹兼顾，远近结合，以近期为主。2.设计原始数据2.1管道的设计输量（1）最大设计输量：280万t/a最小设计输量：190万t/a（2）运行期各年生产负荷（各年输量与最大输量的比率）如下表：（3）管道的设计压力为6.4Mpa年份1234567891011121314生产负荷（%）708090100100100100100100100100908070中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文32.2沿线地形及管道特征（1）管道总长400km（2）沿线里程、高程里程（km）04080120160200240高程（m）2000219520582005201520252115里程（km）280320360400高程（m）1998199019781953（3）管道中心埋深：1.6m管中心埋深处年最低月平均低温：2℃管中心埋深处夏季月平均低温：20℃土壤导热系数0.555w/m.℃保温层厚度：35mm保温层导热系数0.035w/m.℃2.3原油性质（1）密度：20=846kg/m3含蜡量：14.5%胶质、沥青质含量：7.71%初馏点:70℃比热：2.1kJ/kg℃燃油热值：4.18410kJ/kg凝点：27℃（2）在不同测量温度下的流变性：测温（℃）流变方程牛顿流体温度范围内的粘温方程27643.0.5499.0243.229641.0.4955.031769.0.1847.033890.0.0685.035.0256.0T0309.0489.2lg40.0179.045.0141.0中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文450.0116.0T0148.0809.1lg55.0098.060.0084.0注：表中的单位为Pa,.的单位为1/s，的单位为mPa.s。2.4设备选型（1）常用加热炉的型号：814kw、1745kw、2326kw、3489kw、4625kw、5815kw（2）有关输油泵特性（参阅相关泵特性资料）2.5经济评价参数（1）线路工程投资指标（万元/km）管径Φ273.1Φ323.9Φ355Φ457Φ559不保温管60.477.485.6106140保温层修正系数：1.10（2）输油站工程投资指标A（万元/座）（设计输量240~260万吨/年）外输首站末站中间热泵站中间泵站中间热站20009001300900700输油站工程投资指标A（万元/座）（设计输量300~350万吨/年）外输首站末站中间热泵站中间泵站中间热站2500100016001100800（3）原油价格：2000元/吨电价0.50元/度运价024元/（吨.千米）（4）流动资金按管道存油的价值计算，流动资金的30%为自有资金，70%为工商银行贷款，年利率为10.98%。（5）输油站人员编制首、末站各40人，中间热泵站25人，中间热站或泵站15人；职工工资按每人1500元/月计算，福利费按投资总额的14%计算。中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文5（6）固定资产原值按总固定资产投资的85%计算，管道折旧年限（生产期）取1年，综合折旧率取7.14%，残值为0，修理费按折旧的30%计算。（7）输油成本中的其他费用按工资总额与福利费之和的2倍计算。（8）输油损耗按最大输量的0.35%计算。（9）营业税率取3%，城市建设维护税按营业税的7%计算，教育附加税按营业税的3%计算。（10）行业基准收益率为12%。3.基本设计参数的选取3.1温度参数确定加热站的进、出站温度时，需要考虑三个方面的因素。首先是油品的粘温特性和其他物理性质，其次是管道的停输时间、热胀、和温度应力等安全因素，第三是经济比较，使总的能耗费用最低。3.1.1出站油温TR考虑到原油和重油中难免含水，故其加热温度一般不超过100℃。由于站内设有“先炉后泵”流程，则其加热温度不应高于输送原油的初馏点，以免影响泵的吸入。另外，当温度高于凝点30~40℃以上时，粘度随温度的变化较小。更由于热含蜡原油管道常运行在水力光滑区，摩阻与粘度的0.25次方成正比，提高油温对摩阻的影响较小，而热损失却显著增大，故加热温度不宜过高。管道采用聚氨酯泡沫防腐保温层（其适用范围为-60~120℃），油温高低不会对其性质产生明显的影响。结合以上因素，确定出站温度为TR=60℃。3.1.2进站油温TZ加热站的进站油温主要取决于经济比较，对于凝点较高的含蜡原油，由于在凝点附近粘温曲线很陡，故其经济进站温度常略高于凝点3~5℃。由输送原油的粘温特性知，温度低于35℃时，粘度随温度变化很大，中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文6适当提高出站油温会使摩阻大大降低，故综合考虑，确定进站油温为TZ=36℃。3.1.3周围介质温度T0的确定对于埋地管线，取管道埋深处的年最低月的平均低温作为设计地温，即取T0=2℃。3.1.4根据输油管道工程设计规范规定，我国长输管道平均温度计算采用加权平均温度：Tpj=31TR+32TZ。本设计中Tpj=31TR+32TZ=31×60+32×36=44℃。3.2原油密度任一温度下的密度由20℃时的油品密度确定：）（2020tt式中20，t：分别为温度为t℃和20℃下的油品密度，kg/m3：温度系数，20001315.0825.1。3.3计算输量以设计任务书给出的最大输量作为工艺计算时的依据，任务书给的是年设计输量(410t/a)计算时，必须将其换算成计算温度下的体积流量Q（m3/h或m3/s）。考虑到管道维修及事故等因素，经过多年的实践证明，一年给出15d的富裕量，故计算时输油时间应按350d（8400h）计算，即：/hm840010GQ7或3600840010GQ7m3/s式中G：年任务质量流量，410t/aQ：体积流量，m3/h或m3/s：计算温度下的油品密度，kg/m3中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文7中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文8第二章工艺设计计算书1.经济管径的确定1.1基本参数的确定1.1.1计算温度取出站油温TR=60℃进站油温TZ=36℃则Tpj=31TR+32TZ=31×60+32×36=44℃1.1.2油品密度已知20℃时油品密度84620㎏/3m则20001315.0825.1=1.825-0.001315×846=0.7125132044/829)2044(712