Что такое первичная смесь при последовательной перекачке

Последовательная перекачка нефтепродуктов

Транспортировка светлых нефтепродуктов (бензинов, керосинов и дизельных топлив) по трубопроводам существенно отличается от перекачки сырой нефти. Главное отличие состоит в том, что в одной и той же трубе одновременно перекачивают не одну, а несколько жидкостей с различными физико-химическими свойствами и различным назначением. При этом необходимо, чтобы перекачиваемые жидкости не перемешались друг с другом и дошли до потребителя практически в том же количестве и с тем же качеством, с каким были приняты к транспортировке.

Основная технология транспортирования светлых нефтепродуктов по трубопроводам, принятая сейчас во всем мире, — это последовательная перекачка нефтепродуктов с прямым контактом между ними (англ. batching), т. е. перекачка нефтепродуктов отдельными порциями (партиями).

Сущность последовательной перекачки прямым контактом состоит в том, что разносортные нефтепродукты (бензины, керосины, дизельные топлива и др.), объединенные в отдельные партии по несколько тысяч или десятков тысяч тонн каждая, закачивают в трубопровод последовательно друг за другом и транспортируют так до потребителя. При этом каждая партия вытесняет предыдущую и в свою очередь вытесняется следующей. Получается так, что нефтепродуктопровод по всей своей протяженности заполнен партиями различных нефтепродуктов, вытянутых в цепочку и контактирующих друг с другом в местах, где кончается одна партия и начинается другая. На конечном пункте партии разносортных нефтепродуктов принимают в отдельные резервуары.

Способ транспортировки различных нефтепродуктов по одному и тому же трубопроводу, безусловно, прогрессивен, поскольку позволяет отказаться от строительства пучка трубопроводов (для каждого нефтепродукта — свой трубопровод) и гарантирует достаточно равномерное снабжение потребителей всеми видами моторных топлив. В то же время этот способ имеет существенный недостаток, поскольку в области контакта последовательно движущихся нефтепродуктов образуется смесь, которую затем приходится подмешивать (раскладывать) к исходным нефтепродуктам. Тем не менее при соблюдении специальных правил транспортировки и обеспечении жесткого регламента всех технологических операций последовательная перекачка нефтепродуктов не только возможна, но и доказала свои преимущества многолетней практикой.

Последовательную перекачку нефтепродуктов осуществляют циклами. Каждый цикл состоит из нескольких партий нефтепродуктов, выстроенных в определенной последовательности. При этом порядок следования выбирается так, чтобы каждый нефтепродукт контактировал с двумя другими, наиболее близкими к нему по своим свойствам.

Например: при последовательной перекачке бензинов и дизельных топлив в одну группу партий объединяют различные сорта бензинов, в другую — различные сорта дизельных топлив, причем внутри каждой группы также соблюдают строго определенную последовательность нефтепродуктов. Это делается для того, чтобы как можно больше снизить вероятность ухудшения качества транспортируемых топлив из-за их смешивания друг с другом.

Источник

Последовательная перекачка нефтей и нефтепродуктов. Смесеобразование

Последовательная перекачка нефтей и нефтепродуктов представляет собой специальную технологию транспортировки нефтей и нефтепродуктов по трубопроводам, при которой в одном трубопроводе в любой момент времени находятся несколько жидкостей, различающихся по своим физико-химическим свойствам. Последовательная перекачка применяется в основном при транспортировке нефтепродуктов, в редких случаях – разных сортов нефтей. Нефтепродуктами, которые перекачиваются по трубопроводу, являются несколько сортов, дизельных топлив, авиационных керосинов.

Автомобильные бензины различаются по октановому числу, которое указывается в их маркировке. Последовательной перекачке чаще всего подвергаются бензины следующих марок: А-76, А-80, А-92.

Маркировка дизельных топлив: Л-0.2-65, где Л – тип топлива (летнее, зимнее, арктическое); 0.2 – содержание серы (0.2, 0.4, 0.5); 65 – температура вспышки (65, 40).

Авиационные керосины бывают следующих сортов: ТС-1 и ТС-2.

Сорта нефтей различаются по содержанию серы, солей и по коэффициенту обводнённости (содержанию серы).

Различные сорта нефти поступают с нефтеперерабатывающего завода, каждый в свой резервуар, а затем последовательно, один за другим, закачиваются в магистральный нефтепродуктопровод. При этом какие-либо разделители между различными жидкостями отсутствуют, поэтому такой метод также называется последовательной перекачкой прямым контактированием.

Партия – любая последовательно движущаяся в трубопроводе жидкость.

Закачка партий нефтепродуктов организуется таким образом, чтобы друг с другом контактировали нефтепродукты, наименее различающиеся по своим свойствам.

Цикл перекачки – совокупность партий всех нефтепродуктов, перекачиваемых по данному трубопроводу.

Цикл перекачки может иметь следующий вид: А-0.5-40 → А-0.2-65 → А-80 → А-92 → А-80 → А-0.2-65.

Преимущества последовательной перекачки прямым контактированием:

1. Возможность использование одного трубопровода для перекачки нескольких нефтепродуктов.

2. Наиболее полная загруженность трубопровода.

3. Равномерное снабжение потребителей.

4. Снижение себестоимости перекачки.

Основным недостатком последовательной перекачки прямым контактированием является образование смеси в зоне контакта партий. Однако количество образующейся смеси относительно невелико и не превышает одного процента от общего объёма трубопровода.

Смесь, образующаяся при последовательной перекачке, бывает двух видов: технологическая и первичная.

Технологическая смесь образуется непосредственно в зоне контакта двух партий разнородных жидкостей при последовательной перекачке.

Первичная смесь образуется в начале участка трубопровода вследствие конечности времени переключения задвижек трубопроводов ведущих от различных резервуаров.

На конечном пункте трубопровода организуется раскладка смеси, то есть добавление смеси к партиям чистых нефтепродуктов с сохранением показателей качества последних.

Основным показателем качества при контакте бензин-бензин является октановое число, при контакте бензина и дизельного топлива – температура конца кипения, при контакте дизельного топлива с дизельным топливом – содержание серы, при контакте дизельного топлива с бензином – температура вспышки.

Рассмотрим механизм смесеобразование при последовательной перекачке.

На смесеобразование при последовательной перекачке влияют два основных процесса: конвективная и турбулентная диффузии.

Конвективная диффузия обусловлена неравномерностью скоростей частиц жидкости при её течении.

Процесс конвективной диффузии в чистом виде имеет место при ламинарном режиме течения жидкости.

Если режим течения турбулентный, то к конвективной диффузии добавляется турбулентная диффузия, которая обусловлена хаотическим движением частиц жидкости в области смеси.

Зона первоначального контакта нефтепродуктов внутри области смеси двигается со средней скоростью перекачки .

При турбулентной диффузии объём образующейся смеси меньше, чем при чистой конвективной диффузии, и составляет около одного процента от объёма всего трубопровода.

При последовательной перекачке средняя скорость должна быть меньше величины , чтобы сохранился развитый турбулентный режим, и объём смеси был минимальным.

Число Рейнольдса при этой скорости можно найти по следующей формуле: .

Объём образующейся смеси определяется из следующей формулы: .

Объёмные концентрации: , . При этом должно выполняться следующее условие: . Обычно используется концентрация замещающего нефтепродукта смеси , тогда концентрацию замещаемого нефтепродукта смеси будет равна .

Массу смеси можно определить по формуле: .

Тогда: ; ; ; , поэтому можно сделать вывод, что: .

Источник

Последовательная перекачка нефтепродуктов

Вы будете перенаправлены на Автор24

Последовательная перекачка нефтепродуктов

Последовательная перекачка нефтепродуктов – это технология транспортировки нефтепродуктов по нефтепроводам, суть которой заключается в том, что в одном нефтепроводе в любой момент времени могут находиться несколько жидкостей, различающихся между собой по химико-физическим свойствам.

Последовательная перекачка используется применяется в основном при транспортировании разных нефтепродуктов, иногда разных сортов нефти. Нефтепродуктами, которые транспортируются при помощи технологии последовательной перекачки являются:

Бензины для автомобилей различаются между собой по октановому числу, которое должно указываться в их маркировке. Чаще всего последовательной перекачке подвергаются автомобильные бензины марок А-76, А-62 и А-80. Маркировка дизельных топлив обычно выглядит следующим образом: Л – 0.5 – 40. Где, Л – тип топлива (может быть летнее, арктическое и зимнее); 0.5 – содержание серы; 40 – температура вспышки. Авиационные керосины могут иметь маркировку ТС-1 или ТС-2. Принципиальная схема последовательной перекачки нефтепродуктов изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Принципиальная схема последовательной перекачки нефтепродуктов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Различные нефтепродукты с нефтеперерабатывающего завода поступают, каждый в свой резервуар, откуда один за другим, последовательно, закачиваются в магистральный нефтепродуктопровод. При данной технологии перекачки, какие-либо разделители между нефтепродуктами отсутствуют, поэтому данный метод перекачки также называется последовательной перекачкой нефтепродуктов прямым контактированием. Закачка нефтепродуктов производится партиями таким образом, чтобы между собой контактировали нефтепродукты, которые меньше всего отличаются друг от друга по своим свойствам.

Цикл перекачки – это совокупность всех партий нефтепродуктов, перекачиваемых по одному нефтепродуктопроводу.

Готовые работы на аналогичную тему

Цикл перекачки, например, может иметь такой вид: А-0,5-40; А-02-65; А – 80; А-92; А-80; А-0.2-65. Преимуществами последовательной перекачки нефтепродуктов являются:

Главный и основной недостаток последовательной перекачки нефтепродуктов прямым контактирование – образование смеси в зоне контакта перекачиваемых жидкостей. Но, объем смешивающихся жидкостей, как правило, составляет не боле одного процента от общего объема перекачки.

Смесеобразование при последовательной перекачке нефтепродуктов

Смесь, которая образуется при последовательной перекачке нефтепродуктов, бывает двух видов: первичная и технологическая. Технологическая смесь образуется непосредственно в зоне контакта партий разных нефтепродуктов, при последовательной перекачке. Первичная смесь образуется в начале нефтепродуктопровода из-за конечности времени переключения его задвижек, которые ведут от разных резервуаров. На конце нефтепродуктопровода организовывается раскладка смеси – добавление смеси к чистым нефтепродуктам, но качество последних остается в пределах допустимого.

Показатель качества при контакте бензин-бензин – октановое число. В случае контакта бензина и дизельного топлива – температура конца кипения, а в случае контакта дизельное топливо – дизельное топливо – содержание серы. При контакте дизельного топлива и бензина – температура вспышки.

На смесеобразование при последовательной перекачке нефтепродуктов основное влияние оказывают два процесса: турбулентная и конвективная диффузии. Причиной конвективной диффузии является неравномерность скоростей частиц жидкости при ее течении. Конвективная диффузия имеет место быть при ламинарном режиме течения жидкости. В случае, если режим течения – турбулентный, то к конвективной диффузии добавляется турбулентная диффузия, из-за хаотического движения частиц жидкостей в смеси. Зона контакта разных нефтепродуктов, внутри области смеси передвигается со средней скоростью перекачки Vср.

При турбулентной диффузии объем смеси значительно меньше, чем при чистой конвективной диффузии, что может быть не более 1 % от общего объема смеси. При последовательной перекачке нефтепродуктов средняя скорость перекачки не должна превышать 0,75 метров в секунду. Если данное условие не выполняется, турбулентный режим не сохраняется, что способствует росту объема смеси в зоне контакта жидкостей по отношению к общему перекачиваемому объему по нефтепродуктопроводу.

Источник

Особенности технологии последовательной перекачки

При последовательной перекачке различные нефтепродукты поступают с НПЗ в резервуары головной перекачивающей станции, а их перекачка

Периодически повторяющаяся очередность следования нефтепродук­тов в трубопроводе называется цикломпоследовательной перекачки.

Партии нефтепродуктов в цикле формируются с учетом их состава, свойств и качества. Рекомендуется следующая последовательность неф­тепродуктов в цикле:

· дизельное топливо летнее с температурой вспышки 40°С;

· дизельное топливо летнее с температурой вспышки 61°С;

· дизельное топливо экспортное;

· дизельное топливо летнее с температурой вспышки 40°С;

· топливо для реактивных двигателей;

· дизельное топливо зимнее;

· дизельное топливо летнее с температурой вспышки 40°С;

· керосин или топливо печное бытовое;

· дизельное топливо летнее с температурой вспышки 40°С;

· автомобильный бензин А-72 неэтилированный;

· автомобильный бензин А-72 этилированный;

· автомобильный бензин А-76 этилированный;

· автомобильный бензин АИ-93 этилированный;

· автомобильный бензин А-76 этилированный;

· автомобильный бензин А-72 этилированный;

· автомобильный бензин А-72 неэтилированный.

Таким образом, в нефтепродуктопроводе одновременно находится несколько партий различных по свойствам нефтепродуктов.

В период закачки в нефтепродуктопровод очередной партии какого-либо продукта другие нефтепродукты, поступающие с НПЗ, принимаются в резервуары головной перекачивающей станции. В период же поступления на конечный пункт, нефтебазу и наливной пункт очередной партии определенного нефтепродукта снабжение потребителей нефтепродуктами других сортов осуществляется за счет созданных ранее запасов.

Особенностью последовательной перекачки является образование некоторого количества смеси в зоне контакта двух следующих друг за другом нефтепродуктов. Причиной смесеобразования является неравномерность местных скоростей по сечению трубопровода. Кроме того, некоторое количество смеси образуется при переключении системы задвижек на начальном пункте нефтепродуктопровода в период смены нефтепродукта (такая смесь называется первичной).

Такова в общих чертах технология последовательной перекачки.

При организации последовательной перекачки возникает ряд вопросов, основными из которых являются:

1) определение объема смеси, образующейся в трубопроводе;

2) разработка мероприятий для уменьшения объема смеси;

3) выбор методов контроля за движением смеси по трубопроводу;

4) организация приема смеси на конечном пункте и ее реализация;

5) особенности технологического расчета и эксплуатации трубопроводов для последовательной перекачки.

1.4. Смесеобразование при последовательной

Перекачке и борьба с ним

Механизм смесеобразования

В зависимости от режима перекачки смесеобразование в трубопро­воде протекает по-разному.

При ламинарном (струйном) течениимеханизм смесеобразования таков. В начальный момент времени (t = 0) граница раздела жидкостей плоская, смеси нет (рис. 1.2,а). После начала последовательной перекачки, позади идущая жидкость Б вклинивается во впереди идущую жидкость А в соответствии с параболическим профилем распределения местных ско­ростей. Смесью в данном случае является участок трубы, заполненный сразу обеими контактирующими жидкостями.

Динамика изменения объема смеси представлена на рис. 1.3.

Так как при ламинарном режиме перекачки скорость струек на оси трубы в 2 раза выше средней скорости потока, а на стенке скорость жидкости

Рис. 1.2. Механизм смесеобразования при ламинарном режиме

Рис. 1.3. Изменение объема смеси при ламинарном режиме

Последовательной перекачки

(по условию «прилипания») равна нулю, то с течением времени вытесняющая жидкость Б будет все больше вклиниваться в вытесняемую жид­кость А, а на стенке перемещаться не будет. В момент, когда «голова» кли­на достигает конечного сечения трубопровода, заканчивается фаза заме­щения и весь трубопровод заполнен смесью последовательно перекачива­емых жидкостей.

Далее начинается фаза вымывания. Заключается она в том, что по­степенно конечного сечения трубопровода достигают струйки, все более удаленные от оси трубы. Этот процесс протекает крайне медленно. Теоре­тически и экспериментально установлено, что для полного вымывания жидкости А необходимо прокачать вытесняющую жидкость Б в количе­стве 3. 4 объемов трубопровода V_тр. Таким образом, объем образующейся смеси при ламинарном режиме перекачки составляет (4. 5) ∙ V_tр.

При турбулентном режиме перекачкимеханизм смесеобразования иной (рис. 1.4). После начала последовательной перекачки, позади идущая жидкость Б вклинивается во впереди идущую жидкость А в соответствии с логарифмическим профилем распределения местных скоростей.

Однако уже в следующий момент времени за счет поперечных пуль­саций скорости, характерных для турбулентного режима вклинивающая­ся жидкость Б полностью перемешивается с впереди идущей жидкостью А, находящейся у стенки. Далее во впереди идущую жидкость А вклини­вается образовавшаяся смесь, а в смесь вклинивается позади идущая жид­кость Б (рис. 1.5).

И опять за счет поперечных пульсаций скорости в зоне обоих кон­тактов происходит полное перемешивание жидкостей. Этот процесс про­текает и в дальнейшем. В результате длина образовавшейся смеси постепенно увеличивается в обоих направлениях. При этом кривая распределенияжидкости Б по длине смеси занимает все более пологое положение.

Рис. 1.4. Механизм смесеобразования при турбулентном режиме

Рис. 1.5. Изменение объема смеси и концентрации жидкости Б

По ее длине во времени

Благодаря существованию поперечных пульсаций скорости вытес­няющая жидкость Б не может сколь угодно долго вклиниваться в вытес­няемую жидкость А. Кроме того, при турбулентном режиме за счет попе­речных турбулентных пульсаций жидкость А вымывается из пристенной области и смесь движется как своеобразный поршень. Поэтому объем об­разующейся смеси относительно невелик. Согласно приближенной тео­рии смесеобразования, разработанной B.C. Яблонским и В.А. Юфиным, этот объем при турбулентном режиме перекачки не превышает 1% от объе­ма трубопровода, пройденного серединой смеси.

1.5. Приближенная теория смесеобразования при последовательной перекачке

Распределение концентрации одного продукта в другом описывается линейным уравнением второго порядка в частных производных

(1.1)

где К_Б — концентрация вытесняющей жидкости Б;

D_Э — эффективный коэффициент продольного перемешивания (м 2 /с).

Это уравнение часто называют уравнением теплопроводности.

Его решение при начальных условиях

, (1.2)

График функции приведен на рис. 1.6.

В соответствии с ним концентрация К_Б = 1 имеет место при Z → − ∞, а К_Б = 0 при Z → + ∞, то есть смесь занимает как бы весь трубопровод. Это дефект используемой математической модели.

Рис. 1.6. График функции К_Б = 0,5

Пусть х₁ и х₂ – координаты сечений, ограничивающих область смеси.

Тогда можем записать:

;

Длину области смеси найдем как разность х₂ и х₁

. (1.3)

Если учесть, что время образования смеси τ = L/υ_см, то можем переписать(1.3)

(1.4)

Соответственно объем смеси будет равен

, (1.5)

где S- площадь внутреннего сечения трубопровода.

Из полученных формул видно, что длина и объем смеси меняются пропорционально корню квадратному из пройденного смесью расстояния и зависят также от площади сечения трубопровода и коэффициента про­дольного перемешивания (диффузии) D_э.

; V_см

Если изобразить на графике эти зависимости, то они будут иметь вид кривой, представленной на рис.1.7

Рис.1.7. Зависимость длины и объема смеси от расстояния перекачки.

Их рисунка видно, что темп нарастания смеси не одинаков в различные моменты времени. В начале времени, при малых значениях L, образование смеси происходит быстрее всего, но по мере возрастания смеси, она играет роль буфера и вовлечение новых порций «чистых» нефтепродуктов в смесь замедляется. Необходимо помнить, что если последовательная перекачка осуществляется сначала по участку нефтепродуктопровода АБ, а потом по участку ВС, то общий объем смеси, образующийся на участке АС, не равен сумме объемов смеси, образовавшейся на каждом участке, а меньше ее.

,

Используя этот критерий, полученные для l_см и V_см выражения (1.4), (1.5) можно представить в виде:

где V_тр =S·L – часть объема трубы, которую к данному моменту времени прошла смесь.

Пример. Определить длину и объем смеси при перекачке нефтепро­дуктов со скоростью 1,2 м/с по трубопроводу внутренним диаметром d = 365 мм и длиной L = 250 км; коэффициент продольного перемешивания D_э = 0,5 м 2 /с.

;

;

;

Таким образом,в одном контакте перекачиваемых нефтепродуктов образуется 222 м 3 смеси ( в пределах концентрации от 1% до 99%), а сама длина смеси в трубопроводе составит около 2,12 км.

Одной их важных характеристик процесса смесеобразования – количество примеси J₀ одного нефтепродукта, попадающего в другой. На рис.1.6. площади заштрихованных частей пропорциональны объемам примеси J₀.

Объем примеси одного продукта в другом J_o описывается формулой:

. (1.7)

Она похожа на выражение для объема смеси (1.6, б), но имеет другой коэффициент.

Если взять отношение объема примеси к объему смеси, то получим

, (1.8)

то есть объем примеси каждого нефтепродукта в другом составляет около 1/12 объема смеси, определенной в пределах концентрации от 1 до 99%. В рассмотренном примере этот объем равен 19 м 3 в каждом из продуктов.

Источник