книги / Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа
..pdf----------- ----- газопровод без перемычек
----------- - газопровод с перемычками
Рис. 4.23. Изменение производительности многониточного газопровода при отказе р «ниток» из общего числа п
многониточного газопровода не ниже х- Сначала выражаем от носительную длину участка с п работающими «нитками»
I - p i n
-1
(4.162)
Р_ 2 - Р
п
а затем и искомое максимальное расстояние между перемычками
(4.163)
Таким образом, применение перемычек позволяет обеспе чить поддержание пропускной способности многониточных га зопроводов на достаточно высоком уровне, несмотря на отказы линейной части. Необходимое количество перемычек должно определяться на основании технико-экономического расчета.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Трубопроводный транспорт нефти и газа / Р. А. Алиев, В. Д. Бе лоусов, А. Г. Немудрое и др. —М.: Недра, 1988. —368 с.
2.Волков М. М., Михеев А. Л., Конев К. А. Справочник работ ника газовой промышленности. —2-е изд. перераб. и доп. — М.: Недра, 1989. - 286 с.
3.Козаченко А. Н., Никишин В. И., Поршаков Б. П. Энерге тика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие. — М.: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2001. —400 с.
4.Макогон Ю. Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образо вания и использование. —М.: Недра, 1985. —232 с.
5.ВРД 39-1.10-006-2000. Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. —М.: ОАО «Газпром», 2000. — 144 с.
6.ОНТП 51-1-85. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные трубопроводы. Часть 1. Га зопроводы. —М.: ВНИИЭгазпром, 1985. —220 с.
5.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ПЕРЕКАЧКА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
5.1. Целесообразность осуществления последовательной перекачки
Метод последовательной перекачки нефтей и нефтепродук тов заключается в том, что различные по качеству углеводород ные жидкости отдельными партиями определенных объемов перекачиваются по одному трубопроводу. При этом достигает ся максимально возможное использование пропускной способ ности трубопровода и другие виды транспорта (железнодорож ный, водный, автомобильный) освобождаются от параллельных перевозок нефтей и нефтепродуктов.
Широкое внедрение последовательной перекачки вызвано особенностями работы трубопроводов. В чем они заключаются?
Во-первых, нефти, добываемые в пределах даже одного место рождения, имеют различный химический состав. Из одних с не большими затратами можно выработать высококачественные масла, из других —высокооктановые бензины. Смешивать такие нефти перед перекачкой или в процессе их перекачки на НПЗ нецелесообразно, т. к. извлечение из смеси наиболее ценных для каждой нефти фракций усложняется и удорожается. С дру гой стороны, разные по качеству нефти на мировом рынке про даются по разным ценам (например, марка «Брент» дороже, чем «Юралс»). Строить же для каждой нефти отдельный трубопро вод экономически неоправданно. Более предпочтителен вари ант их последовательной (друг за другом) перекачки по одному трубопроводу.
Во-вторых, продукты нефтепереработки (бензины, кероси ны, дизельные топлива) поставляются потребителям, как пра вило, по трубопроводам. Обычно объемы отдельно взятых нефтепродуктов либо недостаточны для строительства самостоя тельных трубопроводов, либо позволяют сооружать лишь ма ломощные нефтепродуктопроводы для каждого нефтепродукта в отдельности. Поэтому, если направление транспортировки нефтепродуктов совпадает, экономически целесообразнее по-
213
строить один трубопровод большого диаметра и различные неф тепродукты перекачивать по нему последовательно.
В-третьих, в условиях нефтебаз последовательная перекачка неизбежна, так как практически невозможно построить отдель ные трубопроводы для каждого нефтепродукта.
О том, где впервые была применена последовательная пере качка, достоверных данных нет. В 1929 г. в США были прове дены опыты по перекачке бутана и трех сортов бензина по тру бопроводу длиной 1290 км и диаметром 0,2 м. В нашей стране последовательная перекачка была впервые осуществлена в 1927 г. По трубопроводу Грозный—Махачкала последовательно с нефтью перекачивалась вода, необходимая для охлаждения дизельных двигателей на насосных станциях. В ходе этой перекачки было установлено, что при соблюдении некоторых условий (скорость потока 1 м/с и выше, безостановочность перекачки) объем обра зующейся смеси невелик.
Вначале 30-х годов на нефтепродуктопроводе Баку—Батуми прямым контактированием последовательно перекачивались взаиморастворимые нефтепродукты — керосин и газойль. Эту перекачку организовал инженер А. А. Кащеев.
В1943 г. технология последовательной перекачки была уза конена: Главнефтесбыт при Совете министров СССР принял решение о практическом осуществлении последовательной пе рекачки светлых нефтепродуктов. А в 1944 г. такая перекачка на чала применяться на магистральном трубопроводе Астрахань— Саратов. Этот опыт также подтвердил, что при турбулентном режиме перекачки объем образующейся смесй невелик.
Приближенная теория смесеобразования при последователь ном движении жидкостей, как при ламинарном, так и при тур булентном режимах течения, впервые была создана В. С. Яблон ским. Дальнейшее развитие теория последовательной перекачки получила в работах Г. 3. Закирова, М. В. Лурье, В. И. Марона,
М.В. Нечваля, В. Ф. Новоселова, П. И. Тугунова, К. Д. Фроло ва, В. А. Юфина и других ученых. Проведенные исследования по последовательной перекачке как у нас в стране, так и за рубе жом способствовали широкому внедрению этого метода в прак тику эксплуатации магистральных трубопроводов.
214
В основном, последовательно перекачиваются нефтепродук ты. Поэтому дальнейшее изложение материала будет вестись применительно к их транспортировке.
5.2. Структура современного нефтепродуктопровода
Современный нефтепродуктопровод является сложной раз ветвленной системой, которая в общем случае состоит из магис тральной части, подводящих и распределительных трубопрово дов, сложных и простых отводов, головной и промежуточных перекачивающих станций, наливных и конечного пунктов. Схе ма разветвленного нефтепродуктопровода приведена на рис. 5.1.
1 —головная перекачивающая станция; 2 —нефтебаза; 3 —промежуточная пе рекачивающая станция; 4 —железнодорожный наливной пункт; 5 —автоналив ной пункт; 6 —конечный пункт; 7—подводящие трубопроводы; 8 —распреде лительный нефтепродуктопровод; 9 — сложный отвод; 10 —отвод однотруб ный; 11 —отвод двухтрубный; 12—магистральная часть
Магистральная часть нефтепродуктопровода (магистраль) отличается тем, что:
1)имеет в начале резервуарный парк, рассчитанный на полную пропускную способность;
2)может иметь промежуточные перекачивающие станции;
3)работает постоянно в расчетный период;
4)к ней подключены распределительные трубопроводы и отводы.
215
Распределительный трубопровод предназначен для достав ки нефтепродуктов от магистрали к предприятиям их распреде ления и районам их потребления. В начале распределительно го трубопровода находится необходимая резервуарная емкость и перекачивающая станция. Если распределительный трубопро вод имеет большую протяженность, то на нем размещают про межуточные перекачивающие станции. Заканчивается распре делительный трубопровод резервуарным парком нефтебазы или наливного пункта.
Сложным отводом называется трубопровод, подключаемый к распределительному трубопроводу или магистрали и имею щий разветвленную структуру. Простой отвод может быть од нотрубным —состоящим из одного трубопровода —или много трубным —состоящим из двух или нескольких трубопроводов. Отводы не имеют резервуарной емкости в своем начале и пере качивающих станций.
5.3. Особенности технологии последовательной перекачки
При последовательной перекачке различные нефтепродукты поступают с НПЗ в резервуары головной перекачивающей стан ции практически одновременно, а их перекачка производится последовательно —в виде отдельных следующих друг за другом партий.
Периодически повторяющаяся очередность следования неф тепродуктов в трубопроводе называется циклом последователь ной перекачки.
Партии нефтепродуктов в цикле формируются с учетом их состава, свойств и качества. Нормами проектирования рекомен дуется 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, как правило, одно временно находится несколько партий различных по свойствам нефтепродуктов. Это необходимо учитывать при гидравличес ком расчете трубопроводов.
В период закачки в нефтепродуктопровод очередной пар тии какого-либо продукта другие нефтепродукты, поступающие с НПЗ, принимаются в резервуары головной перекачивающей станции. В период же поступления на конечный пункт, неф тебазу или наливной пункт очередной партии определенного нефтепродукта снабжение потребителей нефтепродуктами дру гих сортов осуществляется за счет созданных ранее запасов. Эту особенность учитывают при определении вместимости соответ ствующих резервуарных парков.
Особенностью последовательной перекачки является образо вание некоторого количества смеси в зоне контакта двух следую щих друг за другом нефтепродуктов. Причиной смесеобразова ния является неравномерность осредненных местных скоростей по сечению трубопровода. Кроме того, некоторое количество смеси образуется при переключении системы задвижек на на чальном пункте нефтепродуктопровода в период смены нефте продуктов (такая смесь называется первичной).
Для уменьшения количества смеси иногда применяются спе циальные устройства —разделители, помещаемые в зону кон такта разносортных нефтепродуктов и двигающиеся совмест но с ними по нефтепродуктопроводам. Кроме того, на конечном пункте предусматриваются мероприятия по исправлению и реа лизации получающейся смеси нефтепродуктов.
Такова в общих чертах технология последовательной пере качки. При ее реализации возникает ряд вопросов, основными из которых являются:
Рис. 5.3. Изменение объема смеси при ламинарном режиме последовательной перекачки
Так как при ламинарном режиме перекачки скорость струйки на оси трубы в 2 раза выше средней скорости потока, а на стенке скорость жидкости (по условию «прилипания») равна нулю, то с течением времени вытесняющая жидкость Б будет все больше вклиниваться в вытесняемую жидкость А, а на стенке переме щаться не будет. В момент, когда «голова» клина достигает ко нечного сечения трубопровода, заканчивается фаза замещения и весь трубопровод заполнен смесью последовательно перека чиваемых жидкостей.
Далее начинается фаза вымывания. Заключается она в том, что постепенно конечного сечения трубопровода достигают струй ки, все более удаленные от оси трубы. Этот процесс протекает крайне медленно. Теоретически и экспериментально установле но, что для полного вымывания жидкости А необходимо прока чать вытесняющую жидкость Б в количестве 3...4 объемов тру бопровода VTP. Таким образом, объем образующейся смеси при ламинарном режиме перекачки составляет (A...5)-VTp.
При турбулентном режиме перекачки механизм смесеобразо вания иной (рис. 5.4). После начала последовательной перекач ки позади идущая жидкость Б вклинивается во впереди идущую жидкость А в соответствии с логарифмическим профилем рас пределения местных скоростей.
Б
смесь
а |
б |
Рис. 5.4. Механизм смесеобразования при турбулентном режиме
Однако уже в следующий момент времени за счет поперечных пульсаций скорости, характерных для турбулентного режима, вклинивающаяся жидкость Б полностью перемешивается с впе реди идущей жидкостью А, находящейся у стенки. Далее во впе реди идущую жидкость А вклинивается образовавшаяся смесь,
ав смесь вклинивается позади идущая жидкость Б (рис. 5.5).
Иопять за счет поперечных пульсаций скорости в зоне обоих контактов происходит полное перемешивание жидкостей.