成品油罐區(qū)的工藝及配管概述

＊辛真 陳士臣

（海工英派爾工程有限公司 山東 266000）

成品油罐區(qū)的工藝及配管概述

＊辛真 陳士臣

（海工英派爾工程有限公司 山東 266000）

以某地方大型煉廠(chǎng)儲(chǔ)運(yùn)配套工程施工圖設(shè)計(jì)中的一《柴油罐區(qū)》為例，舉例說(shuō)明成品油罐區(qū)的設(shè)計(jì)流程及注意事項(xiàng)。以工藝計(jì)算作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，再進(jìn)行設(shè)備管線(xiàn)的平面布置。

施工圖設(shè)計(jì)；工藝配管；成品油罐區(qū)

今年我國(guó)提出的十大產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃中，石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃，明確提到了“要落實(shí)成品油儲(chǔ)備”。在這種加大成品油儲(chǔ)備的大形勢(shì)下，以作者曾參與設(shè)計(jì)的某地方大型煉廠(chǎng)儲(chǔ)運(yùn)配套工程施工圖設(shè)計(jì)中的《柴油罐區(qū)》為例，舉例說(shuō)明成品油罐區(qū)的設(shè)計(jì)流程及注意事項(xiàng)。

1.概述

(1)工藝條件

該柴油罐區(qū)的工藝條件如圖1所示。

圖1

由圖1看，柴油來(lái)源主要為：120萬(wàn)噸/年重油制烯烴聯(lián)合裝置、100萬(wàn)噸/年加氫精制裝置、250萬(wàn)噸/年原料預(yù)處理裝置所生產(chǎn)產(chǎn)品。各裝置來(lái)油在罐區(qū)儲(chǔ)存、切水、調(diào)和等處理后，可管輸至汽車(chē)裝車(chē)設(shè)施外售。裝車(chē)場(chǎng)共有17個(gè)柴油裝車(chē)鶴位，鶴管管徑為DN100。業(yè)主提供的項(xiàng)目基礎(chǔ)資料，柴油年周轉(zhuǎn)量為200萬(wàn)噸。

(2)工藝流程

本罐區(qū)單元為儲(chǔ)存、調(diào)和并輸送柴油的裝置。

柴油自催化裝置、加氫裝置及原料與處理裝置分別進(jìn)入柴油罐內(nèi)儲(chǔ)存。

罐內(nèi)儲(chǔ)存的柴油通過(guò)裝汽車(chē)泵，管輸至汽車(chē)裝車(chē)設(shè)施，經(jīng)過(guò)管輸泵，將成品柴油輸送至總廠(chǎng)。柴油的倒罐及調(diào)和功能則經(jīng)過(guò)倒罐調(diào)和泵進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)。

為使儲(chǔ)罐功能達(dá)到最大發(fā)揮，本單元采用“萬(wàn)能”流程形式，即每個(gè)儲(chǔ)罐都具有上述功能。

2.基本參數(shù)確定

(1)罐容確定

由儲(chǔ)存天數(shù)法確定罐區(qū)容量，參照《油品儲(chǔ)運(yùn)手冊(cè)》，其計(jì)算公式如下：

式中Vs—油品的設(shè)計(jì)容量，m3；

G—油品的年周轉(zhuǎn)量，t；

N—油品的儲(chǔ)存天數(shù)，d；

γ—油品儲(chǔ)存天數(shù)下的密度，t/m3；

η—儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存系數(shù)；

τ—油品的年操作天數(shù)，d。

按照成品柴油70%汽車(chē)運(yùn)輸，30%管道運(yùn)輸，年周轉(zhuǎn)量為200萬(wàn)噸，儲(chǔ)存天數(shù)以7天計(jì)，密度取0．86t/m3，儲(chǔ)存系數(shù)取0．9，年操作天數(shù)為350天，得到容量約為5．2萬(wàn)方。

(2)管徑及泵的選擇

①管徑確定

參照《石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，管道的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足工藝對(duì)管道的要求，綜合權(quán)衡建設(shè)投資和操作費(fèi)用，確定管徑時(shí)，取其最佳值。

當(dāng)由設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦值或經(jīng)驗(yàn)，可選定流速，此時(shí)可由以下公式求得初選管徑：

式中d`i—管內(nèi)徑，mm；

qv—管內(nèi)徑操作條件下流體的體積流速，m3/h；

u—流體的流速，m/s。

管徑初選后，根據(jù)管道的長(zhǎng)度、閥門(mén)及管件的設(shè)置情況，計(jì)算管線(xiàn)壓力損失。在一般壓力下，液體可視為不可壓縮流體。

計(jì)算壓力損失Pw是比較復(fù)雜的一項(xiàng)內(nèi)容，運(yùn)用我們流體力學(xué)的知識(shí)，壓力損失與流態(tài)有很大關(guān)系。

液體有兩種流態(tài)：

層流 —液體質(zhì)點(diǎn)互相不混摻的層狀流動(dòng)；

紊流—存在渦體質(zhì)點(diǎn)互相混摻的流動(dòng)；

流態(tài)的判別依靠雷諾數(shù)Re的計(jì)算結(jié)果來(lái)確定。

總壓力損失為沿程壓力損失與局部壓力損失之和。此時(shí)可利用達(dá)西公式及雷諾數(shù)Re計(jì)算出總的壓力損失。若計(jì)算結(jié)果超出允許壓力損失，則應(yīng)調(diào)整初選管徑，重新計(jì)算，如此反復(fù)，反推出理想的管徑尺寸。

該罐區(qū)單元中，裝置及罐區(qū)的相對(duì)位置已確定，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到如圖一中所示管徑。

②機(jī)泵確定

機(jī)泵是整個(gè)罐區(qū)的心臟，重要性不容忽視，選擇何種形式的泵需設(shè)計(jì)人員細(xì)心計(jì)算、認(rèn)真選擇。化工裝置中大多選用離心泵，在某些情況下也選用旋渦泵和容積式泵。離心泵要求介質(zhì)粘度（輸送溫度下）不宜大于20cst，否則泵效率降低許多。

本單元中泵的流量由裝車(chē)區(qū)鶴管的經(jīng)濟(jì)流速、倒罐時(shí)間及業(yè)主項(xiàng)目基礎(chǔ)資料確定。揚(yáng)程的確定還需用伯努利方程計(jì)算得出。公式如下：

式中：H—揚(yáng)程；

Pvd、Pvs—泵出口側(cè)、進(jìn)口側(cè)容器液面壓力（絕），MPa；

Hgd—出口側(cè)最高液面至泵中心線(xiàn)幾何高度，m；

Hgs—進(jìn)口側(cè)最低液面至泵中心線(xiàn)幾何高度，m；

hid、his—出口側(cè)、進(jìn)口側(cè)管道系統(tǒng)的阻力，m；

Vd、Vs—出口側(cè)、進(jìn)口側(cè)管內(nèi)液體流速，m/s；

γ—輸送溫度下液體的相對(duì)密度。

揚(yáng)程確定后便可計(jì)算出軸功率。依據(jù)《石油化工企業(yè)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)泵房設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3014-2003）提供的公式，計(jì)算電機(jī)功率，由《泵與原動(dòng)機(jī)手冊(cè)》選配原動(dòng)機(jī)。

柴油罐區(qū)機(jī)泵輸送介質(zhì)為柴油，粘度為8cst，綜合流量及項(xiàng)目基礎(chǔ)資料，機(jī)泵都為離心泵。本單元中，泵的詳情如下表。

泵說(shuō)明表規(guī)格 數(shù)量 電動(dòng)任號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào) （臺(tái)） 機(jī) 電動(dòng)機(jī) 備流量 揚(yáng)程 操 備 功率 型號(hào) 注m3/hm作 用(KW) P-1305倒罐泵 100GY85 30 1 15 YB160 -01 40C M2-2W P-1305倒罐調(diào)250GY425 80 1 160 YB315 -02和泵95B L1-4W P-1305柴油裝125GY170 45 1 37 YB200變-03車(chē)泵50B L1-2W頻P-1305柴油裝250GY425 45 3 75 YB280S變-04～06車(chē)泵60B -4W頻P-1305-柴油管125GY160 100 1 1 75 YB280S 07、08輸泵125B -2W

3.罐區(qū)平面布置

總體布置

由計(jì)算得，柴油罐區(qū)需新建6個(gè)1萬(wàn)方油罐，8臺(tái)機(jī)泵的泵棚。

泵棚與罐區(qū)之間的間距及罐區(qū)內(nèi)罐的布置依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）要求。罐組內(nèi)相鄰固定頂可燃液體地上儲(chǔ)罐（大于1000m3）的防火間距不應(yīng)小于0．6D。

故本單元儲(chǔ)罐間距取19m（1萬(wàn)方儲(chǔ)罐直徑31m，高度為14．58m），又因“立式儲(chǔ)罐至防火堤內(nèi)堤腳線(xiàn)的距離不應(yīng)小于罐壁高度的一半”，防火堤的范圍可確定。由防火規(guī)范及配管要求，泵棚位于防火堤外側(cè)，間距12m，輕松滿(mǎn)足配管的需求。

4.管道材料設(shè)計(jì)規(guī)定

管道材料，應(yīng)根據(jù)管道級(jí)別、設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力和介質(zhì)特殊需求等設(shè)計(jì)條件，以及材料加工工藝性能、焊接性能和經(jīng)濟(jì)合理性等選用。通常，各國(guó)家、公司或設(shè)計(jì)院都根據(jù)國(guó)內(nèi)外管道器材的品種、規(guī)格和經(jīng)濟(jì)比較以及市場(chǎng)供應(yīng)情況等因素編制自己的管道等級(jí)表。

5.支架及管托

配管設(shè)計(jì)時(shí)，既要滿(mǎn)足工藝過(guò)程的要求，還要考慮設(shè)備、機(jī)泵、管道及其組成件的受力情況，保證周期運(yùn)轉(zhuǎn)。支吊架的設(shè)置，對(duì)管線(xiàn)一次應(yīng)力的大小有直接關(guān)系，對(duì)改善管系的震動(dòng)也起著重要作用。

6.防腐保溫

(1)管道防腐涂色

管道防腐涂色設(shè)計(jì)引用中國(guó)石油化工總公司（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（SH/ T3022-2011）及《石油化工企業(yè)設(shè)備管道鋼結(jié)構(gòu)表面色和標(biāo)志規(guī)定》（SH/T3043-2014）。

(2)防腐

本單元工藝管道防腐地上管線(xiàn)防腐采用環(huán)氧底漆及聚氨酯面漆。

(3)管道保溫

本柴油罐區(qū)單元中，煉廠(chǎng)裝置中生產(chǎn)產(chǎn)品性質(zhì)多樣，故柴油管線(xiàn)及儲(chǔ)罐都需保溫。設(shè)備及管線(xiàn)的保溫層厚度與介質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境溫度、管道器材材質(zhì)、經(jīng)濟(jì)合理性相關(guān)。

7.設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

(1)油品調(diào)和

在此次柴油罐區(qū)的設(shè)計(jì)中，為了使柴油能達(dá)到外售的合格標(biāo)準(zhǔn)，還需進(jìn)行罐式調(diào)和。

罐式調(diào)和可分為循環(huán)調(diào)和、噴嘴調(diào)和及攪拌調(diào)和。本設(shè)計(jì)，綜合考慮油品性質(zhì)、節(jié)能等因素，采用循環(huán)調(diào)和與噴嘴調(diào)和相結(jié)合的方式，即利用倒罐調(diào)和泵，使油品在泵與罐之間循環(huán)調(diào)和，同時(shí)經(jīng)由倒罐調(diào)和泵加壓后的柴油進(jìn)入單獨(dú)設(shè)置的調(diào)和噴嘴用罐進(jìn)口接合管，在罐內(nèi)噴射造成渦流擴(kuò)散。如此雙重調(diào)和，使得柴油能夠均勻混合。

此間應(yīng)注意，調(diào)和噴嘴的開(kāi)啟都需一定壓力，因此在選擇倒罐調(diào)和泵時(shí)，所需揚(yáng)程還要克服噴嘴的開(kāi)啟壓力。

(2)柔性設(shè)計(jì)

在配管設(shè)計(jì)中，還需注意做到改變管線(xiàn)走向、改變?cè)O(shè)備布置及應(yīng)用彈簧支吊架放松約束，以增加管道的自然補(bǔ)償能力。

(3)規(guī)范更新

每一次更新規(guī)范，都有著對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的積極意義，故我們應(yīng)早一步掌握好新規(guī)范，使新內(nèi)容早日體現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)中。

辛真（1980～），女，海工英派爾工程有限公司，研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)計(jì)。

(責(zé)任編輯王恒）

Introduction of the Process and Piping in Refined Oil Product Tank Field

Xin Zhen, Chen Shichen
（Oceaneering Yingpaier Engineering co., LTD, Shandong, 266000）

Taking the Diesel Oil Tank Field of the working drawings design of one large scale of refinery plant Storage and transportation su pporting engineering as one example to illustrate the design course and notes of the refined oil product tank field. Take the process calculation as the design basis and then take the layout design of equipment pipeline.

working drawings design；process piping；refined oil product tank field

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