西南成品油管道顺序输送混油尾的调和与处理

1 油尾的产生机理

油尾, 全称混油尾痕, 是实测的混油浓度大于99%, 非常接近于纯油的混油尾部分。油尾的浓度变化十分缓慢, 拖尾较长, 其长度远大于混油 (浓度1%-99%) 长度。产生油尾的原因如下:

(1) 管道内层流边层的影响 成品油管道顺序输送为减少混油的产生量, 要求在紊流状态的流速中运行。但受到油品粘度与管道截面摩擦的影响, 在混油最尾端, 靠近管道边缘的位置仍会有极少部分油品处于层流状态, 导致不同油品间的渗透加剧, 增加了油尾量。所以, 与混油不同的时, 油尾会随着管输距离和时间的增加而逐渐增加, 不会出现混油量在达到一定输送距离后饱和不再增加的情况。同时, 因汽油粘度远小于柴油粘度, 在顺序输送过程中, 若油品界面为汽油顶柴油, 柴油的粘滞性较大, 导致柴油向后行的汽油中渗透能力强, 油尾量相对较多;而柴油顶汽油界面则因汽油粘滞性较小, 油尾量相对较少。

(2) 管道积存油品的影响 成品油管道在建设时, 因沿途地势落差高低起伏, 管道的敷设也顺地势起伏。在运行过程中, 极少部分油品会不可避免的积存在管道低洼处, 并随着后续油品的到达被逐渐携带走。在顺序输送混油界面前后, 前一种油品积存在管道低洼处后会不断地被后一种油品携带, 并渗透到后一种油品中, 造成油尾拖长。

2 油尾影响因素

油尾是伴生着混油产生的, 影响混油量的输送距离、管道流速、输送次序、停输和管道支线、阀门及泵站等因素同样会影响油尾量, 但管道停输、输送距离和油品质量潜力等对油尾量的影响最大。

(1) 管道停输和油品密度的影响 对于顺序输送的汽柴油来说, 其密度差异对混油量的影响远小于粘度的差异对油尾量的影响。但在管道停输后, 油品的紊流流动停止, 在密度差的作用下, 不同油品进行了相互渗透, 大量增加了油尾量。特别是密度大的油品停在地势高的位置时, 密度小的油品停在地势低的位置, 受重力影响渗透作用更加剧烈, 导致油尾量大量增加。且随着停输时间的增加, 油尾的产生量也会逐渐增加。

(2) 输送距离的影响 根据混油计算Austin-Palfrey经验公式, 管道中混油的扩散速度与输送距离密切相关。在其他条件一致时, 输送距离越长, 混油的扩散速度越小, 并趋向于饱和与稳定。但油尾受层流边界层的影响, 渗透作用不会停止和稳定, 油尾量与输送距离呈线性增长。在对西南管道混油及油尾量进行多批次的跟踪后, 证实了混油及油尾量的这一变化趋势。

(3) 后行油品质量潜力影响 后行油品质量指标越好, 允许前行油品进入后行油品的量就越多, 初期油尾的质量指标越好。同时, 在对西南管道沿线某一站场的过站油尾进行跟踪时发现, 油尾的质量指标随着油尾的过站时间而变化, 后行油品的质量潜力越高, 油尾合格的时间点越短, 油尾量越少。通过提高后续油品质量潜力, 可以有效减少油尾量, 提高油尾质量指标。

3 油尾调合处理的优化措施

目前, 国内成品油管道混油界面的跟踪与检测普遍采用密度型界面检测系统、超声波型密度检测系统和记号型密度检测系统等三种方法, 而应用最广、最稳定的方法就是密度型界面检测系统即通过在线密度计对混油进行跟踪检测并为混油切割制定依据。但油尾部分混油浓度接近于后续的纯油浓度, 很难通过密度进行在线实时跟踪, 无法在运行过程中将油尾单独分离切割。同时, 因油尾量较大, 现实条件也不允许将大量的油尾当作混油单独切割和处理。按照国内成品油管道运行的普遍经验来说, 一般通过多批次跟踪和分析, 找出油尾产生量的普遍规律, 估算出到达沿途各站及末站的油尾量, 并据此制定油尾调合措施。

(1) 采取“沿途分输”措施, 减少油尾到达末站总量 针对长距离顺序输送的油尾过长, 末站调合处理压力较大的问题, 采取“沿途分输”措施, 即沿途各下载站场在混油界面 (1%-99%) 过站后立即下载和分输油尾, 并按照单批次油品下载总量和油品指标, 在确保油品质量合格的前提下, 合理确定油尾分输量。

(2) 提高管输首站外输首罐油质量潜力 在确保管输油品质量满足国标及企业内控指标的前提下, 提高管输首罐油的油品质量潜力, 使相临不同油品界面的质量潜力最高, 有效减少油尾产生量。

(3) 多罐分散下载油尾及调合油尾调合 遵循“少量多罐、逐步增加”的原则, 即尽可能分输下载至多个油罐, 且下载量逐渐增加, 用最大量的油来调合最前端质量最差的油尾。

(4) 坚持“最小批次量” 在日常管输过程中, 因到达末站的油尾量有一定的趋势和规律, 而使用纯油调和油尾的量也可通过计算得到。所以要确保分输油尾的同时, 保证下载纯油的最小批次量能够将当批次油尾调和合格, 不造成堵库和影响管输计划。

4 结语

根据管输运行实际对油尾进行跟踪和比对分析, 找出油尾产生的规律, 通过源头管控、沿途分输、末站调和等措施减少油尾产生量和对油尾进行分散处理。同时, 需要注意的是, 受管道停输、管输降量等因素影响, 油尾量会产生明显变化, 需要根据管输实际制定油尾的调和处理方案。

摘要：成品油管道顺序输送过程中, 由于汽油顶柴油、柴油顶汽油界面的存在, 不可避免的会产生混油及油尾。受到沿线各下载库、炼厂的库容及周转能力的限制, 需组织多个批次的顺序输送来保证管输沿线的市场需求。在管输运行中, 混油可以通过密度监测及切割进混油罐单独剥离后进行处理, 但油尾因密度与纯油极其相近, 无法进行实时监控和切割, 目前大多采用纯油调和的方式来处理, 大量的油尾给油品质量控制带来了非常大的风险。

关键词：成品油,管道顺序输送,混油尾,调和与处理