毕业论文-联合站加热系统的工艺设计15273.doc
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1、辽宁石油化工大学毕业设计(论文)用纸摘 要本设计是在了解盘锦地区地形,地貌,综合降雨量降雪量,风向以及地形地质状况在综合生产作业量条件下*进行一次综合性的常规联合站加热系统的工艺设计。设计过程如下 ;根据原始材料,数据进行基础设计。计算联合站的库容,包括沉降罐以及储油罐的个数大小,输油设施。然后进行热力计算,包括计算脱水加热炉热负荷,计算外输加热炉热负荷。然后进行水力计算,选泵及校核,脱水工艺计算,最后进行辅助计算。本设计由文字说明,数据计算和图纸绘制三大部份组成。说明部份包括计算原始数据材料,总图部置说明,工艺流程说明,平面安装图说明以及人员编制,此外,还有对欢喜岭第四联合站加热系统的概述和
2、应采用的安全措施作了祥细介绍。绘图部份是设计的关键,设计的思想意图,内容通过图来体现,欢喜岭第四联合站加热系统的总图部置最大限度满足生产要求,缩短工艺管线和运输路线,减少占地,节约投资,得保证安全作业,节约管理费用等原则下进行的,流程图简单合理,安装图要求严格按照设计规则进行设计,准确体现了脱水工艺中各环节中油,气水分离器的尺寸和安装要求。依据计算和各种规范以及经计因素,在最大限度满足生产要求的条件下,进行了较为经计合理的布局,并为欢喜岭第四联合站加热系统的改建和发展留有余地。关键词:联合站,沉降罐,储油罐,加热炉,热力计算,水力计算,泵。目 录1文字说明1.1原始数据1.1.1盘锦混合原油的
3、基本物性51.1.2盘锦气象资51.1.3设计依据51.1.4执行的标准规范61.1.5设计方案61.1.6设计参数61.2联合站的概述61.2.1联合站建设在油田中的地位61.2.2联合站加热系统的概述71.2.3联合站加热系统建设在油田中的作用71.2.4油田油气集输的工艺确定71.2.5沉降罐的容量的确定81.2.6热化学脱水加药部位的确定81.2.7电脱水81.2.8原油稳定91.3外输泵站1.3.1沿线地势及管道铺设原则91.3.2工艺流程101.3.3设备101.3.4全线方案设计原则101.3.5设计规范111.3.6外输设备的确定111.4先进计术的采用1.4.1完全实现了“从
4、泵到泵”的密闭输送141.4.2实现了“先炉后泵”的运行方式151.4.3采用了先进的水击报警151.4.4采用了高效陶纤毡式热媒炉161.4.5引进德国西门子变频器161.5生产组织162计算部分2.1出步确定输油管线直径2.1.1初步确定外输管径 172.1.2初步确定站内管径 172.2计算联合站的库容包括沉降罐和储油罐以及储油罐的个数,大小2.2.1好油罐数 182.2.2计算一段脱水沉降罐、计算二段脱水沉降罐182.2.3除油污水罐182.3热力计算2.3.1计算一段脱水热负荷及加热站个数并初选假热炉型号192.3.2计算二段脱水热负荷及加热站个数并初选假热炉型号202.3.3计算外
5、输加热炉热负荷及加热站个数并初选假热炉型号202.4联合站内管线水力计算2.4.1确定经计流速,叛断流态222.4.2联合站内管线计算长度232.4.3泵的选则232.4.4外输管线水力计算252.5热泵站的调整及水力热力工况的校核泵站出站油温校核,计算泵站之间平均温度,摩阻及水力坡降2.5.1泵站出站油温校核262.5.2提出两种以上方案,求出各站间水力坡降272.5.3校核方案的进出站压力272.5.4动,静水压力校核272.6工艺计算2.6.1计算允许最大输量282.6.2计算允许最小输量282.6.3计算允许停输时间282.6.4计算热力越站条件282.6.5计算压力越站条件292.7
6、管道热力补偿计算2.7.1热油管道伸长量的计算292.7.2型补偿器的计算302.7.3固定墩的计算313绘图部分35欢喜岭第四联合站工艺流程图 加热炉安装图 欢喜岭第四联合站总平面图4专题研究35稠油降粘工艺:油降粘方法:掺稀油法;:加热降粘 稠油改质降粘输送;化学降粘5总结说明396谢词407参考文献408外文翻意:原文:1:含水稠油乳化输送43 2:含水油表观粘度51 翻意:1:含水稠油乳化输送 61 2:含水油表观粘度70联合站加热系统的工艺设计第一章:说明部分1.1设计原始数据1.1.1盘锦欢喜岭第四联合站的基本物性盘锦欢喜岭第四联合站含水原油日输入量6000立方米,含水率60左右,
7、进站温度为55。输油管道长度为44公里,进站压力大于0.25Mpa,最大出站压力4.5 Mpa。表-1 盘锦混合原油的基本物性表原油密度20(t/m3)原油表观粘度(mpa.s)凝固点闪点(闭口)胶质+沥青()含蜡量()506070800.9528169353327013612861.1.2盘锦气象资料:海拔高度:3.5米,最冷月平均温度:-9.4,最热月平均温度:24.9,最高日气温:33.8最高日平均气温:33.8,最低气温:-25.5,最低日平均气温:-21.5。冬季平均风速:3.4米/秒,夏季平均风速:3.6米/秒。冬季大气压:1026.9毫巴,夏季大气压:1003.3毫巴。年总降水量
8、:693.1毫米,日最大降水量:193.4毫米。最大积雪深度:21厘米,最大冻土深度:96厘米。 80冬季主导风向及风频:N(17);夏季主导风向及风频:SN(15);1.1.3设计依据毕业设计设计任务书欢喜岭第四联合站加热系统的工艺设计输油管道设计与管理油库设计与管理油气集输1.1.4执行的标准规范输油管道工程设计规范 GB50253-2003油田油气集输设计规范 SY/T0004-98油气集输条文说明石油天然气工程设计防火规范 GB 50183-2004油气集输管子及管路附件选用标准 SY/T0071-93稠油集输及注蒸汽系统设计规范 SY 0027-941.1.5设计方案设计结论稠油脱水
9、进行了试内实验。经对比选结论如下:掺破乳剂种类:最佳破乳剂TYA-,破乳剂TR-DEM/LH-次之;加药量为100-150mg/L;最佳脱水温度75;z最佳沉降时间为不小于48h;在满足上述条件下,脱水后原油含水率小于1.2。污水后原油35.3mg/L,悬浮物450 mg/L。脱水方案由于目前原油含水小于20,考虑随着生产规模扩大,后期含水增加,设计按含水50考虑,采用一段加热,两段脱水的方法,进站原油通过换热器,游温从55换热到75,加入破乳剂混合后,进一段沉降罐沉降脱水。沉降后,油通过脱水泵,进入二段沉降罐沉降(兼好油罐),原油合格后外输或或装车外销。1.1.6设计参数原油进站温度:55原
10、油进站压力:0.25Mpa原油脱水温度:75原油脱水时间:48h合格原油含水指标:1.2原油外输温度:701.2联合站的概述1.2.1 联合站建设在油田中的地位油田的工业开采价值被确定后,在油田地面上需建设各种生产设施,辅助设施和附属设施以满足油气开采和储运要求,油气集输是建设中的主要生产设施,在油田中起主导地位,其中联合站又是油气集输的主体部分,完成计量,脱水,稳定和外输储存等多种任务。因此联合站对油田可靠生产,建设水平,生产效率起关键作用。1.2.2联合站加热系统的概述联合站加热系统是联合站的重要组成部分,她在联合站的正常工作运行中起着至关重要的作用。原油从油田采出后运输的第一站就是联合站
11、,由于原油的物性决定她在运输过成中必须加热使原油的物性达到运输要求。当前联合站加热系统主要采用陶纤毡式管式加热炉。1.2.3联合站加热系统建设在油田中的作用联合站加热系统是联合站的重要组成部分,她在联合站的正常工作运行中起着至关重要的作用。原油从油田采出后运输的第一站就是联合站,由于原油的物性决定她在运输过成中必须加热使原油的物性达到运输要求。1.2.4油田油气集输的工艺确定盘锦原油20时密度677.2kg/m3大于950 kg/m3;z在50时粘度84610-6mpas大于40010-6mpas;图1为油气集输工程设计相关关系图框。1) 油气分离原油的油气水分离在矿井附进,获得天然气用于矿井
12、加热不属联合站此处略。2) 原油脱水方案论证:盘锦原油属重质,高稠原油,在脱水工艺中,虽然热化学水工艺简单,成本低廉,但单纯用热化学水方法处理含水原油合格标准,从经计表准关点如设备,费用等综合衡量是不合理的,且净化原油不稳定,应采用电化学脱水结合达到净化的目的,当含水原油含水超过30时,电脱水无法维持正常工作,只有先通过热化学脱水将含水降至30以下。在确定原油脱水工艺流程中,还要尽量用冷水日掺技术设施,热化学沉降脱水应进量与管道破乳相结合。 综上所述,盘锦原油脱水采用流程为:大站加药,管道破乳,一次大罐沉降,二次电化脱水工艺。1.2.5沉降罐的容量的确定由于盘锦原油粘度高密度大油水密度接进,破
13、乳困难预设停留时间为36h日进含水原油6000立方米,则所需沉降罐库各12000立方米,一个10000立方米拱顶罐和一个3000立方米拱顶罐正好满足生产工艺要求,考虑日后油田生产扩建,备用一个10000立方米拱顶罐备用。1.2.6热化学脱水加药部位的确定破乳剂加入部位即要发挥药剂效能又要考虑管理方便,加药部位可以在井口,计量站,接转站,集中处理站等集输流程环节由于脱水难度大从发恢药剂效率角度上看确定在井口加入即可起到降粘的作用又可抑制油包水型乳化液的产生。1.2.7电脱水工艺要求: 1原油点脱水工艺安装设计必须适合全站的工艺流程,操作方便,便于维修。2计应使点脱水器满足单台投产,停产,排空,排
14、污的要求,必要时设置排砂装置。3水器进油汇管末端和出油管线上应装连通阀。4器进口管线上安装流量计在流量计前,后的管线上应安装节断阀,也可安装流量计旁通管线。5器进口,出口管线适当位置分别安装取样阀温度计。6水器出口阀门的上游管线上应安装扫线接头和压力表。7水器应安装观察油水界面和污水排放情况的玻璃看窗和视镜。8水器应安装的放水管线节断阀前空装封阀式安全阀和取样阀。9脱水器底端排出的污水应分为有压放水和无压放水,有压放水采用日掺况程或进入污水处理站。无压放水排入低位同收池或低位罐。10器顶部必需设有放气阀凡在电脱水器顶部开口时其开口管顶部亦必需有放气阀。有条件时电脱水器的油水界面应采用自动控制两
15、台或两台以上的电脱水器联合平台上其两侧均应设梯子。管线的长度技述参数的确定+ 原油电脱水工艺处理含水小于30的原因。 电脱水操作温度应根据原油的粘度特性确定使原油的运动粘度低于50mm3/s的条件下进行脱水。 确定电脱水操作压力时其压力应比操作压力下的原油饱合蒸汽压高0.15mmpa。 电脱水处理能力根据原油乳状液的处理难易度确定在脱水罐中的停留时间,稠油一般为50min电脱水处理器处理能力计算如下:v=vi/t其中vi为单台电脱水处理含水原油体积流量m3/n台。T选定的含水原油在电脱水器内停留时间取5/6h代入数据得v=222m3/h。所以取两台长17m工程直径3.6m电脱水器联合脱水即可,
16、满足设计要求,其中原油含水率23左右,停留时间50min电脱器内强电场强度为一般为0.8-2.0kv/cm弱电场强度一般0.3-0.5kv/cm。原油采用直流电脱水效果比交流电脱水高但直流电脱水含油比交多因此拱电方式采用双重电场。1.2.8原油稳定作用:原油在集输过程中由于蒸发会损失一部分轻油,为降低和回收部分轻油组分。一个又效的方法是将原油中挥发性强的轻油比完全的脱出,降低原油的整体齐压,以利于常温唱压下储存这就是原油稳定的作用之后原油的蒸汽压应小于0.7倍大气压。工艺: 原油稳定性分为闪蒸法和分流法根据原油的性质,能耗经计效益的原则确定稳定的方法。稳定脱出的轻油组分主要为c1-c4,属稠油
17、c1-c4蒸发损耗小于总量的0.5(重)可不进行原油稳定处理。1.3外输泵站1.3.1沿线地势及管道铺设原则 盘锦联合站的外输泵站到中间站末站沿线除少量河流,上丘,地势较为平,首末高程差为Z=-20m无须大型开挖。输油干线直径用3257的16n无缝细管采用埋沟铺设管顶浮土厚1.2m以上,保温管线采用沥青防腐和阴级保护相结合的防腐方法:穿越较大的的河流时,采用胶壁管和保温穿越较小的的河流时,采用石茏稳重的穿越铺设方法:对中河两列,深度在4米以上的采用跨越方式穿越铁路以及县及以上主要公路时均采用外用钢筋混凝土路保护,套管顶距铁路或公路1.5米以上。1.3.2工艺流程采用了从泵到泵的密闭输送方式,大
18、大节约了能耗,实现全面自动化管理,各站内采用:先炉后泵的工艺大大提高了生产效率,安全系数也得到提高。首站,中间站,以及末站流程概扩为以下几个方面:首站(联合站的外输):正输,反输,站内循环,倒灌计量,收发球,高低压保护。中间站:正输,反输,高低压保护,水力越站,热力越站,全越站。末站:收油进罐,计量,收球,反输;污水流程:1.3.3设备输油泵:全线站内均采用Y型离心泵,单站由三台泵并联,其中一台备用。加热炉:全线站全部采用高效率热煤炉,间接加热,以降低燃料油消耗。油罐:首站及末站储油罐都用5000m3拱顶罐(因为稠油蒸发损耗小,拱顶罐投资小)联合沉降罐采用10000 m3拱顶罐中间事固罐用20
19、0 m3拱顶罐。阀门:全县各站采用自动控制阀组利用计算机监控。自动管理:各站可适当采用自动控制阀组,波动闸阀,手动阀。1.3.4全线方案设计原则立足于国内先进水平和先进设备,尽可能吸收国外的先进计术水平,在必要的情况下,可适当引进一部分国外先进技术设备。原油生产流程倒罐(站内循环流程)加药流程在确保安全输送,又能满足输量的情况下可采用一些先进技术,如“自动监控”等引进先进工艺以求最大工艺效意。尽量用可利用资原,在规化上统筹兼顾,少占耕地,多用荒地。尊守国家法令和法规。注:具体方案选则要通过计算和论证。1.3.5设计规范储油罐:由于稠油蒸发损耗,以减少损失。采用拱顶罐,罐采用系数为0.85则总容
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