李 元



润滑油顺序输送工艺研究

李 元

（中国石油管道长春输油气分公司，吉林 长春 130062）

利用同一成品油管道进行润滑油和柴油的顺序输送必然会造成混油，从而影响油品的质量及销售价格。对润滑油和柴油的混油原因进行分析，通过计算实例具体给出了混油量的计算方法，并总结了减少混油量的一般方法。列举了现有混油界面检测的技术，并对其原理及精确度进行进一步说明和对比。

润滑油；顺序输送；混油；检测

成品油顺序输送是一种利用同一条成品油管道，按照合理安排的次序和周期输送几种不同油品的输送方式，也可称为交替输送[1,2]。这种输送方式在降低了管道建设成本的同时，节约了运营资源，提高了管道的使用效率。但在顺序输送管道内两种油品交替时，相邻油品会发生掺混，形成混油区，形成的混油不能作为合格的油品销售，造成一定的经济损失。

1 混油

1.1 混油产生的原因

在油品输送过程中，产生混油的机理根据流态变化也有所不同。油品呈层流流动时，管中心油品的速度远大于流动的平均速度，使得后行油品呈楔形进入前行油品中，在径向扩散的作用下，增大了混油浓度。而油品呈紊流流动时，由于层流底层和缓冲层的存在，在后行油品楔入前行油品后，由于其混油界面速度分布较均匀，而轴向浓度梯度较大，因此，轴向扩散增大了其混油浓度。紊流时产生的混油量小于层流时产生的混油量。对管道顺序输送,为减少形成混油,应尽量使油品保持在紊流流态下被输送[3]。

1.2 混油量的计算方法

成品油顺序输送管道的混油量计算，对于顺序输送管道的优化运行非常重要，这关系到混油切割以及混油的处理方案，以致影响最终油品质量。 当前对油品混油量的计算有两种公式，即理论公式和经验公式[4,5]。理论公式是指认为对流扩散作用是影响混油的最基本因素，为了简化模型，假定只按轴向一维扩散，利用费克扩散定律和质量守恒定律可以得出混油浓度的解析式，从而得出混油长度的计算公式。目前，该模型在紊流范围内有较成熟的计算公式。经验公式中最典型的是Austin－Palfrey公式，而此计算公式对于运行过程中保持流速基本稳定的油品运行比较适用，对于在实际运行过程中经常会发生的管径改变从而导致沿线流速发生剧烈变化的情况，可把不同流速和管径下的混油折算成相同流速和管径下的混油量来进行计算，即采取当量混油长度进行计算[6]。下例是对经验公式的具体说明。

某润滑油顺序输送管道，全线长240 km，首站至中间站规格为φ355.6mm×6.0mm，长130 km，中间站至末站规格为φ377 mm×6.0 mm，长110 km，全线共有3座泵站，输送温度取19.6 ℃，流量为=312 m3/s。

（1）混油的运动粘度

20 ℃时柴油粘度：6.0×10-6m2/s；

27 ℃时柴油粘度：5.0×10-6m2/s；

计算得=0.026

所以柴油的粘度换算公式为：

由上面计算可得润滑油的粘度换算公式为：

由公式（4）

计算混油的运动粘度：

（2）计算管段1的混油长度

雷诺数：

（3）最终混油长度计算

混油输送距离经过1后，形成的混油长度为1；在管段2中雷诺数为Re2时，根据已经计算出的管段1混油长度1，换算成形成长度为1的混油管道的当量长度’，并计算出最终混油长度：

在管段2中的雷洛数：

当量长度：

混油长度：

1.3 减少混油的措施

1.3.1 一般方法[7,8]

（1）有生产中的实际表明，油品在紊流状态下被输送时，混油体积不到管道体积的1%，但在层流状态被输送时，混油体积却可能增大的数百倍。所以应尽量将输送状态控制在紊流。

（2）依据油品的密度和黏度合理安排输送次序，如前行油品柴油的粘度小于后行油品润滑油的粘度可减少混油量。

（3）应尽量简化泵站流程。

（4）在各分油点的出油量未达到罐容量允许的前提下，应尽量使油品的一次输送量最大化。

1.3.2 隔离系统及方法

除一般方法，还可利用隔离系统减少混油。隔离系统可分为机械隔离系统和液体隔离系统[9]。其中机械隔离系统是指橡胶隔离球和皮碗形机械隔离器。在润滑油-柴油顺序输送管道中，由于油品的粘度较小，在隔离物两侧产生的压差较大，会由于渗流作用增大混油量，虽然加大流速会使其前后压差减小，但前行油品通过隔离球向后行油品的泄漏量会急剧增大。液体隔离系统包括液相隔离、双液相隔离以及胶体隔离。对于润滑油-柴油顺序输送，可在它们之间注入与两种油品物化特性相近的第三种成品油或这两种油品的混油。下表1是对几种隔离系统工艺及效果的比较。

表1 不同隔离系统比较

2 混油界面的检测

在成品油管道顺序输送中，及时准确地跟踪管道顺序输送的两种或多种不同油品的混油界面是十分重要的。准确及时检测不同油品的混油界面，就可以对不同的油品实现准确地切割，减少因混油造成的损失，同时也有利于成品油管道的安全输送运行[10]。目前，对于混油界面的检测方法有密度型、电容型、放射型、记号型、光学型以及声波型。密度型检测方法是根据测量到的油品的密度来确定不同种油品的交界面，是一种最早在国内外广泛应用的检测混油界面的方法[11]。电容型检测方法是通过电容电池测量管内依次流过的流动介质的介电强度，根据不同成品油的介电常数不同的原理，确定混油界面。放射型检测方法是通过检测油品中放射强度来判读混油界面。记号型检测有荧光记号法和气体记号法两种，即通过对记号的跟踪检测来确定混油界面。光学型和声波型是利用光和声在不同油品中不同的折射率和传播速度来确定混油界面。这几种检测方法原理不同，所适用的条件也不同，表2是对它们的特点比较。

表2 不同混油界面检测方法的比较

3 结论

对于润滑油的顺序输送，其混油程度受流态影响，其混油量可根据经验公式求出。对于混油，可采取一般方式和隔离系统的应用来将其降低到理想程度。混油界面的检测直接关系到混油切割的效果，因此，可利用密度型、电容型、放射型、记号型和荧光型等检测方式来对其进行检测，可根据这几种方法的优缺点根据情况对其进行选择。

［1］景建庄.国内外成品油管道顺序输送研究(一)[J].管道技术与设备,1995(5): 34-36.

［2］吕静.顺序输送系统模拟与分析[D].南充:西南石油学院,2002.

［3］王岳,刘忠义.油品顺序输送管道混油浓度的数值计算[J].石油化工高等学校学报, 1998,11(1): 64-66.

［4］苗承武.输油管道设计和管理[M].北京:石油工业出版社,2001.

［5］陈庆勋.成品油顺序输送分输和变管径混油量的计算[J].油气储运,1999,18(1)：7-8.

［6］张其敏，陈宁.成品油顺序输送管道优化设计[J].油气储运，2004，22(03):5-7.

［7］李勇.管道顺序输送多种原油的研究[J].专业运输, 2003(12): 46-47.

［8］赵莉.顺序输送中混油量的影响因素及混油的处理[J].江汉石油职工大学报,2003,16(3):56-57.

［9］ 曾多礼,邓松圣,刘玲莉.成品油管道输送技术[M].北 京:石油工业出版社,2002.

［10］景建庄.国内外成品油管道顺序输送研究(二)[J].管道技术与设备,1995，1(6): 39-41.

［11］于涛，于瑶，魏亮.成品油管道界面检测及混油量控制研究[J].油气储运，2013,31(5):5-8.

The Research of Lubricating Oil Order Delivery Technology

（Petrochina Pipleline Changchun Company, Jilin Changchun 130062，China）

The transportation of lubricating oil and diesel with a same pipeline is bound to cause blended oil，which in turn affect the quality and sales price of refined petroleum.Analysis the reasons for causing blended oil of the two different densities,concrete calculating examples is given to explain the calculation method of mixed oil quantity,and sums up the the general method and using the method of isolation system to reduce the amount of blended oil.Lists the existing mix oil interface detection technology, and its principle and accuracy for further description and comparison.

Lubricating oil; Order delivery; Blended oil; Detection

TE 832

A

1671-0460（2014）06-1076-03

2014-04-17

李元（1981-），男，吉林长春人，助理工程师，研究方向：从事油气储运方面的技术工作。E-mail：liyuan20010809@163.com。