Определение объема смеси при последовательной перекачке партий нефти и нефтепродуктов

13.1 При последовательной перекачке нефти и нефтепродуктов прямым контактированием в местах контакта образуется смесь исходных продуктов. В данном разделе излагается методика расчета объема полученной смеси продуктов.

13.2 Под областью смеси нефтепродуктов понимают область, расположенную между последовательно движущимися нефтепродуктами, в которой концентрация (процентное содержание) каждого из них меняется от 0,01 (1 %) до 0,99 (99 %). Под объемом смеси понимают объем области смеси в указанных пределах концентраций.

13.3 Поскольку объем образующейся смеси при ламинарном режиме течения жидкости в несколько раз превышает объем транспортирующего трубопровода, последовательную перекачку прямым контактированием проводят исключительно в турбулентном режиме.

13.4 Для приближенных расчетов применяется оценка в соответствии с [12], основанная на экспериментальных данных по объему образующейся при транспортировке смеси (V_c), справедливая для чисел Рейнольдса Re > 10000:

, (13.1)

где: k_L – коэффициент пропорциональности длине трубопровода, k_L = 0,005 - 0,01;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

L – длина трубопровода, м.

13.5 Последовательная перекачка нефтепродуктов прямым контактированием регламентируется [13].

13.6 Объем смеси V_c, образующейся в каждом контакте партий нефтепродуктов при последовательной перекачке по трубопроводу протяженностью L и постоянным внутренним диаметромd в безостановочном режиме (без учета первичной технологической смеси), рассчитывается по формуле:

, (13.2)

где: d – внутренний диаметр трубопровода, м;

L – длина трубопровода, м;

 

13.7 Коэффициенты гидравлического сопротивления λ₁, λ₂ вычисляются по параметрам контактирующих нефтепродуктов для заданной скорости транспортировки по формуле:

, (13.3)

где: Δ – абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубопровода, как правило, в интервале 0,00025-0,00050 м, (для изношенных труб – до 0,00070 м), м;

Re – число Рейнольдса, определяемое по формуле 6.24.

13.8 Объем смеси в трубопроводе, состоящем из сегментов труб с разными диаметрами, вычисляется по формуле:

, (13.4)

где: V_c1, V_c2,…,V_cn – объемы смеси, рассчитанные по формуле 13.1 для каждого из сегментов трубопровода с постоянным диаметром трубы, м³;

n – количество сегментов труб.

13.9 Для уменьшения смесеобразования при транспортировке нефтепродуктов методом последовательной перекачки прямым контактированием необходимо вести ее с максимально высокими скоростями, т.е. в условиях развитого турбулентного режима (числа Рейнольдса Re должны быть порядка 25000 и больше). С целью уменьшения смесеобразования рекомендуется устанавливать режим перекачки нефтепродуктов со скоростью потока не менее 0,75 м/с в безостановочном режиме.

13.10 Переход от закачки в трубопровод одного нефтепродукта к закачке другого осуществляется в безостановочном режиме путем подключения резервуара с другим нефтепродуктом и отключения первого при минимальном времени переключения. При этом в начале трубопровода образуется первичная технологическая смесь.Объем первичной технологической смеси на каждой перекачивающей станции определяется опытным путем.

13.11 Объем смеси , образующейся в трубопроводе с учетом объема первичной технологической смеси, рассчитывается по формуле:

, (13.5)

где: V_c0 – объем первичной технологической смеси, м³.

Пример расчета № 1

Определить объем смеси, образующейся в зоне контакта автомобильного бензина А-76 и дизельного топлива Л-40.

Исходные данные

Плотность бензина: ρ₁ = 738 кг/м³;

Кинематическая вязкость бензина: n = 0,6×10^-6 м²/с;

Плотность дизельного топлива: ρ₂ = 840 кг/м³;

Кинематическая вязкость дизельного топлива: n = 9,0×10^-6 м²/с;

Внутренний диаметр трубопровода: d = 514 мм = 0,514 м;

Длина трубопровода: L = 700 км;

Шероховатость внутренних стенок трубопровода: Δ = 0,25 мм;

Производительность перекачки: Q = 1100 м³/ч = 0,306 м³/с.

Расчет

1) Скорость движения потока составляет:

м/с

2) Число Рейнольдса при заданных условиях перекачки для бензина составляет:

3) Число Рейнольдса при заданных условиях перекачки для дизельного топлива составляет:

4) Коэффициент гидравлического сопротивления при заданных условиях перекачки для бензина составляет по формуле (13.3):

5) Коэффициент гидравлического сопротивления при заданных условиях перекачки для дизельного топлива составляет (по формуле 13.3):

 

6) Объем смеси в области контакта жидкостей по формуле (13.2) составит:

13.12 В пунктах приема - сдачи нефтепродуктов происходит равномерное распределение (раскладка) смеси по исходным нефтепродуктам исходя из имеющихся ресурсов нефтепродуктов и запаса их качества. Достаточность ресурсов нефтепродуктов, предназначенных для раскладки в них смеси, определяются объемами партий нефтепродуктов, которые транспортируют по трубопроводу.

13.13 Расчет минимально допустимых объемов партий нефтепродуктов осуществляется на основе значений предельно допустимых концентраций одного нефтепродукта в другом, величины объема образующейся смеси, а также фактического запаса качества по определенным показателям.

13.14 Предельно допустимая концентрация (%) дизельного топлива в бензине может быть рассчитана по формуле:

%, (13.6)

где: температура конца кипения бензина по нормативу (⁰С);

фактическая температура конца кипения бензина данной партии (⁰С);

- плотность дизельного топлива (кг/м³).

Необходимо, чтобы выполнялось условие < , поскольку следует учитывать, что примесь дизельного топлива в бензине повышает температуру конца кипения последнего.

Разность , стоящая в числителе дроби, называется запасом качества бензина по температуре конца кипения.

Пример расчета № 2

Определить предельно допустимую концентрацию дизельного топлива = 830 кг/м³ в бензине (зимнем), если температура конца его кипения по ГОСТ =195 ⁰С, а фактическая - =188 ⁰С, т.е. запас качества составляет 7⁰С.

Расчет

По формуле (13.6) находим:

%

13.15 Предельно допустимая концентрация (%) бензина в дизельном топливе может быть рассчитана по формуле:

 

(13.7)

где: температура вспышки дизельного топлива по нормативу, (⁰С);

фактическая температура вспышки дизельного топлива (⁰С).

Необходимо, чтобы выполнялось условие > , поскольку следует учитывать, что примесь бензина в дизельном топливе снижает температуру вспышки последнего.

Разность температур () называется запасом качества дизельного топлива по температуре вспышки.

Значения предельно допустимых концентраций дизельных топлив в автомобильных бензинах и автомобильных бензинов в дизельных топливах, рассчитанные по формулам (13.6) и (13.7) в зависимости от запаса качества нефтепродуктов, приведены в таблицах 13.1 и 13.2.

Пример расчета № 3

Пример расчета № 3

Определить предельно допустимую концентрацию бензина в дизельном топливе, если температура его вспышки по ГОСТ =62 ⁰С, а фактическая - =69 ⁰С, т.е. запас качества составляет 7 ⁰С.

Расчет

По формуле (13.7) находим:

%

Таблица 13.1 - Средние значения допустимых концентраций дизельного топлива в автобензинах, %

Запас качества, °С	Допустимое содержание, %
	0,06
	0,12
	0,18
	0,24
	0,30
	0,36
	0,42
	0,48
	0,54
	0,60

 

 

Таблица 13.2. - Средние значения допустимых концентраций автобензинов в дизельных топливах, %

Наименование нефтепродукта	Запас качества, °С
Дизельное топливо летнее (л)	0,03	0,08	0,12	0,16	0,20	0,23	0,27	0,30	0,34	0,37
Дизельное топливо экологически чистое (ДЛЭЧ), дизельное топливо экспортное летнее	0,04	0,08	0,12	0,15	0,19	0,22	0,26	0,29	0,32	0,36
Дизельное топливо утяжеленного фракционного состава (уфс)	0,06	0,12	0,19	0,25	0,30	0,36	0,41	0,46	0,52	0,56
Дизельное топливо зимнее (з)	0,07	0,15	0,21	0,29	0,36	0,41	0,47	0,56	0,59	0,74

 

13.16 Минимально необходимые объемы (м³) партий бензина и (м³) дизельного топлива, необходимые для равномерного распределения (раскладки) всего объема смеси, образующейся в зонах контакта партий, по этим партиям рассчитываются по формулам:

, (13.8)

, (13.9)

 

где: n-коэффициент запаса, учитывающий возможное увеличение объема смеси за счет вынужденных остановок трубопровода, или изменения режимов перекачки; n@ 1,1 - 1,2 (этот коэффициент уточняется по результатам эксплуатации нефтепродуктопровода).

13.17 Партии разноименных нефтепродуктов (автобензинов и дизельных топлив) следует закладывать с максимальным запасом качества:

- по температуре конца кипения бензина - не менее 10° С;

- по температуре вспышки дизельного топлива - не менее 10°С.

13.18 Запас качества нефтепродуктов необходимо оговаривать в договорах на транспортировку нефтепродуктов. Нефтепродукты без запаса качества откачиваются сверх наименьших объемов партий, в серединах партий.

13.19 Для осуществления контроля за перекачкой и приемом нефтепродуктов необходимо обеспечивать разницу по плотности закачиваемых нефтепродуктов не менее 10 кг/м³.

13.20 При последовательной перекачке бензинов различных марок допустимая концентрация θ_1/2 одного из них в другом может быть рассчитана по предельно допустимому отклонению DО октанового числа смеси от номинального по формуле:

.100 %, (13.10)

 

где О₁ и О₂ – октановые числа первого и второго бензина, соответственно.

Пример расчета № 4

Определить предельно допустимую концентрацию автомобильного бензина А 76 (октановое число О₁=76) в автомобильном бензине Аи-92 (октановое число О₂=87) такую, чтобы отклонение октанового числа не превысило 0,6.

Расчет

По формуле (13.10) находим:

%

 

13.21 В соответствии с [21] минимально допустимый объем V₂ партии высокооктанового бензина (индекс 2) для перекачки в контакте с низкооктановым бензином (индекс 1) определяется по формуле:

, (13.11)

 

где: коэффициент запаса,

- объем смеси с учетом первичной технологической смеси, определенный по формуле (13.5);

q_1/2 – допустимая концентрация низкооктанового бензина в высокооктановом, определенная по формуле (13.10)

13.22 При последовательной перекачке топлива для реактивных двигателей в контакте с партиями дизельного топлива или бензина вся образовавшаяся смесь раскладывается только в дизельном топливе или неэтилированном бензине, соответственно. Сброс смеси в резервуары с топливом для реактивных двигателей запрещается.

13.23 При последовательной перекачке нефтепродуктов с различным содержанием серы (двух сортов дизельного топлива или бензина и дизельного топлива) предельно допустимая концентрация θ_2/1 одного из них в другом рассчитывается по допустимому отклонению DS содержания серы в смеси по формуле:

 

×100, (13.12)

 

где S₁ – содержание серы в нефтепродукте с меньшим содержанием серы (%);

S₂ – содержание серы в нефтепродукте с большим содержанием серы (%).

Пример расчета № 5

Определить предельно допустимую концентрацию дизельного топлива с содержанием серы 0,2 % в дизельном топливе с содержанием серы 0,005 %, исходя из условия, чтобы содержание серы в последнем изменилось не более, чем на 0,0005 %.

Расчет

По формуле (13.12) находим:

 

%

 

Пример расчета № 6

Определить предельно допустимую концентрацию дизельного топлива с содержанием серы 0,005 % в дизельном топливе с содержанием серы 0,001 %, исходя из условия, чтобы содержание серы в последнем изменилось не более, чем на 0,0003 %.

Расчет

По формуле (13.12) находим:

 

%

 

13.24 Минимально необходимый объем V₁ партии нефтепродукта с меньшим содержанием серы S₁ для перекачки в контакте с нефтепродуктом с большим содержанием серы S₂, определяется по формуле:

, (13.13)

где: n - коэффициент запаса, определенный выше (п. 13.16);

- объем смеси с учетом первичной технологической смеси, определенный по формуле 13.5;

q_2/1 – предельно допустимая концентрация высокосернистого нефтепродукта (с содержанием серы S₂) в низкосернистом (с содержанием серы S₁), определенная по формуле (13.12).

Пример расчета № 7

Определить минимально допустимый объем партии дизельного топлива с содержанием серы 0,005 % при его последовательной перекачке с дизельным топливом с содержанием серы 0,2 % при допустимом отклонении содержания серы в низкосернистом топливе в 0,0005 %. Объем образующейся при этом смеси (с учетом первичной) равен 530 м³.

Расчет

Предельно допустимая концентрация высокосернистого дизельного топлива, определенная в примере 1 п. 6.29, составляет 0,2564 %. Тогда по формуле (13.13) минимально допустимый объем партии дизельного топлива с содержанием серы 0,005 % составит:

м³

Тепловые расчеты