含蜡热油管道结蜡区平均蜡层厚度计算.docxVIP

含蜡热油管道结蜡区平均蜡层厚度计算左 含蜡热油管道结蜡区平均蜡层厚度计算 左 果1 梁光川1佘煜辰2蒲鹤3 (西南石油大学石油与天然气工程学院 四川 成都 610500)1 (中国石油工程设计公司西南分公司 四川 成都 610000)2 (国家安全生产监督管理总局化学品登记中心 山东 青岛 266000)3 摘要工程上对于输油管线蜡沉积厚度的理论计算多采用压降反算法。在站间含蜡热油管道实际运行过程中，其沿线 油温会不断降低，这样一方面会导致油流温度在低于析蜡点后管壁开始结蜡，管道的有效流通面积和传热系数均会随蜡 层厚度的增加而不断减小；另一方面油品的比热容、密度和粘度等物性参数以及流体的摩阻特性都会沿线发生改变。综 合以上因素，同时考虑沿程摩擦热的影响，改进了加热站间管道压降反算蜡层厚度的方法，即结蜡区平均蜡层厚度计算 法。该方法与水力学平均蜡层厚度计算法相比，更能体现站间管道的实际结蜡情况，为含蜡热油管道清、防蜡工艺的选择 和评价提供一定的理论支撑。 关键词蜡沉积厚度压降反算法含蜡热油析蜡点结蜡区 中图分类号TE832 文献标识码B 文章编号141 030—71 00 求取理论管壁蜡沉积厚度，对于含蜡原油热输管道 K棚(二瓦)dl=-Gc(T)dngGi(r)dl (1) 来说，具有非常重要的意义【I】。对于蜡沉积厚度的求取， 式中。K为管道总传热系数，w／(m2·℃)；D为管道内径， 目前主要有两类方法，第一类是应用蜡沉积速率模型求 m；c(T)为输油温度下油品的比热容，J／(蝇·cC)；G为油品 取，!(IBurger模型Ⅲ、Hsu蜡沉积放大模型【31、黄启玉等经 的质量流量，kg／s；To为埋地管道中心埋深处自然地温，cc； 验模型H和Hernandez等提出的新型蜡沉积模型口1；第二类 i(T)为油流水力坡降(含蜡热油物性参数随油温而变化， 方法是根据管道压降反算结蜡厚度№。81。由于第一类方法在 其水力坡降可表示为温度的函数)，m／m；g为重力加速 使用中有很多局限性，如沉积物含蜡率的求取、实验环道 度，m／s2。 的流速和流态很难实现与实际管道相同、很多与原油有关 依据含蜡原油比热容随温度的变化趋势，可将油品比 的经验参数需实验确定。而在工程中，往往不具备以上实 热容按析蜡温度曩。和最大比热容温度正。。。分成3个区间进 验条件或实验所需时间，因此更多采用的是第二类方法， 行计算，llr一r=l区、正 ≤Kll区和rL。。。区。对于一般 从而快速有效地确定含蜡原油管道的理论清管周期及其 的含蜡原油加热输送管道，进站油温不会低于r 1¨01。因 管道修复开挖暴露长度。由于管道沿线的结蜡分布不均匀 此，当丁≥正。时，沿程温降的微分方程(1)可表示为： 管道的结蜡严重程度，同时忽视了结蜡严重区段的隐患【9】。 1l=一丽面G(1l=一—1===—————————————————————一』‘√Z5【舳(r一％)一gGf(r)】6汪87+丽3．39 d1丁 c2) 性，根据站问压降反算得到的水力学平均蜡层厚度夸大了 (2) d驴l一蔷篇d～lKr。D(T，=一：—————二_————————————二．_ 基于此点，本文提出了压降反算蜡层厚度的改进方法，即 当R正。时，沿程温降的微分方程(1)又可表示为： 结蜡区平均蜡层厚度计算法。 一、含蜡热油站间管道摩阻计算 (3)¨J 站间含蜡热油管道的摩阻计算以热力计算为基础，在 一磊)一 gGi(T) I l 站间输油稳定工况下，d，微元管段的油温为L其能量平衡 式中：以51为油品在15。C的相对密度；A为常数，随原油种类 式为‘”： 不同而不同，J／(kg·℃)；，z为常数，随原油种类不同而不 办公自动化杂志‘401‘ 表1 表1 油品在各区间的水力坡降与比热容关系表达式 流型 流态 水力坡降f(D 比热容c(T1 层流 f-4．15尘 D4 牛顿流体 水力光滑区 f-。．。24 6可Q1．75V0．25 仁赤溉∥ (71L) 混合摩擦区 f=。．。8。2d—Q可i．S77v而。广a23口：1。”：，‘寺“z， (其中e为管壁绝对当量粗糙度) 层流 4KIIu‘+，1)]Pg c=4186一Ae“(Rtl) l”岳 假塑性体 (T≤L) m州等U 紊流 古=等培p(1书净 同，1／℃。 体稠度系数，Pa．s“；以’为幂律流体的流变指数；v。为管输 热油管道沿线d，段内的摩阻损失为： 介质的平均流速，m／s。 dhf_f(T)dl (4) 在原油呈现假塑性的温度范围内，K’、，l与温度r的关 式中，．iz沩管道的沿程摩阻损失，m。 系一般可表示为m1： 含蜡原油加热输送时，基于油品比热容c(丁)和水力坡