循环周期，循环次数和罐容优化设计在线视频

同学们好

本章我们学习顺序输送的内容

本章我们就要学习管道数据输送的工艺特点

顺序输送管道的混油

界面检测与混油处理

以及顺序输送管道运行控制与设计原则

顺序输送顾名思义是在同一条管道内

按一定顺序连续的输送几种油品的方法

也称为交替输送

它的应用范围主要是原油的顺序输送

成品油的顺序输送

以及原油和成品油的顺序输送

其中以成品油的顺序输送最为常见

因为成品油种类多

每种运量不大

若每种油品单独输送

管道多管径小

工程量和投资增大

每吨公里输油成本上升

而顺序输送则只需建一条大口径的管道

经济效益较高

原油对于顺序输送的要求不十分严格

因为原油它不是成品

还需要进炼厂进行炼制

因此允许较多的混油

但是如果是不同的油田或同一油田不同区块

生产的原油

它的组成和物性如果差别比较大的时候

并且不允许混输

那么此时就也需要进行顺序输送

顺序输送管道都有哪些特点呢

首先成品油管道输送的是直接进入市场的

最终产品

对所输产品的质量和各种油品沿途的分输量

均有严格的要求

第二

成品油管道依托市场生存

又能适应市场的变化

第三

成品油管道大多是多分支多出口

以方便管道向沿线及附近的城市供油

有的管道还可能有多个入口

接收多家炼油厂的来油

管道沿线任何一处分输或注入后

其下游流量就发生变化

成品油管道可顺序输送多达几十种油品

其注油和卸油均受货主和市场的限制

运行调度难度大

第四是成品油管道的相邻批次油品之间

必然产生混油

混油段的跟踪和混油的控制

是成品油管道的关键技术

混油处理和贬值是存在经济损失的

第五

与原油管道相比

其首站末站分输站注入站需要的罐容大

数量多

需要有足够容量的油罐进行油品的收发油作业

末站除了油品的收发油作业外

还要考虑油品的调和

混油的储存和处理

最后一个特点是当多种油品在管内运移时

随着不同油品在管内运行长度和位置的变化

管道的运行参数随时间而缓慢变化

上述就是顺序输送管道的6个特点

从6个特点中可以看到

顺序输送管道中

多种油品存在一个排列顺序的问题

油品的排列顺序对混油损失的影响很大

性质相近的油品顺序输送

混油量较小

混油会比较好处理

应尽可能的将密度相近

产生的混油易于处理的油品相邻排列

为什么

将密度相近的油品相邻排列以后

混油相对来说是比较小

这是由于分子结构所决定的

密度相近的两种油品

它的分子间距比较接近

这样产生的分子之间的空隙比较小

如果密度相差比较大

那么分子间距的差异比较大

就容易进入另一种油品的分子间隙当中

使得混油量增大

下面是成品油的排序举例

这个是优质的汽油

普通汽油

航空燃料柴油和轻燃料油的一个组合

我们可以看到轻燃料油是放在中间的

因为它的对品质的要求最高

然后两边是排上柴油

然后再往外是航空煤油普通汽油

优质汽油

是这么一个排列顺序

为什么这么排

因为它们每相邻的两个之间

两种油品之间

它的密度是比较相近的

混油比较少

对于含有可顺序输送原油时的排序

比如可以像这么排

其中也加入柴油作为轻质原油和成品油之间的

一个隔离液

包括煤油也可以作为隔离液

那么从这两个举例就可以看见

成品油管道当中众多油品存在着一个排序

并且还存在着一个循环周期的问题

那么如何进行排序

如何进行循环周期的优化

下面就首先介绍循环周期的概念

如图所示

这是从第一种油品

第二种油品一直到第m种油品

在管道内顺序输送

那么第m组油品前面又是对称的

这是第m-1种油品

一直到第二种油品

第一种油品

这样进行输送

那么从第一种油品一直到这里

大括号所括的这一段我们称之为一个循环

所谓的循环就是油品的预定的排列顺序

循环的周期就是完成一个循环所需的时间

另外还有批次的概念

这个概念刚才提过

但是没有解释

在这里解释一下

与批次相关的概念是批量

所谓的批量就是每一种油品的一次输送量

如图所示的这样的一个循环或者说一个批次

这个里面有m种油品

那它总共的混油界面数有多少

或者说混油段数

我们可以看到从第一种油到第m种油

有m段

有m段的话

它们之间两两之间有一个界面

所以就有m-1个界面

同样这边也有m段

那么也有m-1个界面

所以总共的是两倍的m-1个界面

对于循环的次数和罐容在实际的运行中

是需要进行优化设计的

以达到我们的最优的输送成本

那么在一个循环中

只有第一种油品和第m种油品只输一次

这个我们可以在图上很清晰的看出来

这是一个批次当中只有一个m种油品

和一个第一种油品

其他油品都是分别是对称的

出现了两次

那么每一种油品在一个循环内输送的时间分别

为t1两倍的t2

两倍的t3

一直到tm

那么循环周期就可以根据刚才的概念

把这些输送的时间加起来就是一个循环的周期

可以写成这样的一个式子

中间因为 提取公因数就变成这样

下面就讨论在各种情况下

沿线的罐容应该如何设置

比如说在不输第一种油品的时间内

对于循环周期总的循环周期而言

如果不输第一种油品的时间

那么剩余的时间就是大T减去小t1

小t1是输送第一种油品的时间

在这个时间内

大家要注意的一点是炼厂仍然以输量

比如说我们用这个符号来表示

小q1H向首站输送第一种油品

这个地方是成品油顺序送管道的一个特点

跟我们前面所说的这些管道不太一样

也就是说不输送第一种油品的时候

不代表炼厂

不向管道供油

炼厂仍然在生产油品

仍然源源不断的在向我们管道输送油品

那么这个时候在这个时间段内

由我们的批次所决定的

这段时间内是不能输送第一种油品的

那么这样就有一个问题

炼厂来的油往哪里去

那么这样必须是在首站设置

第一种油品的储罐

把它暂时存储起来

等到要输送第一种油品的t1时间内

再把罐内的存油注入管道进行输送

那么这样需要的储罐的容量至少为多少呢

根据在这个时间段内来的油品的流量

一般在工程上称为输量

那么相乘这是很简单的一个乘完以后就是

第一种油品的体积

所以首战必须设置的关于第一种油品的罐容

至少是这么多

同样对于终点也就是末站

它仍然以流量小q1k向用户供应第一种油品

也就是说在这个时间段内

虽然管道中不输第一种油品

但是作为用户来说

我仍然是需要你提供第一种油品

这时候也会产生这样的一个矛盾

就是供需矛盾

在我需要的时候你管道里面没有

此时又不能向用户断供

那怎么办呢

必须在终点需要设置第一种油品的储罐

这样在这个时间段内

在不输送第一种油品的时间段内

能保证继续向用户供油

供第一种油品

同样我们根据需要供油的流量

以及相应的时间来算出末站

需要设置的第一种油品的储罐容量

至少为这么多

另外还有炼厂仍然向注入站供第一种油品

需要在进油点设置储罐

把炼油厂来的第一种油品储存起来

所以各注入站储存第一种油品的储罐的总容量

应该为这么多

这个原理跟刚才是相似的

这个V1j就是第一个注入站

需设置的第一种油品的储罐容量

s指的是s个注入站

就是管道中间有若干个中间注入站

q1j指的是第j个注入站

第一种油品的单位时间进油量

同样在这个时间段内

管道仍然可能像沿途分输第一种油品

也就是说不仅是管道的末端的用户

在这个时间段内仍然需要第一种油品

而且沿途各个用户也需要这种油品

所以在这个时间段内在沿途仍然要分输

第一种油品

因此需要在分输点也要设置储罐

提前储存

需要分输的油品

那么各分输站储存第一种油品的储罐总容量

仍然是根据前面说的原则来进行计算

根据流量乘以时间

然后再加和

这个第i个分输站需设置的第一种

油品的储罐的容量

把它加和就是总容量

中间有r个分输站

这个是第i个分输站第一种油品的

单位时间的分油量q1i

由第一种油品的分析

我们推广到所有油品

也就是从第2种油品到第m种油品

都可以类似的进行这样的一个计算

列出相应的式子

这样就可以协调各种油品产运销之间的不平衡

输油管道全线需要设置的各种储罐容量

分别为在首站

这是首站需要设置的储罐容量

其中的tp指的是一个循环内

第P种油品的输送时间

对于末站注入站分输站都能列出相应的式子

全线的储罐总容量

就是把刚才首站末站注入站中间站都给它加起来

加起来完了以后进行一个单位换算

这个里面大家可以看到出现了D和Dp

其实D和Dp就是用T和tp换算过来的

也就是把它换算为输油管道每年的工作时间

右边的Dp是每年输送第P种油品的时间

下面这个N是循环的次数

也就是批次

那么建造管理油罐区的费用和混油贬值

它也是有损失的

因为油品混合以后

它的品质会下降

因此它在销售的时候

它是没有纯净的油品的销售价格高的

因此这个地方会产生一定的经济损失

另外建造和管理油罐区也要产生一定的费用

因此这部分费用这个公式进行计算

其中Jz为单位有效储罐的建设费用

E为投资年回收系数

G为单位有效容积储罐的经营费用

V KH为管道终点接收混油的储罐容量

A为每次循环混油的贬值损失

那么总损失费用最小的最优循环次数就可以对

上式进行一个求导

对批次进行求导

求导以后就得到这样的一个式子

这样的一个式子

根据数学里面的极值的原理令它等于0

就可以算出最优循环次数Nop是这个表达式

求得最优循环次数以后

可按照前述各计算公式

依次求得全线需要设置的总罐容

首站终点站进油点和分油点的储罐容量

循环周期

一个循环周期内各种油品的输送时间

和各种油品的输送量

需要注意的是实际上批次也就是循环次数

和罐容优化

是很难用上述公式进行计算的

在首末站应留有一定的备用罐

以备事故时管道正常输油

同时应考虑市场变化对末站罐容的影响

每种油品至少应设置2~3座油罐

可见罐容的优化是比较复杂的问题

上式只是给大家介绍了一个理论上的公式

来帮助大家理解

罐容优化和批次优化是怎么回事

实际解决问题的时候

所用的方法所用的公式比这个要复杂的多

我们会在最优化的相关的知识的学习中去学习

本节课的内容

就到此为止

同学们再见