CC BY
49УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ МНПП «ПЕРМЬ-АНДРЕЕВКА» ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ПЕРЕКАЧКЕ
НЕФТЕПРОДУКТОВ
INCREASE IN PERMISSIBILITY OF MNPP "PERM-ANDREYEVKA" AT SEQUENTIAL PUMPING OF OIL PRODUCTS
УДК 621.65.053 DOI: 10.24411/2658-4964-2020-10037 Аграфенин Дмитрий Александрович, Магистрант 2 курс, Нефтетехнологический факультет, Самарский государственный технический университет Россия, г. Самара
Афиногентов Александр Александрович, Научный руководитель, к.т.н., доцент кафедры «Трубопроводный транспорт» Самарский государственный технический университет Россия, г. Самара Agrafenin Dmitriy Aleksandrovich tare9613@gmail.com Afinogentov Aleksandr Aleksandrovich tare9613@gmail.com
Аннотация
Разработка темы связана с необходимостью увеличения пропускной способности продуктопровода при последовательной перекачке трех нефтепродуктов с применением противотурбулентной присадки и перекачке на два отдельных конечных пункта.
Рассмотрены варианты регулирования давления на выходе НПС при последовательной перекачке бензина и дизельного топлива по трубопроводу, с использованием частотно-регулируемого привода (ЧРП) насосных агрегатов, а также с применением противотурбулентной присадки (ПТП), для оценки возможности увеличения объемов перекачки без повышения давления на выходе перекачивающей станции. Обоснована возможность увеличения пропускной способности трубопровода в 2 раза при последовательной перекачке партий нефтепродукта.
Abstract
The development of the topic is related to the need to increase the throughput of the product pipeline during the sequential pumping of three petroleum products using an anti-turbulent additive and pumping to two separate end points.
Options for controlling the pressure at the pump station outlet for sequential pumping of gasoline and diesel fuel through a pipeline, using a frequency-controlled
drive of pumping units, and also using an anti-turbulent additive, to assess the possibility of increasing the pumping volume without increasing the pressure at the outlet of the pumping station, are considered. The possibility of increasing the throughput of the pipeline during the sequential pumping of batches of oil product is substantiated.
Ключевые слова: Магистральный трубопровод нефтеперекачивающая станция, противотурбулентная присадка, производительность, насосный агрегат.
Key words: Trunk pipeline, pump station, anti-turbulent additive, capacity, pumping unit
Описание МНПП и условия задачи
Реконструкцией магистрального нефтепродуктопровода (МНПП) предусмотрено увеличение пропускной способности с 2,3 млн. тонн в год до 4,7 млн. тонн в год с учетом последовательной перекачки дизельного топлива (ДТ) и автобензина (АБ). Протяжённость МНПП 333 км, условный диаметр- DN350. Максимальная партия АБ рассчитана из объема резервуарного парка под прием автобензинов на конечном пункте и равна 14000 тонн.
Рассмотрены были варианты строительства двух промежуточных станций, но для снижения капитальных затрат было принято решение увеличение пропускной способности МНПП реализовать строительством одной промежуточной станции (1111С) на 160 км трубопровода и вводом противотурбулентной присадки на головной и промежуточной станции. Исходные данные для расчета: Плотность и вязкость перекачиваемых продуктов: Дизельное топливо - р= 845 кг/м3; v=7,0 сСт, Автобензин - р= 735 кг/м3; v=0,66 сСт. Рабочее давление МНПП - 64 кгс/см2;
Давление на выходе ПС с учетом не превышения максимального рабочего давления на линейной части МНПП - 62 кгс/см2. Давление на конечном пункте - 6,5 кгс/м2.
По условиям задания, противотурбулентной присадкой обрабатывается только ДТ. Максимальная эффективность присадки - 70%. Гидравлический расчет
Гидравлическими расчетами было определено, что расход при перекачке дизельного топлива для обеспечения перекачки всего объема нефтепродуктов с учетом последовательной перекачки и ввода ПТП только в ДТ - 770 м3/ч. Во время транспортировки партии АБ - 478 м3/ч.
Однако при формировании карты режимов возникла необходимость дросселирования на ГПС и ППС. Так как в ряде случаев рабочие давления при последовательной перекачке превышали допустимые и возникала необходимость остановки промежуточной станции.
Требование по исключению дросселирования при последовательной перекачке определяет необходимость выбора напорно-расходных характеристик роторов магистральных насосов таким образом, чтобы при любом положении партий продуктов в трубопроводе, рабочее давление на выходе ПС не превышало максимально допустимого. Однако максимальное значение давления на выходе ПС достигается только при одном фиксированном положении партий в трубопроводе (например, когда по трубопроводу проводится перекачка только одного продукта с наибольшей плотностью и вязкостью), а для других положений партий продуктов в трубопроводе давление на выходе ПС будет меньше максимального значения, что приводит к снижению возможных объемов перекачки. Таким образом, требование по исключению дросселирования приводит к недоиспользованию возможностей линейной части трубопровода, снижению пропускной способности трубопровода.
Исходя из вышеизложенного, насосные агрегаты, установленные на ГПС и ППС НМ 500-800 оборудованы электродвигателями с ЧРП. Противотурбулентная присадка
Противотурбулентная присадка FLO MXC не оказывает негативного влияния на качество и свойства обрабатываемых нефтей/нефтепродуктов. Этот продукт не деградирует в процессе нормального течения по трубопроводу. Однако, при прохождении через магистральные насосы или другие области высокой степени сдвига, присадка может разрушаться на отдельные фрагменты с меньшим молекулярным весом.
Режимы работы МНПП
Основной режим работы - весь трубопровод заполнен дизельным топливом. На ГПС и ППС вводится противотурбулентная присадка FLO MXC концентрацией 14 и 16 г/т соответственно. В работе по 2 соединенных параллельно магистральных насоса НМ 500-800. Количество рабочих колес в насосном агрегате НМ 500-800, установленных на ГПС - 5 шт, на ППС-4 шт. Производительность МНПП - 770 м3/ч. Распределение давления по МНПП представлено на рисунке 1.
Рис. 1 - Режим работы № 1
В соответствии с исходными данными противотурбулентной присадкой обрабатывается только дизельное топливо. После закачки всей партии автобензина в количестве 14 000 тонн зона контакта АБ/ДТ будет располагаться на 188 км. На участке МНПП 188 км - 333 км находится ПТП с концентрацией 16 г/т. В работе по одному магистральному насосу НМ 500-800 на ГПС и ППС. Производительность МНПП - 496 м3/ч. Распределение давления по МНПП представлено на рисунке 2.
Рис. 2- Режим работы № 2
Если после закачки партии автобензина начать обработку дизельного топлива с концентрацией ПТП 14 г/т, то есть такой как на основном режиме, то в процессе вытеснения автобензина дизельным топливом гидравлические потери на участке 0 км - «зона контакта ДТ/АБ» будут минимальные, и это приведет к повышению давления на входе 1111С, при этом возможно превышение допустимого давления на узле фильтров-грязеуловителей. Также негативным моментом можно считать большое, до 58% от номинального, регулирование дифференциального напора насосных агрегатов. Производительность при данном режиме будет снижаться по мере вытеснения дизельного топлива на участке «1111С - Конечный пункт» до 478 м3/ч. Распределение давления по МНПП представлено на рисунке 3.
Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей №7/2020
Рис. 3- Режим работы № 3
Как решение вышеперечисленных отрицательных факторов возможна остановка насосных агрегатов на ППС. Производительность при таком режиме работы МНПП - 407 м3/ч. Но данное решение также имеет отрицательные стороны, а именно, приводит к снижению пропускной способности МНПП в целом, и как следствие, невыполнения плана перекачки или снижение выручки за транспортировку нефтепродуктов. Распределение давления по МНПП представлено на рисунке 4.
Рис. 4- Режим работы №4
........1........1...... ________!_________1 Аг Л
к \
1 1
—____
62 игс.'см2 ........:
| | ........I........1........1........
1
; ; !
:
1 к ! : : , м2:
А 1 б.Екгас
о I » V 1 1 '1м
ч- ^ Л ы к .. ^
! : :
0 10 М 30 40 Ь0 60 70 ВО Н 1» НО 120 130 140 1М 160 1/0 180 190 гоо 210 220 230 240 260 260 2Г0 280 290 ЗМ 310 320
тс ппс 1Ю«м
О Ц>-
В качестве решения, позволяющего устранить негативные факторы, описанные выше, предлагается вводить ПТП во время вытеснения
автобензинов начинать со сниженной концентрации присадки. Путем подбора различных концентраций было определена наиболее оптимальная, для данного МНПП, концентрация ПТП FLO MXC - 5 г/т. (концентрация может меняться в зависимости от марки присадки и для уточнения требуется проведение натурных испытаний).
Распределение давления по МНПП представлено на рисунке 5.
Рис. 5- Режим работы № 5
Диаграмма изменения давления и расхода во время цикла «закачка партии АБ - прокачка партии АБ - вытеснение партии АБ» представлены на рисунке 6.
Рис. 6- Изменения параметров режима работы МНПП
По данной диаграмме видно, что минимальный расход при такой схеме ввода ПТП не снижается ниже 478 м3/ч, что обеспечивает требуемую производительность МНПП, при этом, давление на входе ППС не превышает нормативные значения для оборудования, Р№,0. Заключение
Таким образом, выполненные расчеты показали, что при последовательной перекачке нефтепродуктов и вводе ПТП только в один нефтепродукт, возможна ситуация, когда во время вытеснения одного продукта другим происходит превышения максимально-допустимого давления на входе промежуточной ПС. Во избежание этого, необходимо на НПС вводить ПТП с концентрацией меньшей, чем на «основном» режиме перекачки.
Определено влияние на пропускную способность трубопровода системы регулирования давления на выходе перекачивающей станции с применением частотно-регулируемого привода магистральных насосов.
Обоснована возможность увеличения пропускной способности трубопровода в 2 раза при последовательной перекачке партий нефтепродукта.
Использованные источники:
1. РД-75.180.00-КТН-255-14 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Методика расчета нестационарных технологических режимов работы магистральных трубопроводов.
2. РД-91.200.00-КТН-175-13 Нефтеперекачивающие станции. Нормы проектирования.
3. 0ТТ-23.040.00-КТН-145-13 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Присадки противотурбулентные. Общие технические требования.
4. Агапкин В.М., Кривошеий Б.Л., Юфин В.А. Тепловой и гидравлический расчеты трубопроводов для нефти и нефтепродуктов.- М: Недра, 1 981.256 с.
5. Вайншток С.М. Трубопроводный транспорт нефти, том-1. - М.: Недра, 2002 г.
6. Лурье М.В., Марон В.И., Мацкин Л.А. и др. Оптимизация последовательной перекачки нефтепродуктов. - М.: Недра, 1979.- 256 с.
Used sources:
1. RD-75.180.00-KTN-255-14 Main pipeline transport of oil and oil products. Methodology for calculating non-stationary technological modes of operation of trunk pipelines.
2. RD-91.200.00-KTN-175-13 Oil pumping stations. Design Standards.
3. OTT-23.040.00-KTN-145-13 Trunk pipeline transport of oil and oil products. Additives are anti-turbulent. General technical requirements.
4. Agapkin V.M., Krivoshey B.L., Yufin V.A. Thermal and hydraulic calculations of pipelines for oil and oil products .- M: Nedra, 1 981.-256 s.
5. Vainshtok S.M. Pipeline transport of oil, volume-1. - M .: Nedra, 2002.
6. Lurie M.V., Maron V.I., Matskin L.A. and others. Optimization of sequential pumping of petroleum products. - M .: Nedra, 1979.- 256 s.
