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油气储运毕业设计-油田地面工程联合站设计

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油气 储运 毕业设计 油田 地面 工程 联合 设计
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中国石油大学(华东)毕业设计(论文)合站设计学生姓名: 学 号:03122623专业班级:油气储运工程 03指导教师:王海琴2007 年 6 月 20 日中国石油大学( 华东)毕业设计(论文)摘要合站设计是以储运教研室下达的任务书为依据的。合站位于山东省境内某干道一侧,该联合站坐北朝南,东西长 350 ,南北宽 250m,黄海)。00 万吨。站外来油经三相分离器、原油缓冲罐、循环泵、电脱水器、加热炉、原油稳定塔、外输泵之后外输。根据实际以及总平面布置原则,设计总平面布置,站内设有原油罐区、原油稳定区、工艺区、加热区、污水处理区、预留区、消防区、变配电区、行政管理区等,画出了总平面布置图。根据流程设计原则,设计联合站的基本流程,共有两种基本流程,并画出了工艺流程图。在设备和管线选择后,进行了基础参数和热力、水力计算和设计了泵房安装图,并校核了所有设备。关键词:联合站;平面布置;工艺流程;泵房安装中国石油大学( 华东)毕业设计(论文)of G is on of G is on to to is 50m, to is 50m. is it in in 000 of to in as I of of on of I of 华东)毕业设计(论文)目 录第 1 章 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1第 2 章 合站设计说明 ....................................... 设计概述 .................................................G 联合站的主要工作任务 ............................... 设计原始数据 ............................................. 站址选择及总平面布置 .....................................址的选择 ...........................................平面布置 ...........................................区布置及设施 .......................................地利用及绿化考虑 ...................................合站设备的选择及参数的确定 ......................... 工艺流程设计 .............................................程设计原则 .........................................站工艺流程 .........................................区工艺管线的布置及敷设方法考虑 ..................... 章 合站计算说明 ....................................... 有关基础参数的确定 ....................................... 计规模 ............................................. 主要设备的选择与校核 ....................................相分离 器的选取与校核 ..............................油缓冲罐的计算 ....................................脱水器的计算与较核 ................................华东)毕业设计(论文) 热 炉 的 选 取 ........................................ 罐 的 选 取 .......................................... 输 泵 的 选 取 ........................................环泵的选取 ........................................ 管线的计算及泵的校核 .................................... 外 来 油 到 三 相 分 离 器 之 间 的 管 路 计 算 ...................相分离器到缓冲罐输油管线的计算 ....................冲罐到循环泵之间管线的计算 ........................环泵到电脱水器之间管线的计算 ......................脱水器到加热炉之间管线的计算 ......................热炉到稳定区之间管线的计算 ........................定区到外输泵之间管路的计算 ........................故罐到循环泵之间管线的计算 ........................的校核 ........................................... 章 结 论 ..................................................谢 ............................................................................................................. 章 前 言就目前来说,随着各大油田的含水率成逐年上升,以及各大油田对石油伴生气利用的增多,联合站的作用也越来越大,联合站的设计工作就变得更为重要。同时随着石油、石油产品价格的上涨以及石油资源的减少,联合站的设计应该从节约能源,减少成本等方面来考虑,从而能以最少的投入来创造更多的财富。联合站就是把分散的原油集中、处理使之成为油田合格产品的过程,是油田生产的必要环节之一。联合站设计是油气集输工艺设计的重要组成部分,为使其最大限度地满足油田开发和油气开采的要求,需要做到经济合理、技术先进、生产安全可靠,保证为国家生产符合数量和质量要求的合格油田产品。本设计充分考虑联合站设计工程中可能存在的一些问题,通过大量的计算以及校验,最终制定了 合站的设计方案。合站设计说明2第 2 章 计概述联合站设计是油气集输工艺设计的重要组成部分,为了使其最大限度地满足油田开发和油气开采的要求,设计时应该做到技术先进,经济合理,生产安全可靠,保证为国家生产符合质量要求的合格油田产品。G 联合站的主要工作任务(1)接收接转站输来的气液混合物;(2)进行油、气、水三相分离;(3)对原油进行脱水、稳定;(4)净化原油外输;(5)含油污水处理;(6)污水回收,回注。计原始数据根据储运教研室给定的设计任务书进行设计。址选择及总平面布置 [1][3]址的选择根据油田总规划,合站位于山东省境内某干道一侧,已建接转站。该地区地势平坦开阔,土质为亚粘土,满足选择站 平面布置原则1、总平面图上应有建北方向,各区块布置时应考虑风频和风向。2、考虑场地原始高程变化,一般罐区应设在地势高出的地方,并且在全年最小风频方向的上风向。3、布置时应考虑流程,使有其加工流程简短,节省建设和经营费用。合站设计说明34、罐区和泵房应相邻,使泵的吸入管线尽可能短,避免泵抽空。5、设计时应避免外来人员经过油气加工区。6、各个区块之间应满足防火间距要求。7、建筑物尽可能坐北朝南,符合人们的居住习惯。平面布置及说明根据总平面布置原则,合站平面布置示意如图 2-1 所示。图 2面布置示意图1、本站坐北朝南,东西长 350 ,南北宽 250 场区自然平整后相对相当于绝对标高 黄海) 。便于生产管理,每个作业内容的生产装置集中在同一界区之内,电缆直接埋地,油气工艺管线采用管架和局部埋地敷设。3、生产区之间以道路隔开,站内消防道路和一般道路均为 8 ,道路水沿公路边沟排至站外。含油污水全部进污水处理站,合站设计说明4处理后回收、回注,循环利用。4、在充分考虑安全前提下,站内共设有两个大门。这样,任何一个火灾危险性较大的区域都可以通过大门直接到达,而不必穿越其它区,一旦发生火灾,消防车可以以最快速度到达事故现场,各区车辆及人员可迅速撤离。5、行政管理区靠近主干道,这样可以减小非生产区人员和闲杂人员、车辆进入生产区,减少对生产的干扰并避免事故的发生。6、原油罐区属于危险性较大的区域,应远离人流、车流密集的场所和有明火散发火花的地点,且应位于最小风频的上风侧,所以布置在本站的东南角。7、锅炉房、加热炉是直接火源,由于本地区全年最大风频方向为东南风,而最小风频为西南风,所以放在本站的东北角上,以减小发生火灾的危险。8、由于变配电区火灾危险性小于其它各区,而把它与其它各区放在一块又十分危险,所以布置时将其置于联合站内侧西北角,并用围墙隔开。区布置及设施联合站各区的各种设备、建筑物按生产操作、火灾危险程度、经营管理等特点进行分区布置,各区建有道路沟通,便于安装、检修、消防等工作。艺区工艺区主要进行原油的初加工。原油在该区经过三级分离,即一级油气水三相分离器分离、缓冲罐内油气二级分离、原油稳定塔内三级分离。两段脱水分别在三相分离器和电脱水器内进行,然后经过加热炉加热后外输。油罐区本站设有四座 10000 的外浮顶油罐,事故罐与净化罐可互为使用。3合站设计说明5因总容量大于 20000 ,所以需设置隔堤。雨水排出口设在堤的内侧,防3m,油罐与油罐外壁之间的间距为12 。水处理区污水处理区在联合站内很重要,污水一般含油在 右,既为了节约原油必须回收,又为了得到干净的水。含油污水处理避免了污油随意排放,保证了安全生产。防区消防区设有消防泵房及半固定式消防设施。热区油气集输系统站库采暖、生产及生活热负荷均由锅炉房供给。配电区联合站属于一级负荷,采用双电源、双回路使供电不中断。政管理区站内设有综合办公楼一座,楼内设有调度室、办公室、会议室、仪修、库房、总机室等,另有化验、维修平房一座,门卫值班室。地利用及绿化考虑总平面布置中已提及了场地的各种布置,一般中小站场土地利用系数为 45%~50%,大型站库的土地利用系数应为 60%~65%。绿化系数不小于10%,站库绿化对场内工作人员的工作环境的改善是很重要的。合站设备的选择及参数的确定油气水三相分离器     Φ4000×16800      5 台原油卧式缓冲罐      Φ4000×17600      2 台电脱水器         Φ3000×17000      4 台水套加热炉            3 台外输泵 3 台合站设计说明6循环泵 P×13L 3 台钢制外浮顶罐       10000         4 程设计原则工艺流程应能保证联合站处理的油气产品质量符合要求,避免油气水无次序往返,反复节流、加热等现象。工艺流程应节约能源,防止污染,保护环境,安全可靠,并有一定的灵活性。尽量采用先进技术,实现自动化控制。站工艺流程该站除正常的生产流程外,还有站内循环以满足原油不需外输时的要求,还有原油罐区用以事故(如停电)发生后储存油品,等来电后,再进入正常工作,避免因联合站或外输管线的突发事故而影响油田生产。 常流程:注破乳剂 气体→气体处理区站外来油→进站阀组→油气水三相分离器→原油缓冲罐→循环泵→污水→污水处理区注破乳剂电脱水器→加热炉→原油稳定塔→(净化油罐→加热炉)→原油外输泵→计量→电流程:进站来油→进站阀组→油气水三相分离器→原油缓冲罐→事故罐→区工艺管线的布置及敷设方法考虑在满足总平面分区布置的基础上,油气、热力、供排水管线及电路应合站设计说明7尽量缩短长度,在满足水力、热力要求的条件下,线路布置尽量保持整齐美观。场区各种地上、地下管线和供配电、通信线路,宜集中布置在场区道路的两侧,避免地上管线和电力电信线路包围工艺装置和独立的建筑物,并减小与场区道路的交叉,交叉时应取直交,必须斜交时,交叉角不小于45°。场区管线的敷设方式是根据场区土壤性质和地下水分布情况确定,一般应尽量减少埋地和管沟敷设的管道。合站计算说明8第 3 章 计规模 [1][2]油处理能力300 万吨/年=300× t/a=d (一年按 365 天计算)410考虑油田生产的不均衡性,取不稳定系数 油计算处理量为:=然气的处理量平均气油比为 60N /t 3 =60×合站污水处理能力综合含水 70%则: =300× × ×70%/1000=2.1×10/气物性的计算 [1][2][3][4]油物性参数计算1、在 20℃~120℃范围内,原油密度:201tt(3中: , ——温度为 ℃, ℃时原油的密度, ;t200kg/m——系数。当 时, 20786 32031)2、动力粘度1(3G 联合站计算说明9式中: , ——温度为 , 时原油的粘度, ;t ——系数。 , =1/℃1c310时 , =1/℃时 , =1/℃t 33、运动粘度(3-3)式中: —— ℃时原油的运动粘度, ;t0 / ℃时原油的动力粘度, ;t— ℃时原油的密度, 。t0 3上各式计算出各温度下原油的密度、动力粘度和运动粘度,结果列表如表 3 3油物性计算结果温度 (℃)t3kg/m/20 83040 5 气液相进站流量的计算合站计算说明101、液相该站原油日处理量为 。进站温度为 40℃时,原油密度为 =kg/站的原油量/0%(按体积) /33相设计该站的气体处理能力为 ,在进站条件(P=d,40℃)下,气体的流量有气体状态方程推出:, , 为工程标准状态下的参数 =293K, P= T=273+40=313K,相分离器的选取与校核 [1][2][3][4][5][6]所选用卧式三相分离器的规格为:Φ4000×16800 三相分离器操作条件:温度 55℃,压力 分离器的台数的确定该规格的分离器圆筒部分长度为 有效长度m=分离器直径为 D=假定气液界面控制在。集液部分弓形面积:合站计算说明11(32  80. ∴ = ×30%=3-6)40式中: ——原油处理量, ;o /载波系数,取 β=1.5;t——原油停留时间,按 12 分钟计算;V——分离器集油部分的体积, 。3则单台分离器的原油处理量:=1440× =5℃时的原油处理量需要处理的原油总量为: = = =12766总 5∴所需三相分离器台数为 = =),取整 n=5 台2617则实际停留时间为: = =39检修时一台停用, 10~20 分钟,基本满足要求。核气体的处理量为了降低油的粘度,促进油水分离,并满足后续工艺分离器内安装有几组加热盘管以提高温度,使其出口温度为 55℃ 。站外来油从进站阀组到三相分离器有一定的压降损失,但不大,所以合站计算说明12当进三相分离器后,可以通过排气阀来调节,而对其他管线,其压力的影响不大。算天然气的压缩因子:当 ≤1 式中:△=满足上式条件: 5.对比压力 8..对比温度 4910: =1+(Z)2、气体允许流速计算(3-7)。论气体处理能力计算(3 , β=:  60/际气体处理能力气相由管路条件(40℃,进入三相分离器,温度由 40℃升5℃,则天然气在原油中的溶解度要发生变化,经计算合站计算说明13由于 ;g3 )47g/' '' 3'' 3 所以分离器满足要求。Q/体升温所需热量计算流体由管线进入三相分离器,温度由 40℃上升到 55℃,升温所需要的热量 ,由于气相流量较小,略去 。 (3 kg/75已知: ℃, ℃, ℃5≤合站计算说明14∴ ℃)10(0318. 8495... ℃kJ/gQ=×5+×15= 610J/710J/离器的散热量(外包 50的岩棉保温层)1、计算总的传热系数对于三相分离器,按地卧式油罐近似计算总的传热系数,可近似取分离器的传热系数 3211式 中 : ;i ℃W/; m;i;2;i3 m;。℃W/2a、内部放热系数 ,按无限空间自由运动的放热公式计算:3式 中 : h= m;38ε( )的值决定;y合站计算说明15;)75;。P品在 20℃时,密度为 830 3kg/m∴ )20(2015即: 3/(18.3 油品的温度 ℃,假定内壁壁温 ℃3性温度 ℃2.4 查表,插值得:β=d 310= =: 1026333 97.) 68.054.(查表 插值得:,c=3ε =n=由以上数据代入(3求得:07538.((1 b、器壁至周围介质的外部放热系数, 。强制对流放热公式计算:(32合站计算说明16式 中 : ;W/。eR表 4值得:,210398. 已知, , D=4+2×6.≥5× ∴查表 4:n=得: 69.)108.( ℃W/mc、器壁至周围介质的辐射放热系数, 。443 )1027()1027(式 中 : =o 着器壁涂料不同而有不同值,查表 5;。表 5知:ε = =℃得:3103)10275.(3 ℃W/m2d、器壁的传热由于钢壁的 很小,而导热系数 很大,故在计算时忽略对总传热bi数的影响,只计算岩棉保温层。∵ == =℃2/算器壁的总传热系数:由以上数据代入得: ℃算壁温是否满足:≤1℃ (3)(1代入数据得:=℃,满足条件5)4.(计算分离器的散热量:(3(散式 中 : K= ;e 散 J/散 510kJ/G 油缓冲罐的计算 [1][2]冲罐液面高度的计算从三相分离器出来的油水混合物含水 20%,出口温度 55℃,由于管线较短而且外包有保温层,所以温降忽略,进缓冲罐的温度为 55℃。由: /总选取缓冲罐为 Φ4000×17600 ,停留时间为 15 分钟,其处理量为9600 。/n=2 台,不设备用。内压力由于罐内压力超过控制压力时,控制阀会自动打开,所以缓冲罐的罐压力可保持在 脱水器的计算与较核 [1][2] 定 电 脱 水 器 台 数查 文 献 [2]表 2 取 Φ 3000×17000 的 电 脱 水 器 , 其 空 罐 容 积 为, 在 电 脱 水 器 内 的 处 理 温 度 为 52℃ 。台/ 原 油 在 电 脱 水 器 中 停 留 时 间 为 35 分 钟 , 进 电 脱 水 器 前 含 水 率 为20%, 52℃ 时 原 油 体 积 流 量 :/ 电 脱 水 器 的 处 理 量 :/ : 电 脱 水 器 处 理 的 含 水 原 油 体 积 流 量 , ;合站计算说明19 水 器 的 空 罐 容 积 , ; 的 含 水 原 油 在 电 脱 水 器 内 的 停 留 时 间 , 。t 所 需 的 电 脱 水 器 的 运 行 台 数 :  台3式 中 : 水 器 台 数 台 ; 站 经 脱 水 处 理 的 含 水 原 油 体 积 流 量 , 。/ 脱 水 器 的 校 核实 际 停 留 时 间 : 电 脱 水 器 的 实 际 体 积 流 量 : /3 时 , 单 台 体 积 流 量 :≥ 120%/ 需 设 一 台 备 用 。 取 n=4 台故 : 选 取 4 台 Φ 3000×17000 的 电 脱 水 热 炉 的 选 取 [2][3][4][5]给 站 内 油 品 加 热 需 要 两 次 加 热 炉 加 热 。(1)为 了 改 善 原 油 稳 定 性 的 效 果 , 将 原 油 在 进 稳 定 塔 之 前 加 热 ;(2)原 油 外 输 前 加 热 。 脱 水 器 到 稳 定 塔 之 间 加 热 炉 的 选 取选 取 微 正 烧 水 套 加 热 炉 , 效 率 为 器 出 口 含 水 < 所 以 忽 略 不 计 加 热 水 需 的 热 量 , 只 计 算 有 的加 热 量 。 加 热 炉 的 进 口 温 度 52℃ , 出 口 温 度 60℃ 。℃5 4插 值 得 : 87.1合站计算说明20kg/( 加 热 炉 的 台 数 :取 整 n=2 以需设一台备用。故:选取 3 台 型 加热炉。 罐 外 输 所 用 加 热 炉 的 选 取由 于 外 输 加 热 炉 不 经 常 使 用 , 而 且 两 进 出 温 度 相 差 不 大 , 可 与 上 面 的加 热 炉 共 用 , 所 以 不 需 另 设 外 输 加 热 炉 。 罐 的 选 取 [3]本 联 合 站 内 油 罐 储 存 天 数 为 3 天 , 则 :油 罐 总 容 积 :(365 中 : 储 罐 的 总 容 量 ; 原 油 储 运 的 设 计 能 力 ( ) 取 油 田 原 油 生 产 能 力 的 原 油 储 备 天 数 , 取 T=3 天 ;ρ 温 度 下 的 原 油 密 度 , ;t/ 储 装 量 系 数 。选 取 储 存 温 度 为 46℃ , 所 以 =463钢 制 外 浮 顶 油 罐 的 ε = 以 :  取 四 个 10000 的 外 浮 顶 油 罐 , 净 化 罐 和 事 故 罐 共 用 。 规 格 公 称 容 积 10000 , D=28500=输泵的选取 [1][2][3][5][8]经 过 外 输 泵 外 输 的 油 , 原 油 含 水 < 计 算 时 可 忽 略 不 计 。 外 输 温 度为 60℃ , 外 输 距 离 30 。 : =g/合站计算说明21/ 献 [3]表 3- 2 取 经 济 流 速 , 则 外 输 管 道 直 径 为 :m/d查 文 献 [2]表 8- 1- 1 选 取 Φ 管 线 , 则 实 际 流 速 为 := 温 降 :由 苏 霍 夫 公 式
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