摘 要：分析凝析油管道輸送和油罐車(chē)輸送的優(yōu)缺點(diǎn)，以實(shí)際工程為例，對(duì)凝析油管道加熱輸送進(jìn)行水力計(jì)算和熱力計(jì)算。在滿足輸送壓力和溫度要求的前提下，利用管道輸送，中間不需設(shè)置加壓泵站和加熱站即可滿足輸送要求。既節(jié)省造價(jià)和輸送成本，又充分利用了規(guī)劃路由，凝析油采用管道輸送是可行的。
關(guān)鍵詞：凝析油； 輸油管道； 水力計(jì)算； 熱力計(jì)算； 輸油方式比較
Selection of Condensate Oil Transportaton Pipeline Scheme
Abstract：The advantages and disadvantages of two condensate oil transportation pipeline schemes，namely by pipeline and tank lorry are analysed．Taking a practical projeet for example，the hydraulic and thermodynamic computations of heated condensate oil transportation by pipel ine are conducted．Under the premise of meeting the transportation pressure and temperature requirements，the transportation by pipeline can satisfy the transportation requirements without booster pump station and heating station in the middle of lransportation pipeline．The construction cost and transportation cost can be saved，while making full use of the planning route．Pipeline is a feasible way to transport the condensate oil．
Keywords：condensate oil；oil transportation pipeline；hydraulic computation；thermodynamic computation；comparison of oil transportation ways
1 問(wèn)題的提出
中海石油葫蘆島精細(xì)化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱精細(xì)化工公司)，成立于2006年8月，生產(chǎn)所需原料為中國(guó)海洋石油總公司(以下簡(jiǎn)稱中海油)所屬的錦州202天然氣分離廠(以下簡(jiǎn)稱202分離廠)的凝析油，目前采用公路油罐汽車(chē)運(yùn)輸。202分離廠現(xiàn)廠址在葫蘆島市龍港區(qū)的CBD規(guī)劃區(qū)內(nèi)，因城市規(guī)劃需要，202分離廠計(jì)劃搬遷到葫蘆島市北港工業(yè)園區(qū)。因此，精細(xì)化工公司生產(chǎn)原料凝析油的油罐車(chē)運(yùn)距將從目前的7km增加到35km左右，運(yùn)輸成本和運(yùn)輸安全隱患都將大大增加。恰逢錦西天然氣化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱錦天化)高壓天然氣管道項(xiàng)目正處于立項(xiàng)階段，其中錦天化輸送天然氣的管道路由與精細(xì)化工公司計(jì)劃采用管道輸送凝析油的管道路由大部分重合，因此，精細(xì)化工公司計(jì)劃與錦天化高壓天然氣管道同溝敷設(shè)輸油管道來(lái)輸送凝析油，從葫蘆島北港工業(yè)園區(qū)202分離廠敷設(shè)輸油管道至精細(xì)化工公司油罐區(qū)。
2010年，中海油提出了建設(shè)海上大慶的宏偉目標(biāo)，隨著中海油在渤海灣的勘探開(kāi)發(fā)的顯著增加，2010年，中海油的JZ21-1油井和JZ20-2油井的凝析油產(chǎn)量達(dá)到了30×104t／a。根據(jù)中海油未來(lái)油田的開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)，其中的JZ20-2N油井計(jì)劃于2015年1月1日投產(chǎn)，JZ20-2N油井的油氣也將上岸到202分離廠，屆時(shí)，202分離廠的凝析油產(chǎn)量將達(dá)到70×104t／a。
2 公路運(yùn)輸與管道運(yùn)輸?shù)谋容^[1]
2.1 公路運(yùn)輸方式的特點(diǎn)
公路運(yùn)輸是運(yùn)輸市場(chǎng)的重要組成部分，目前公路運(yùn)輸方式在綜合運(yùn)輸方式中的發(fā)展速度尤為明顯。
2．1．1公路運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)
①公路運(yùn)輸具有機(jī)動(dòng)、靈活、可以實(shí)現(xiàn)門(mén)到門(mén)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。公路運(yùn)輸不但可以進(jìn)行直達(dá)運(yùn)輸，而且在運(yùn)輸時(shí)間上具有非常強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性，也能為鐵路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸和水運(yùn)集散貨物運(yùn)輸提供支持，對(duì)貨運(yùn)和客運(yùn)的運(yùn)量大小都有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
②建設(shè)造價(jià)較低，資金周轉(zhuǎn)較快，投資回收期較短。
③送達(dá)的速度快。由于公路運(yùn)輸具有機(jī)動(dòng)、靈活、門(mén)到門(mén)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中可以不轉(zhuǎn)載，因此，在中、短途運(yùn)輸中具有較快的送達(dá)速度。
④公路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸工具和一些相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)改造相對(duì)容易。
2．1．2公路運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)
①公路運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)主要是能耗高和單位運(yùn)輸成本較高，一般不適用于大宗、長(zhǎng)距離貨物的運(yùn)輸。
②公路運(yùn)輸?shù)陌踩暂^差。
③公路運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的污染較重。
2.2 管道運(yùn)輸方式的特點(diǎn)
2．2．1管道運(yùn)輸方式的優(yōu)點(diǎn)
①運(yùn)量大，運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性強(qiáng)，與鐵路運(yùn)輸相比造價(jià)低。
②受外界限制少，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，由于管道埋于地下，若不發(fā)生管道泄漏，則幾乎不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
③便于管理，易于實(shí)現(xiàn)集中控制，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。
④能耗低，運(yùn)輸成本低。
⑤占地少，受地形限制少。
2．2．2管道運(yùn)輸方式的缺點(diǎn)
①管道運(yùn)輸主要適合運(yùn)送一些氣體、液體或者流體狀的物品，是一種專用的運(yùn)輸方式，局限性就體現(xiàn)在只能運(yùn)送一些特定的貨物。
②管道運(yùn)輸適于大量、單向、定點(diǎn)的運(yùn)輸，不如公路運(yùn)輸靈活。
2.3 公路運(yùn)輸與管道運(yùn)輸安全性比較
油品屬易燃易爆易揮發(fā)物質(zhì)，在罐車(chē)裝卸和運(yùn)輸過(guò)程中，容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。盡管采取種種防范措施，但是此類(lèi)火災(zāi)爆炸事故仍時(shí)有發(fā)生。隨著油品運(yùn)輸任務(wù)的不斷增加，公路油罐車(chē)運(yùn)輸所帶來(lái)的安全問(wèn)題日益突出。
與罐車(chē)運(yùn)輸方式相比，管道運(yùn)輸所輸送的油品介質(zhì)密閉在高壓密閉的管道中，在壓差的作用下向前運(yùn)行，且管道深埋在地下，這就使管道運(yùn)輸具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，能夠從根本上改善油品運(yùn)輸?shù)陌踩珷顩r。
公路運(yùn)輸與管道運(yùn)輸?shù)陌踩员容^主要體現(xiàn)在以下3方面：
①空罐隱患
油罐車(chē)卸油后，車(chē)內(nèi)殘油繼續(xù)揮發(fā)的可燃?xì)怏w與空氣混合，往往處于爆炸范圍，充滿油罐。因此，卸油后的空罐危險(xiǎn)性依然很大。
管道運(yùn)輸是單向運(yùn)輸，不存在油品卸空返程現(xiàn)象。管道運(yùn)輸是連續(xù)性輸送，即使停輸管內(nèi)也充滿油品，不存在卸油后的空置現(xiàn)象。管道運(yùn)輸沒(méi)有罐車(chē)運(yùn)輸?shù)拇祟?lèi)隱患，不會(huì)發(fā)生類(lèi)似的事故。
②油品的供給安全
管道輸送很少受天氣條件的限制。管道埋設(shè)在深度至少1m的地下，能夠在惡劣天氣條件下正常運(yùn)行，保證對(duì)用戶的油品供給。而油罐車(chē)運(yùn)輸會(huì)受到惡劣天氣條件的影響。這在地理環(huán)境和氣候條件惡劣的地方表現(xiàn)得尤為突出。
③油品的使用安全
油罐車(chē)運(yùn)輸會(huì)降低油品質(zhì)量。頻繁裝卸會(huì)降低油品中輕質(zhì)組分的含量，低質(zhì)量的油品影響耗油機(jī)械的安全運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)輸特殊油品時(shí)(尤其是輕質(zhì)油品時(shí))問(wèn)題尤為突出。
管道輸送的密閉性能夠有效地避免輕質(zhì)組分散失，減少雜質(zhì)和水分對(duì)油品的污染。管道輸送能夠保證油品的質(zhì)量，從而保證耗油機(jī)械的運(yùn)行安全。
總之，油品管道運(yùn)輸?shù)陌踩源蟠蟾哂诠?、鐵路運(yùn)輸。近年來(lái)，我國(guó)油品輸送管道發(fā)展迅速，管道運(yùn)輸所占比例快速增加，無(wú)疑我國(guó)油品運(yùn)輸?shù)陌踩珷顩r會(huì)得到很大改善。
3 系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)
凝析油是指從凝析氣田的天然氣凝析出來(lái)的液相組分，又稱天然汽油。其主要成分是C5至C8烴類(lèi)的混合物，并含有少量的大于C8的烴類(lèi)以及二氧化硫、噻吩類(lèi)和多硫化物等雜質(zhì)。其餾分多在20～200℃范圍，揮發(fā)性好。凝析油是管式爐裂解制取乙烯的良好原料，也可以經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化制取合成氣或氫氣，凝析油經(jīng)加工還可以制得輕質(zhì)液體燃料。
凝析油可以直接用作燃料，并且是煉油工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料，通常石腦油收率在60％～80％，柴油收率在20％～40％，API值(美國(guó)石油學(xué)會(huì)采用的一種公認(rèn)的石油相對(duì)密度指標(biāo)，可粗略衡量石油的質(zhì)量，API值越高，可提煉越多的高級(jí)精煉油品)在50以上。
本項(xiàng)目輸送的凝析油是中海油JZ21-1油井和JZ20-2油井經(jīng)202分離廠油氣分離后的凝析油按體積比為1：1混合后的產(chǎn)品，屬輕質(zhì)含蠟原油。
①凝析油主要基礎(chǔ)參數(shù)
50℃時(shí)密度：810kg/m3；
凝固點(diǎn)：14℃；
析蠟起始點(diǎn)溫度：28.49℃。
②首站(202分離廠)交油條件：
年最大輸油量：50×104t／a：
首站出站溫度：62℃；
首站出站壓力：1.2MPa。
③末站(精細(xì)化工公司油罐區(qū))收油條件
年最大收油量：50×104t／a：
末站到站溫度：≥30℃：
末站到站壓力：≥0.4MPa。
4 輸油管道設(shè)計(jì)參數(shù)
最大設(shè)計(jì)輸油量：50×104t／a：
管道設(shè)計(jì)壓力：4.0MPa；
管道設(shè)計(jì)溫度：75℃；
管道運(yùn)行壓力：0.4～1.2MPa：
首站出站油溫：62℃；
管道運(yùn)行溫度：30～62℃。
輸油管道采用無(wú)縫鋼管，規(guī)格為Æ219×6.0，材質(zhì)為Q345，外護(hù)管為Æ315×6.0高密度聚乙烯管，保溫材料為聚氨酯泡沫塑料。
5 輸油管道水力計(jì)算
根據(jù)GB 50253—2003《輸油管道設(shè)計(jì)規(guī)范》(2006年版)第3．2．3條，輸油管道沿程水力摩阻損失按下式計(jì)算：
式中h——管道內(nèi)沿程水力摩阻損失，m
l——水力摩阻系數(shù)
L——管道計(jì)算長(zhǎng)度，m
d——輸油管道的內(nèi)直徑，m
v——流體在管道內(nèi)的平均流速，m／s
g——重力加速度，m/s2，取9.81m／s2
qv——輸油平均溫度下的體積流量，m3／s
輸油管道水力計(jì)算條件及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
末站精細(xì)化工公司油罐區(qū)要求余壓應(yīng)大于等于0.40MPa，加上沿程阻力損失0.656MPa和5％的局部阻力損失，則起點(diǎn)壓力需要1.09MPa。所以首站出站壓力為1.20MPa可以滿足輸送的壓力要求。
6 輸油管道熱力計(jì)算
根據(jù)GB 50253—2003《輸油管道設(shè)計(jì)規(guī)范》第3．2．5條，埋地輸油管道沿線溫降按下式計(jì)算：
式中t1——計(jì)算管段的起點(diǎn)油溫，℃
t2——計(jì)算管段的終點(diǎn)油溫，℃
t0——埋地管道中心處最冷月平均地溫，℃
i——管道水力坡降，m／m
c——凝析油比熱容，kJ／(kg·K)
K——總傳熱系數(shù)，W／(m2．K)
D——管道外直徑，m
qm——油品質(zhì)量流量，kg／s
輸油管道熱力計(jì)算條件及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。
表2中，總傳熱系數(shù)K值的選取條件：輸油鋼質(zhì)管道外直徑為219mm、壁厚為6mm，外護(hù)管外直徑為315mm、壁厚為6mm，保溫材料為聚氨酯泡沫塑料，保溫層厚度為40mm，土壤環(huán)境為潮濕。按照《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》表8-2-16[3]，總傳熱系數(shù)K取1.280W／(m2·K)。
設(shè)計(jì)要求末站油罐的最低溫度要高于輸送介質(zhì)的析蠟點(diǎn)溫度，保證在輸送過(guò)程中不結(jié)蠟，同時(shí)還要滿足高于凝固點(diǎn)5℃以上，經(jīng)上述熱力計(jì)算，輸油管道起點(diǎn)油溫為62℃時(shí)可以滿足要求。
7 線路走向與輸送成本分析
①管道敷設(shè)路由
本項(xiàng)目線路全長(zhǎng)約25km，起點(diǎn)為202分離廠，終點(diǎn)為精細(xì)化工公司油罐區(qū)。途經(jīng)創(chuàng)業(yè)路、泰山路，經(jīng)過(guò)五里河一側(cè)的干河床，在五里河與環(huán)城路交匯處上岸，而后沿環(huán)城路向南穿越化東路、興園路至綠蔭路，最后到達(dá)精細(xì)化工公司的油罐區(qū)。
②輸送成本對(duì)比
本項(xiàng)目工程總造價(jià)為6390×104元，正常年份總成本(包括人工工資、折舊及運(yùn)行修理等費(fèi)用)為485×104元／a。原來(lái)的公路運(yùn)輸從7km增加到35km，運(yùn)輸成本從23元／t提高到45元／t左右，改成管道運(yùn)輸后，輸送成本將降低到10元／t左右。
因?yàn)殄\天化也是202分離廠的下游天然氣用戶，由于202分離廠的搬遷，錦天化也要實(shí)施天然氣輸氣管道項(xiàng)目，本項(xiàng)目輸油管道路由與天然氣輸氣管道路由大部分相同，建議實(shí)施時(shí)在滿足規(guī)范要求的前提下?tīng)?zhēng)取同溝敷設(shè)，這樣不但可以簡(jiǎn)化手續(xù)，也將節(jié)省造價(jià)。
8 結(jié)語(yǔ)
本項(xiàng)目是因城市規(guī)劃調(diào)整而造成精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)原料輸送方式的改變，通過(guò)上述分析及計(jì)算，采用埋地保溫管道輸送凝析油，中間不需設(shè)置加壓泵站和加熱站即可滿足輸送要求。因此，無(wú)論是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上，還是安全環(huán)保上，本項(xiàng)目凝析油采用管道輸送是一種切實(shí)可行的方式。
參考文獻(xiàn)：
[1]張雪琴，曹立新．各種運(yùn)輸方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征比較分析[J]．交通與運(yùn)輸，2013(Z1)：171-172．
[2]黃春芳．油氣管道設(shè)計(jì)與施工[M]．北京：中國(guó)石化出版社，2008：59．
[3]《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》編寫(xiě)組．油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1994：708．
