气阻校核.docx

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气阻校核

重庆科技学院

《油气储存技术》

课程设计报告

学院:

_石油与天然气工程学院_专业班级:

油气储运

设计地点（单位）_石油与安全大楼K802_____________

设计题目:

某油库设计——鹤管气阻校核

指导教师评语:

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成绩（五级记分制）:

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指导教师（签字）:

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摘要

油罐车在高温季节和高原地区接卸汽油时经常产生鹤管气阻，导致罐车下部的油料不能下卸。

鹤管是一种可以伸缩移动的管子，多用于石油、化工码头液体装卸。

针对这一问题，分析了鹤管气阻产生的机理，提出了鹤管气阻的校核方法。

根据分析和研究，提出了几种新的气阻防治措施。

介绍了油罐车采用上部鹤管卸油产生气阻的机理，以实例进行了鹤管气阻的校核，并据此介绍了防止鹤管卸油产生气阻应采取的措施。

关键词：

鹤管气阻机理措施

目录

摘要I

1绪论1

2鹤管气阻产生的机理2

3鹤管气阻校核计算4

4鹤管气阻的预防措施6

4.1提高Ha的方法6

4.1.1低气压辅助卸油6

4.1.2卸槽泵卸油6

4.2降低Hy的方法6

4.2.1降低油温6

4.2.2倒序混层卸油法7

4.3降低h的方法7

4.4下部卸油7

5结语8

参考文献9

1绪论

目前，国内铁路轻油罐车接卸油品均采用上部卸油工艺，鹤管虹吸管路通常处于负压工作状态，当管路某一点的剩余压力小于油品操作温度下的饱和蒸气压时，油品便大量汽化，造成不连续流或断流现象，这就是气阻。

夏季高温或地处高原低气压地区，容易发生气阻。

气阻产生后，不仅延长接卸时间，增大油品挥发损耗，而且严重时导致断流而无法卸油，甚至影响油库的正常工作及铁路运输。

因此，在铁路油槽车上部卸油工艺设计中，防止气阻至关重要。

2鹤管气阻产生的机理

油液中含有溶解空气，在一定温度和大气作用下，溶解度会增大，油品在输送过程中还会夹带空气。

当卸油鹤管中某点的剩余压力低于大气压时，溶解在油液中的空气将析出，形成气泡。

此外，由于鹤管中剩余压力低于大气压，油品将继续蒸发，特别是当剩余压力低于油品饱和蒸气压时，这种蒸发现象会进一步加剧。

这样油品中夹带的空气、析出的空气和蒸发的汽油蒸气聚集在鹤管的最高点形成气袋，产生气阻现象，阻断卸油。

卸油工艺示意如图1。

图2-1鹤管卸油示意图

目前，国内铁路轻油罐车接卸油品均采用上部卸油工艺，鹤管虹吸管路通常处于负压工作状态，当管路某一点的剩余压力小于油品操作温度下的饱和蒸气压时，油品便大量汽化，造成不连续流或断流现象，这就是气阻。

夏季高温或地处高原低气压地区，容易发生气阻。

气阻产生后，不仅延长接卸时间，增大油品挥发损耗，而且严重时导致断流而无法卸油，甚至影响油库的正常工作及铁路运输。

因此，在铁路油槽车上部卸油工艺设计中，防止气阻至关重要。

鹤管中最容易产生气阻的地方是其最高点C点，为防止气阻，必须使C点的剩余压力大于输送温度下油品的饱和蒸气压

（2-1）

式中：

——鹤管中c点的剩余压头，m液柱；

——油品的饱和蒸气压头，m液柱。

可写成：

（2-2）

式中：

——大气压头，

，m液柱；

——油罐车液面（图1）到计算点的标高，m；

——鹤管吸入口到计算点间的水利摩阻损失；

——计算点的流速，m／s。

式（2-1）

是理论分析应达到的要求。

实际上产生气阻的因素比较复杂，鹤管的密封条件以及油品的组分变化都将使气阻提前发生，使理论校核与实际偏离。

将式（2-2）带入式（2-1），并对式（2-1）进行修正：

（2-3）

其修正值△H，有专家推荐为2．0～2．4m汽油柱。

3鹤管气阻校核计算

我们知道组分越轻的油品越容易发生气蚀，温度越高越容易发生气蚀。

所以我们只用校核在最高温度下卸汽油时的鹤管气阻问题。

已知收发任务：

每天最大收油量900t，可以同时用3根鹤管卸油，每天操作8小时。

即单根鹤管的最大流量

（3-1）

此油库泄油用到的鹤管的管径为φ108×4mm。

每根鹤管的长度为14m；鹤管吸入口（即油罐车最低液面）到鹤管最高点的垂直距离为4m，鹤管吸入口到容易发生气阻的鹤管最高点的鹤管长度为5m，即鹤管内径

，

。

油罐所在地月平均最高温度下汽油的饱和蒸气压为5.4m水柱。

即

，相对密度

，运动粘度

=0．5×10一m2／S，现进行鹤管气阻校核，校核示意见图1。

鹤管最高点流速：

（3-2）

雷诺数：

（3-3）

由工程流体力学知鹤管内油品的流动属于水力粗糙区，沿程阻力系数与管径和绝对粗糙度有关，与雷诺数无关

沿程阻力系数：

（3-4）

鹤管摩阻损失：

（3-5）

则c点剩余压力：

（3-6）

饱和蒸汽压：

（3-7）

取修正值

为2.4m，

（3-8）

上述计算得到的鹤管最高点c点的剩余压力

。

故不会发生气阻。

因此输送其他油品时在鹤管内也不会发生气阻现象。

4鹤管气阻的预防措施

从式（2-3）中可知，要解决气阻问题，只要对不等式中的各个因素进行调整，即提高

、降低

，这些都是解决气阻的基本措施。

4.1提高Ha的方法

4.1.1低气压辅助卸油

油罐车液面与大气连通时，该压力为P，如果将罐车口密闭，往油罐车内通人压缩空气，则可提高油罐车液面上的压力。

本法也称为压力卸油或压力卸车，可从根本上防止气阻。

4.1.2卸槽泵卸油

卸槽泵也称潜油泵，是一种将小型离心泵安装在鹤管吸人口，浸没在油液下与卸油泵串联的设备。

要求卸槽泵所提供的扬程2不高，当油泵扬程大于

，并留有余量

时，便可使鹤管处于正压状态，完全消除气阻。

4.2降低Hy的方法

4.2.1降低油温

由于同种油料温度越低，饱合蒸气压越小，因而可通过降低油温的办法来降低饱和蒸气压值，方法有淋水降温法，例如往油罐车上喷洒冷水；自然降温法，如夜间卸油。

这两种方法虽能降温，但前者费时、费力，而且浪费水，后者则易延误收油时间，耽搁油罐车周转。

4.2.2倒序混层卸油法

该方法是根据油罐车内油料温度上高下低的分布规律而采用的。

首先卸油罐车上层的高温油料，然后卸油罐车下部的低温油料，从而合理利用罐车内油料液位与温度之间的特殊关系，有效地克服老式卸油工艺中卸油后期的气阻现象。

4.3降低h的方法

方法一：

降低泵的排出阀开度或降低电机转速，减小泵的流量。

方法二：

增加同时收油的鹤管数量后，每根鹤管的流速和阻力损失均会降低，但如果同时运行的鹤管数量过多，也会增加操作难度。

方法三：

在满足操作条件的前提下，应尽量降低鹤管高度，缩短管段长度，减少管路附件，增大管径，但增大管径会增加建设成本和接卸难度。

4.4下部卸油

气阻产生的根本原因是用现在的轻油罐车卸油，油品必须从油罐车上部卸出。

若轻油罐车卸车与粘油罐车一样从下部卸油，那么气阻问题就不复存在。

轻油罐车下部卸油，应该是最理想的方案，但由于轻油易燃、易爆、渗透性强，要保证油罐车在高机动且大范围运行中永久性的安全，将涉及社会诸多因素。

另外，许多小型油库在轻油罐车作业中采用滑片泵直接抽吸油罐车中的轻油取得了成功，从而可以取代真空泵—离心泵卸油系统，简化了卸油工艺。

5结语

有些卸车栈桥不能满足上卸鹤管的应用条件，使卸油作业难以进行，为此提出根据所卸介质的挥发性合理选择鹤管，鹤管出厂前做虹吸试验，加强鹤管的密封性，密封圈应设计成自封式，自动补偿密封圈磨损的能力。

在夏季高温和卸油后期，容易发生气阻。

气阻通常发生在卸油鹤管最高点。

气阻主要受饱和蒸气压、大气压力、管路摩阻和鹤管安装高度等因素的影响。

通过选择合理的卸油设备和工艺，管内介质如油、水等，铁路油槽车上部卸油作业时，一般指铁路上用来接卸汽油等液体时可以灵活出入槽罐车的接卸管道,可以有效防止气阻，加快卸油速度，减少空气污染和油品损耗。

通过本次油库设计与管理的课程设计，我了解到把书本上的知识转化成自己熟练应用的专业知识是没有想象中那么简单的。

对我们来说还有很长的一段路要走，平时应多于储运教研室的专业课老师交流。

参考文献

[1]郭光臣，董文兰，张志廉编，《油库设计与管理》，石油大学出版社1994年6月；

[2]中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫局联合发布，《石油库设计规范》，2003年3月；