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原油在储油罐内静止储存过程中,较重的石蜡、沥青质等组分会析出并沉降,析出的蜡晶等颗粒造成原油密度分层现象,并且其析出量随着温度、组分等因素的不同而不同,罐内油品的分层现象造成了罐内油品不同位置性质不同,而这种现象会影响油库的日常管理和运行。我国原油储备库中的储罐大多采用大型双盘式浮顶油罐,这种油罐具有罐容大、罐直径大等特点,当按照计量规范进行盘库时,原油的沉积、分层等现象会造成油品质量计量不准确的问题,分层现象也会影响油品输转、加热和发油质量等。因此,掌握罐内油品分层特性,对油库安全管理和高效运行具有重要的意义。 本文在热力学相平衡理论研究的基础上,建立常压储罐内原油的固相沉积模型,测试原油组分的组成并作为模型输入数据,通过模型的模拟计算可以预测原油中的有机固相沉积量。进行了室内实验,并在不同季节多次到现场,对正在运行的大罐进行了测温、不同高度的取样、测密度,获取了宝贵的现场生产数据,修正了固相沉积模型,并运用Visual Studio 软件编制了固相沉积计算软件,可以实现原油体系固相沉积的快捷计算。并研究了沉积分层对大罐油品计量的影响,提出了精确计量的方法。 运用建立的固相沉积模型计算得出三种轻质原油的析固点分别为20℃、9℃、19℃,随着油温降低,析固量不断增加,且每降低1℃时析固量的增量也在增加。经过现场测温,发现油罐内常温储存时极端最低温度为-5℃,该温度下析出的固相物质所占质量比重约为 2%~3%。经过模拟计算发现本文建立的固相沉积模型也适用于常压下熔蜡体系和脱气原油析固量的计算。 通过现场取样和密度测试,发现距离罐底板2m以上原油的密度随储存时间不断减小,不同高度处的原油密度不同,密度差约为0~1.0 kg/m3;而罐底上面2 m以内的原油密度随着储存时间的增长而不断增大,自上而下原油密度逐渐增大;底部原油密度比中部和上部原油密度约大0.4~8.3 kg/m3,可以看出密度分层现象。目前,对储罐内油品的计量主要依靠人工检尺,通常以量油管内多个均匀分布的测点处的密度当作平均密度,没有考虑水平方向密度差、密度非线性变化和密度分层对计量的影响。由于密度分层造成距离罐底板以上2 m范围内的原油密度偏大,对密度测量造成一定影响。例如1#储罐内原油容量为6.23×104 t,密度分层对原油总质量计量的影响值为69 t。同时,人工测温时也没有考虑水平方向温差、温度非线性变化对计量的影响。对大罐内长储原油进行油温监测,发现温度场分布主要受气温影响,气温低于油温时,原油的自然对流被加强,油温基本相同;气温高于油温时,自然对流受到抑制,油温出现明显的纵向温度梯度,中部和上部原油的温度由下到上逐层升高,上部纵向温度梯度达到 0.2~0.4 ℃/m,下部温度较均匀。原油在水平方向上的温差非常小,约为 0.2~1.6℃。由于原油中固相物质的析出,罐底形成的沉积层会使下部原油温度偏高。 建议对大型储罐内原油质量计量时,应做到至少测五点的密度和十个点的温度或者分两层测密度和温度,以减少因原油密度分层、温度场分布不均造成的计量差量,提高油温的测量精度,为储运库的油品计量工作、安全高效生产奠定基础,做到更好的仓储管理。