油气储运工程专业毕业论文油田地面工程联合站设计.doc 43页

'中国石油大学（华东）毕业设计（论文）ZG联合站设计学生姓名：学号：03122623专业班级：油气储运工程03-6班指导教师：王海琴2007年6月20日中国石油大学(华东)毕业设计(论文) 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)摘要ZG联合站设计是以储运教研室下达的任务书为依据的。ZG联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250，场区自然地坪平整后为-0.35---相对于绝对高度55.75（黄海）。年输量每年为300万吨。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)ABSTRACTThisdesignoftheZGCentralTreatingStationisplanedonthebaseoftheassignmentgivenbyStorageandTransportationdepartment.TheZGCentralTreatingStationislocatedonthetrunkhighwayofShandongProvince,whichfacestonorth,fromwesttoeastisabout350m,andfromsouthtonorthisabout250m.Afterthefieldisnaturallyleveledoff,itis-0.35inheight--oppositeinabsoluteheight55.75(Yellowsea).Thetreatingcapacityis3000thousandstonsperyear.First:Accordingofthestationandthedesigningproposalaredeterminedaccordingtotheassignment.Thereareninepartsinall,asfollows:crudeoiltankfield,crudeoilstabilizationfiled,technologyfiled,heatingfiled,sewageprocessingarea,fireprotectionarea,pre-reservationfiled,electricdistributionfiled,administrativefiled.ThenIdescribethedesigningproposal.Second,Idesignedtheflowdiagram.Themaintechnologicalprocessofthestationincludespumptightflowandaccidentflow.Equipmentsandthediameterofpipelinesareselectedbasingonparametersofthehydraulicsandthermodynamics.Then,Idesignedthediagramofpumproominstallation,andcheckedalltheequipments.Keywords:centraltreatingstation;planelayout;processflow;pumproominstallation中国石油大学(华东)毕业设计(论文) 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)目录第1章前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1第2章ZG联合站设计说明22.1设计概述22.1.1ZG联合站的主要工作任务22.2设计原始数据22.3站址选择及总平面布置22.3.1站址的选择22.3.2总平面布置22.3.3各区布置及设施42.3.4场地利用及绿化考虑52.3.5联合站设备的选择及参数的确定52.4工艺流程设计62.4.1流程设计原则62.4.2本站工艺流程62.4.3站区工艺管线的布置及敷设方法考虑6第3章ZG联合站计算说明83.1有关基础参数的确定83.1.1设计规模83.2主要设备的选择与校核103.2.1三相分离器的选取与校核103.2.2原油缓冲罐的计算173.2.3电脱水器的计算与较核183.2.4加热炉的选取19 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)3.2.5油罐的选取203.2.6外输泵的选取203.2.7循环泵的选取223.3管线的计算及泵的校核243.3.1站外来油到三相分离器之间的管路计算243.3.2三相分离器到缓冲罐输油管线的计算273.3.3缓冲罐到循环泵之间管线的计算303.3.4循环泵到电脱水器之间管线的计算303.3.5电脱水器到加热炉之间管线的计算313.3.6加热炉到稳定区之间管线的计算323.3.7稳定区到外输泵之间管路的计算333.3.8事故罐到循环泵之间管线的计算333.3.10泵的校核34第4章结论36致谢37参考文献38中国石油大学(华东)毕业设计(论文)前言6 前言6前言6前言6前言第1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ZG联合站的设计方案。6ZG联合站设计说明43 ZG联合站设计说明第2章ZG联合站设计说明2.1设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。2.1.1ZG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。2.2设计原始数据根据储运教研室给定的设计任务书进行设计。2.3站址选择及总平面布置[1][3]2.3.1站址的选择根据油田总规划，ZG联合站位于山东省境内某干道一侧，据该干道2.5，已建接转站。该地区地势平坦开阔，土质为亚粘土，满足选择站址的工程地质条件。2.3.2总平面布置2.3.2.1总平面布置原则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。43 ZG联合站设计说明4、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。2.3.2.2总平面布置及说明根据总平面布置原则，ZG联合站平面布置示意如图2－1所示。图2-1平面布置示意图1、本站坐北朝南，东西长350，南北宽250场区自然平整后相对标高－0.35，相当于绝对标高55.75（黄海）。2、为便于生产管理，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843 ZG联合站设计说明，道路两侧设有边沟，雨水沿公路边沟排至站外。含油污水全部进污水处理站，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。2.3.3各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。2.3.3.1工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。2.3.3.2原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。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，防火堤内侧基角线至油罐外壁的间距8m，油罐与油罐外壁之间的间距为12。2.3.3.3污水处理区43 ZG联合站设计说明污水处理区在联合站内很重要，污水一般含油在0.2～0.8%左右，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。2.3.3.4消防区消防区设有消防泵房及半固定式消防设施。2.3.3.5加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。2.3.3.6变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。2.3.3.7行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。2.3.4场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。2.3.5联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　　　　　　　　HJ1250-H/2.5-Q　　　　　3台外输泵DJ280-43×93台循环泵SJA6×8P×13L3台钢制外浮顶罐　　　　　　10000　　　　　　　4座43 ZG联合站设计说明2.4工艺流程设计2.4.1流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。2.4.2本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。2.4.2.1正常流程：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→外输2.4.2.2停电流程：进站来油→进站阀组→油气水三相分离器→原油缓冲罐→事故罐→循环泵后的正常流程2.4.3站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。43 ZG联合站设计说明场区各种地上、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。43ZG联合站计算说明43 ZG联合站计算说明第3章ZG联合站计算说明3.1有关基础参数的确定3.1.1设计规模[1][2]3.1.1.1原油处理能力300万吨/年＝300×t/a=8219.18t/d(一年按365天计算)考虑油田生产的不均衡性，取不稳定系数1.25，原油计算处理量为：=8219.18×1.25＝10273.98t/d3.1.1.2天然气的处理量平均气油比为60N/t则：=60×10273.98＝6.164×3.1.1.3联合站污水处理能力综合含水70%则：=300×××70%/1000=2.1×3.1.2油气物性的计算[1][2][3][4]3.1.2.1原始数据见任务书3.1.2.2原油物性参数计算1、在20℃～120℃范围内，原油密度：(3-1)式中：，——温度为℃，℃时原油的密度，；——系数。当时，2、动力粘度(3-2)43 ZG联合站计算说明式中：，——温度为，时原油的粘度，；，——系数。当时，=2.52×1/℃时，=1.44×1/℃时，=0.76×1/℃3、运动粘度(3-3)式中：——℃时原油的运动粘度，；——℃时原油的动力粘度，；——℃时原油的密度，。以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3-1。表3-1原油物性计算结果温度（℃）2083040815.47.38806.024246811.26.40805.198248.7809.26.02114.872350804.85.84484.724452808.15.57794.507554.25805.45.31184.278155804.85.22474.204860801.44.68473.75433.1.2.3气液相进站流量的计算43 ZG联合站计算说明1、液相该站原油日处理量为10273.98吨。进站温度为40℃时，原油密度为=815.4则：进站的原油量原油含水率为70%（按体积）总的液体流量2、气相设计该站的气体处理能力为6.164×，在进站条件（P=0.5，40℃）下，气体的流量有气体状态方程推出：(3-4)，，为工程标准状态下的参数=0.101325，=293K，P=0.5，T=273+40=313K，=6.164×则：3.2主要设备的选择与校核3.2.1三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0.53.2.1.1分离器的台数的确定该规格的分离器圆筒部分长度为16.8，有效长度＝16.8×0.8=13.44，分离器直径为D＝4.0，假定气液界面控制在分离器的2/3D即8/3m处。集液部分弓形面积：43 ZG联合站计算说明(3-5)∴＝×30%=2.6687则单台三相分离器的处理量由公式(3-6)式中：——原油处理量，；β——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，。则单台分离器的原油处理量：＝1440×＝2869.38按55℃时的原油处理量需要处理的原油总量为：＝＝=12766∴所需三相分离器台数为==4.4(台)，取整n=5台则实际停留时间为：==13.49min检修时一台停用，min，在10～20分钟，基本满足要求。3.2.1.2校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----电脱水对进油温度的要求，在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，所以当进三相分离器后，可以通过排气阀来调节，使三相分离器内压力控制在0.543 ZG联合站计算说明,而对其他管线，其压力的影响不大。1、计算天然气的压缩因子：当0.5≤△≤1时式中：△-----天然气的相对密度。△=0.7637满足上式条件:对比压力对比温度则：=1+（0.34×10491-0.67）=0.982、气体允许流速计算(3-7)P----分离器的压力，。则：3、理论气体处理能力计算(3-8)式中：Z----气体的压缩因子；，，------工程状况下的参数；β----载荷波动系数，取β=1.5。则：=3.75×4、实际气体处理能力气相由管路条件（40℃，0.5）进入三相分离器，温度由40℃升到55℃，则天然气在原油中的溶解度要发生变化，经计算由于；43 ZG联合站计算说明所以：则分离条件下气体流量：可得：实际气体处理量为：由于＜所以分离器满足要求。3.2.1.3液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。下面计算每台分离器所需的热量已知：(3-10)已知：℃，℃，℃∵≤2∴℃由公式：43 ZG联合站计算说明可得：Q=8.562××1.849×15+1.998××15=5.372×三台分离器升温所需的热量共计2.686×3.2.1.4分离器的散热量（外包50mm厚的岩棉保温层）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(3-11)式中：----油品到分离器内壁的内部放热系数，；----器壁的导热系数，；----器壁的厚度，m；----器壁到周围介质的外部传热系数，；----器壁到周围介质的辐射放热系数，；----保温层厚度，m；----保温层的导热系数，。a、内部放热系数，按无限空间自由运动的放热公式计算：(3-12)式中：h----分离器内油层高度，取h=m；ε----系数，由（）的值决定；----油品在定性温度下的导热系数，；----格拉晓夫准则，；43 ZG联合站计算说明----普朗特准则，。∵油品在20℃时，密度为830∴即：油品的温度℃，假定内壁壁温℃则：定性温度℃由于：查表，插值得：β=0.898×=5.3118×=55-53.5=1.5℃则：查表插值得：54.25℃时，c=1.871查表得：ε=0.135，n=由以上数据代入(3-12)中求得：b、器壁至周围介质的外部放热系数，。按强制对流放热公式计算：(3-13)式中：----大气的导热系数，；----雷诺数，。43 ZG联合站计算说明由月平均最低温度-5.4℃查表4-12，插值得：，已知，，D=4+2×0.05=4.10m∵≥5×∴查表4-13得：C=0.023,n=0.80由以上数据代入(3-13)求得：c、器壁至周围介质的辐射放热系数，。(3-14)式中：----黑体的辐射系数，=5.67；ε----器壁的黑度，随着器壁涂料不同而有不同值，查表5-14；----器壁的平均温度，℃；----最冷月空气月平均温度，℃。三相分离器外壁涂有银灰漆，查表5-14可知：ε=0.45取=53.5℃，=-5.4℃由以上数据代入(3-14)求得：d、器壁的传热由于钢壁的很小，而导热系数43 ZG联合站计算说明很大，故在计算时忽略对总传热系数的影响，只计算岩棉保温层。∵=0.05m,=0.035～0.038,取=0.035e、计算器壁的总传热系数：由以上数据代入得：f、核算壁温是否满足：≤1℃(3-15)代入数据得：=0.49≤1℃，满足条件计算分离器的散热量：(3-16)式中：K=；----分离器的有效长度。五台分离器的总散热量为：=1.193×三相分离器内升温所需的热量和分离器的散热量都是由锅炉房提供。3.2.2原油缓冲罐的计算[1][2]3.2.2.1缓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℃。43 ZG联合站计算说明由：可得：所以选取缓冲罐为Φ4000×17600，停留时间为15分钟，其处理量为9600。所以缓冲罐台数为：确定缓冲罐台数为n=2台，不设备用。3.2.2.2罐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0.15。3.2.3电脱水器的计算与较核[1][2]3.2.3.1确定电脱水器台数查文献[2]表2-3-1选取Φ3000×17000的电脱水器，其空罐容积为，在电脱水器内的处理温度为52℃。设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：单台电脱水器的处理量：式中：----单台电脱水器处理的含水原油体积流量，；----电脱水器的空罐容积，；----选定的含水原油在电脱水器内的停留时间，。计算所需的电脱水器的运行台数：43 ZG联合站计算说明取整台式中：----电脱水器台数台；Q----脱水站经脱水处理的含水原油体积流量，。3.2.3.2电脱水器的校核实际停留时间：min单台电脱水器的实际体积流量：检修时，单台体积流量：≥120%所以需设一台备用。取n=4台故：选取4台Φ3000×17000的电脱水器3.2.4加热炉的选取[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。3.2.4.1电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90.6%。分离器出口含水＜0.5%，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℃。℃查表4-9，插值得：选取加热炉的台数：取整n=2台43 ZG联合站计算说明由于需要检修，所以需设一台备用。故：选取3台型加热炉。3.2.4.2储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。3.2.5油罐的选取[3]本联合站内油罐储存天数为3天，则：油罐总容积：(3-17)式中：V----原油储罐的总容量；m----油田原油储运的设计能力（）取油田原油生产能力的1.2倍；T----油田原油储备天数，取T=3天；ρ----储运温度下的原油密度，；ε----原油储装量系数。选取储存温度为46℃，所以=0.8112。钢制外浮顶油罐的ε=0.9。所以：故选取四个10000的外浮顶油罐，净化罐和事故罐共用。选取规格公称容积10000，D=28500mm,L=15850mm.3.2.6外输泵的选取[1][2][3][5][8]经过外输泵外输的油，原油含水＜0.5%，计算时可忽略不计。外输温度为60℃，外输距离30。已知：=801.4查文献[3]表3－2取经济流速，则外输管道直径为：43 ZG联合站计算说明查文献[2]表8－1－1选取Φ323.9×7.5的管线，则实际流速为：=1.98计算温降：由苏霍夫公式计算其温降为：(3-18)式中：----埋地管周围介质的温度，取=2℃；----管道起点油温，＝60℃；K----管道总传热系数，取K=2.5；D----管道外径，D=0.3239m；L----管道的输送长度，L=30Km；C----输油平均温度下油品的比热容，取C=1.859;Q----油品的质量流量，。则：℃所以：所输油品的平均温度为：℃该温度下原油的物性为：；；。雷诺数为：∴,该态属于水力光滑区。43 ZG联合站计算说明查文献[4]表5－1得β=0.0246，m=0.25，局部摩阻按2%计算。则由列宾宗公式得：外输时：，。选取型泵，其流量为288，扬程为367.2m,效率为80%。台数的选择：,取整n=2台.需一台备用，以备检修时使用。故用3台型并联工作，其中一台备用。3.2.7循环泵的选取[1]2][3][5][8]选取型号为作为循环泵，其流量为340，扬程为32m,效率为83%。确定泵的吸入管和排出管直径；由于通过泵的流体温度为55℃，根据，选取吸入管经济流速为1.3，排出管经济流速为2.0。含水按20%计算：则：所以：吸入管：选取管径为Φ457×12.0。实际流速：排出管：43 ZG联合站计算说明选取管径为Φ355.6×6.0。实际流速：局部摩阻计算：计算当量长度：表3-1当量长度名称个数90#冲制弯头560闸阀34单向阀187罗次流量计的压降，。所以：总的局部摩阻为h=（5×60+3×4+87）×0.3436+4=141.1m，管线长度取60m.雷诺数为：∴,该态属于水力光滑区。查文献[4]表5－1得β=0.0246，m=0.25。则沿程摩阻由列宾宗公式得：从缓冲罐到电脱水器提供的压升为0.15所以：则：总的提高的扬程为H=1.39+0.599+18.94=20.929m泵台数的选取：取整n=2台需设一台备用，故选取3台43 ZG联合站计算说明型循环泵。由于事故再恢复时也使循环泵，所以事故泵不在另选。3.3管线的计算及泵的校核[1][2][3][4][5][6][7][8]3.3.1站外来油到三相分离器之间的管路计算3.3.1.1游离天然气的物性计算1、天然气溶解度计算(3-19)式中：----原油中天然气的溶解度，；----工程标况下天然气的相对密度；----原油的相对密度；P----管路的压力，；t----管路的温度，℃。已知：工程标况下（P=0.101325，T=293K），空气的密度，天然气的密度为。所以可得：=2.50由于部分天然气溶于原油中，使混输管路中游离气相的流量会减少，管路中天然气的流量可按下式计算：(3-20)式中：----游离天然气的流量，；----天然气的总流量，已知：=1.54，=0.146。所以：43 ZG联合站计算说明2、计算管内游离天然气密度。由于溶于原油中的天然气系为天然气中较重组分，故溶解天然气的相对密度应大于天然气的相对密度，所以未溶解天然气的密度也会发生相应的变化，先计算如下：(3-21)式中：----原油中天然气的溶解度，；----工程标况下天然气的相对密度；----脱气原油的相对密度。将=2.50，=0.8154代入(3-21)式：则：溶解天然气的密度：未溶解天然气的密度为：(3-22)式中：----工程标况下气油比，。已知：气油比60，=60×0.83=49.8。将：=49.8，，，=2.50代入(3-22)式得：换算为管路条件（0.5，40℃）下，未溶解天然气的密度：2、天然气粘度的计算由公式：(3-23)式中：43 ZG联合站计算说明T----天然气的温度，K；取T=313K；△----天然气在标准状况下的相对密度。所以可得：3.3.1.2液相密度和粘度的计算已知液相进站流量：液相质量流量：所以液相的密度：由于液相为复杂的油水乳状液，在管内还可能存在某些游离水，油水混合物的粘度很难精确计算，油水乳状液的粘度近似取为纯油的5倍，则：3.3.1.3初选管径及长度。考虑到三相分离器和管路的有效利用问题，从进站阀组到油、气、水三相分离器选用五条管线，分别进入五个三相分离器中，这样可以减小气液分配不均的缺陷。气液混合总流量为：则每条管路的流量为：43 ZG联合站计算说明由于40℃时，，查吸入管路的经济流速为1.3。假定气液混合物的流速为1.3，则：管径：，选取Φ610×5.2的管线。则：混合物的实际流速为：所以从进站阀组到三相分离器可需要五根Φ610×5.2的直管，直管段长度为15m。3.3.2三相分离器到缓冲罐输油管线的计算三相分离器出口温度为55℃，原油含水率为20%左右，此时油的密度，则：，则：所以：假设流速为1.3，选Φ457×12.0mm管线，则实际流速为：3.3.2.1管线压降的计算：三相分离器到缓冲罐的管线如图3-1所示。43 ZG联合站计算说明图3-1三相分离器到缓冲罐输油管线示意图从三相分离器到缓冲罐的管线的计算结果如表3-2所示。表3-2局部摩阻列表管线规格元件个数1Φ323.9×11.1出油阀1摩阻4闸阀242Φ323.9×11.1闸阀24大小头29过滤器277流量计1摩阻为4弯头260转弯三通2403Φ457×12.0闸阀14转弯三通240弯头3603.3.2.2局部摩阻计算：(1)号管线43 ZG联合站计算说明，∴,该态属于水力光滑区。(2)号管线同<1>号管线(3)号管线∴,该态属于水力光滑区。3.3.2.3沿程摩阻的计算1，2号管线可以忽略不计，3号管线长约为20。故：43 ZG联合站计算说明所以总压降为h=9.133+0.077=9.210m3.3.3缓冲罐到循环泵之间管线的计算此段管路中液相的物性和从三相分离器到缓冲罐间管路的物性相近，，，。选用一条Φ457×12.0的管线，实际流速为1.257，此段管长约为15。3.3.3.1局部摩阻的计算此段管线含有2个闸阀、2个转弯三通和1个过滤器。3.3.3.2沿程摩阻的计算所以总压降为：h=0.635+0.058=0.688m3.3.4循环泵到电脱水器之间管线的计算管道输送油温为52℃。选管径Φ457×12.0，取管线长为40。则沿程摩阻为：43 ZG联合站计算说明局部摩阻有2个闸阀、一个单向阀和2个转弯三通。所以此段管路总压降为h=1.744+0.674=2.418m3.3.5电脱水器到加热炉之间管线的计算从电脱水器出来的原油为纯净原油，含水≤0.5%，水的影响忽略不计。输送油温为52℃。此条件下。∴假设流速为1.3选Φ406.4×12.0的管线，则实际流速为：3.3.5.1压降计算∴,该态属于水力光滑区。取L=100m,43 ZG联合站计算说明3.3.5.2局部摩阻计算有2个闸阀、2个转弯三通和1个90#弯头。∴3.3.6加热炉到稳定区之间管线的计算管道输送的油温为60℃，长度为70m.选Φ406.4×12.0的管线，则实际流速为：∴,该态属于水力光滑区。有2个闸阀和2个转弯三通。∴则沿程摩阻为：43 ZG联合站计算说明3.3.7稳定区到外输泵之间管路的计算选Φ406.4×12.0的管线，属于水力光滑区，,长度为40.∴沿程摩阻损失：取局部摩阻，则:∴总压降为和h=0.155+0.643=0.798m.3.3.8事故罐到循环泵之间管线的计算管道输送温度为46℃，长度取120m.选Φ457×12.0的管线，属于水力光滑区，∴沿程摩阻损失：取局部摩阻，则:∴总压降为和h=0.325+0.662=0.987m.43 ZG联合站计算说明3.3.10泵的校核3.3.10.1循环泵的工作性能校核（）将泵的允许气蚀余量换算成泵的允许吸入真空度[]。由文献[8]式(1-47)(3-24)查文献[8]表1-3、1-4可得：，。∴由式(3-24)得：修正[]，则：(3-25)取，，。由式(3-25)得：已经计算出罐到循环泵的摩阻损失为，罐出口比泵进口高1m。所以剩余压头：＞0所以完全符合工作要求。3.3.10.2外输泵的工作性能校核()将泵的允许气蚀余量换算成泵的允许吸入真空度[]。查文献[8]表1-3、1-4可得：，。43 ZG联合站计算说明∴由式(3-24)得：修正[]，取，,。由式(3-25)得：已经计算出稳定塔到外输泵的摩阻损失为，稳定塔最低液位比泵进口高3m。所以剩余压头：＞0所以完全符合工作要求。43结论43 结论第4章结论本次联合站设计工程中，根据实际以及总平面布置原则，设计了平面布置，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。在进行基础参数和热力、水力计算之后，根据流程设计原则，设计了联合站的基本流程，本站的主要流程有：1、正常流程：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→外输2、停电流程：进站来油→进站阀组→油气水三相分离器→原油缓冲罐→事故罐→循环泵后的正常流程通过对原油物性以及以往联合站设计的资料的阅读与参考，根据自己任务书中原油的特性，进行了油气水三相分离器、缓冲罐、电脱水器、加热炉、原油储罐以及泵的选取，同时对站内工艺管线进行了设计及泵的校核，从而知道本次设计在理论上能满足设计任务的要求。43中国石油大学(华东)毕业设计(论文)43 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)致谢经过将近两个多月的毕业设计期间，我充分的结合自己学过得专业理论知识，并参阅了大量的有关资料，同时结合在以前生产实习中获得的实践知识，使我对联合站的设计工作有了整体的了解和初步的认识，得到了不少的收获。在本次设计过程中，我得到了我的指导老师王海琴老师的悉心指导和帮助，同时也得到了寇杰老师、曹学文老师、李琦瑰老师等对我耐心的指导和帮助。在此，本人对各位老师表示衷心的感谢和深深的敬意，同时也对给予我帮助和照顾的本组所有同学及其他组同学表示感谢。43 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)参考文献[1]冯叔初，郭揆常.油气集输.第二版.中国石油大学出版社.2006：74-364.[2]GB50350-2005，油田油气集输设计技术手册.[3]SY/T0045-1999，原油电脱水器设计规范.[4]SY/T0538-2004，管式加热炉规范[5]郭光臣，董文兰，张志廉.油库设计与管理.第一版.中国石油大学出版社.2006：10-13.[6]杨筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.第一版.石油大学出版社.2005：23-68.[7]GB/T50074—2002，石油库设计规范.[8]钱锡俊，陈弘.泵与压缩机.第一版.石油大学出版社.2005：46—48[9]袁恩熙.工程流体力学.第一版.石油工业出版社.2002：87-199[10]机械工业部.泵样本（下）.第一版.机械工业出版社，1997：1607-1[11]ChiU.ikoku.NaturalGasEngineering.PennWellPublishingCompany.1980.[12]KenArnold.DesigningOilandGasProductionSystem.WorldOil.1984:No.11,73-7843'