在石油的储存运输过程的泵选型
2017-04-11

在石油的储存运输过程中,广泛的使用泵来增加液体的能量,克服流动阻力,达到沿管路输送的目的。


1.1  储运用泵的类型选择

炼油厂、石油化工厂和油库的液体原料、成品油和副产物料储运系统中,物料的操作温度一般都在100℃以下。输转物料用泵一般为间断操作,一泵多用,备用泵少;一般要求泵的吸入口为水平方向。对于输送易凝物料的泵要求有防凝措施。

1)装卸用泵,一般要求流量大,扬程低。对于沿海装卸油轮用泵其流量可达1000至3000m³/h。一般选用单级离心泵,尤其是管道泵用的比较普遍。物料粘度较大时,例如燃料油或减压塔底油。只要其效率粘度换算系数不小于0.7时,仍可选用离心泵,否则可选用螺杆泵或往复泵。

2)物料调合用泵,一般多用大流量低扬程的单级离心泵或管道泵。

3)物料输转用泵,多用流量较大、扬程适中的离心泵。厂区之间输转用泵常为扬程较高的多级离心泵。

4)储罐区抽送底油或清罐用泵一般用电动往复泵或蒸汽往复泵。

5)化学药剂如液碱、硫酸等一般用耐腐蚀离心泵。

6)润滑油多用离心泵或螺杆泵。

7)铁路洗罐站抽吸底油、热水采用水环式真空泵;油罐车上卸一般采用潜油泵。

在选择合适的泵之前,首先要根据介质的性质和现场条件等因素确定需要的泵类型,以方便进行下一步设计工作。



2.1 泵类型的实例

   例如,原油、燃料油泵房中的油品为高粘度油品,运动粘度为500mPa.s,泵房中的已有泵全部为离心泵,在对工艺流程进行改造时,需要增加4台泵以满足工艺需求,考虑到油品特性和双螺杆泵具有自吸能力强、低噪音、无脉动、对介质无乳化剪切作用和高效率的特点,新增4台泵全部为双螺杆泵。


2.2 流量参数的计算

以某产品质量升级项目乙醇汽油调和设施单元为例,对三个汽油装车鹤位进行改造,新增乙醇线,接入上述三个汽油装车鹤位上,将乙醇与汽油按1:10的比例混合后进行装车。在确定新增泵的流量时,参考汽油装车泵的流量为85m3/h,按照1:10的体积比混合,乙醇装车泵的流量应为8.5m3/h,在对照泵厂家样本之后,最终选择了额定流量为10 m3/h的离心泵,正常工作时开泵的流量为8.5m3/h。另外,在一些改造项目中,往往管道已定,在流速选择中,要选择合适的流量来尽量满足推荐流速。表1为部分油品流体的推荐流速:

表1 油品流体的推荐流速

泵出口管道

泵吸入管道

运动粘度(mm2/s)

流速m/s

运动粘度(mm2/s)

流速m/s

1-10

1.0-3.0

1-10

0.5-2.0

10-30

0.8-2.5

10-30

1.5-1.8

30-75

0.5-2.0

30-75

0.3-1.5

75-150

0.5-1.5

75-150

0.3-1.2

150-450

0.5-1.2

150-450

0.3-1.0

450-900

1.5-1.0

450-900

0.3-0.8



2.3. 扬程的计算

若已知原油、燃料油泵房的原油和燃料油经新增泵加压后远输至10km外的炼厂的罐区,外输管径为DN400,取原油、燃料油的粘度为500mm2/s,流量已定为500m3/h,取油品的密度约为900kg/m3,现求泵的扬程。可知Q=500m3/h≈0.139m3/s。所以:

判断流体流态可知:

当Re<2000时,流态为层流或称滞留,水力摩阻系数与管壁粗糙度无关,只是雷诺数的函数,

可得沿程摩阻为

因为长输至地方炼厂库区还需要预留0.2~0.3MPa的压力,可得P≈1.4MPa,扬程H=1400000÷900÷9.8≈156m。从而满足工艺需求。


2.4.汽蚀余量的计算

为避免发生气蚀现象,必须使有效气蚀余量大于必需气蚀余量,必需气蚀余量为泵本身特性,只与泵结构有关,所以在结合泵厂家样本查得必需汽蚀余量之后,需对泵系统有效汽蚀余量进行计算,若不符合有效气蚀余量大于必需气蚀余量,则无法满足工艺需求。

以原油、燃料油泵房新增管输螺杆泵为实例,稳定原油的饱和蒸汽压一般小于0.1MPa(小于当地大气压),经确认,取0.07MPa。燃料油饱和蒸汽压取0.045MPa。从罐区沿程摩阻至泵入口当量长度取300m,泵入口管径为DN450,计算得沿程摩阻约为2m。原油泵房中新增一台高压螺杆泵,必需汽蚀余量为3.5m,根据有效汽蚀余量的计算公式:

其中(NPSH)a —— 有效汽蚀余量,m;

 —— 泵进口侧容器液面压力(绝),MPa;

 —— 输送温度下液体的饱和蒸汽压(绝压),MPa;

 —— 输送温度下液体的相对密度;

 —— 进口侧管道系统的阻力,m;

 —— 泵实际几何安装高度,即进口侧容器的最低液面至泵中心线的垂直距离(高度差),灌注时为负值,吸上时正值,m。


燃料油泵房中置换两台高压螺杆泵和一台低压螺杆泵,低压螺杆泵必需汽蚀余量为4.7m,高压螺杆泵有效汽蚀余量为3.5m,则

可得有效汽蚀余量均大于必需气蚀余量,所以不会发生气蚀现象,满足要求。


来源: