输油管道工艺现状及先进工艺_新闻_

田寒月++高志君++满明石++吴振宁

[摘要]管道运输是油品输送的重要途径，对石油化工行业有着较为重要的影响，然而由于输送环境较为复杂，输油过程中存在较多的困难，并存在严重的老化问题，因此随输油工艺有着较高要求，文章对我国输油管道工艺的发展和工艺设计进行了简要介绍，并综合分析国内输油工艺，以具体输油管道为例，对含蜡原油输送、地形高差起伏、低输量输送及老输油管道的改造与发展等难题进行分析，具有一定的意义。

[关键词]管道输送工艺低输量先进工艺

中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0037-01

1 管道输油概况

输油管道工艺方案设计决定着工程方案的合理性及项目的投资和效益。与发达国家相比，我国的输油管道工艺技术还存在一定差异。在设计输量方面，我国设计输量的余量仅为5%，而北美地区为10%～15%；管道设计压力选择优化设计相对于常规设计更为经济科学；北美地区采用J曲线法优选工艺方案，明显优于我国的费用现值法，其可实现管道全生命周期比选和工艺最优化。

目前，我国对于石油运输方法的选择主要是根据石油能源的性质和石油开采的具体环境决定的。其中，较轻质量的石油、低凝固点和低粘度的石油能源主要采用等温输送方法，即从炼油厂和石油开采处，将石油直接输送至输油管道中，输送的石油温度与管道周围环境的温度相同，不需做其他温度控制。石油刚开始输送至输油管道时，石油的温度与刚开采出的温度不相同，因此，在运输过程中，输油管道中的石油会与周围环境或介质会产生热量交换，在大部分输油管道运输过程中，石油的温度通常小于周围环境温度，因此，对于易凝结、高粘度的石油主要采用加热、掺轻质油进行稀释、水悬浮、加催化剂、增加减阻剂等方法，保证石油的高效、安全运输[1]。

2 输油管道工艺难点及相应方案

2.1 地形高差起伏

大落差地形容易造成管道动压和静压过高，若压力控制不当，可能造成不满流、段塞流和水击超压等诸多问题。主要有两种方法可以有效控制大落差地段的管道压力，分别是变管径设计和设立减压系统。对于地形高低起伏非常大输油环境，可采用在大落差地段分输站和首末站设置减压系统的方法，能有效控制管道的动压，且将减压阀的控制纳入到了水击保护系统，解决了水击控制问题，保证了管道的安全平稳运行。

大高差输油管道在输油工艺和自动控制设计上又有不同，在设计过程中要注意5个问题：爬坡泵站应按开始流程设计；上游泵站采用并联设计；管道最高点与爬坡站高差较大时，爬坡泵站输油主泵也采用并联；爬坡泵站储油罐的液位应作为爬坡泵站及上游泵站的一个重要调节参数；爬坡泵站与上游泵站协调运行控制和相互保护。

2.2 含蜡原油输送困扰

我国原油的80%中均含蜡，含蜡原油凝点高，低温流动性差，流动过程中耗能高、阻力大，容易出现析蜡、结垢、凝管及堵塞现象，严重影响了管道安全运行。传统的含蜡原油输送方法为逐站加热输送，但需要设备多，投资大，能耗多，管道停运时间稍长便会因原油降温至凝结，酿成管道堵塞的灾难性后果。含蜡原油长距离输送除了加热输送外，还有掺和轻油稀释法、水乳化法、热处理法，微生物法和降凝剂处理法。降凝剂可以通过共晶和吸附作用，改变蜡晶的形态和结构，从而改善原油的流动性。根据降凝剂改性效果，输油管道可采取“常温输送”，即一次处理后输送数百公里甚至更长距离，中途不再重复处理，以及降低加热站进站温度，少开热站两种运行方式[2]。

2.3 低输量输送

由于管线是按油田高产期外输量设计，随着油田产量逐年下降，常规加热输送方法已经不能保证管道的安全运行。热油管道输量低于设计输量时，不仅增加输油成本，而且随着输量的减少还可能会出现不稳定甚至凝管的危险。国内原油管道，尤其是东部地区，大多处于低输量或超低输量状态，因此长输管道的低输量安全运行难题亟需解决。解决低输量问题，有两种途径：一是原油改性输送，如原油热处理和添加降凝剂。工艺较为成熟；而是间歇输送，此方法由于管道的非稳态温降及启动压力的计算难题的存在限制了应用。魏荆输油管道根据原油的基本物性，在室内筛选出GY-3降凝剂，通过添加降凝剂综合处理的输送工艺，成功将管道的最低输量降低2500t/d，不仅节约了大量能源，且保证了管道的安全运行。但随着投产时间变长，管输流量和油品物性的变化，重复添加降凝剂的情况下，原油凝点也有所下降，各加热的进站温度可能会偏高，会增大管道运行的能耗。这种情况下，可在原有输油工艺的基础上，适当调低中间站进站温度，采用降温输送的工艺方案。永沪宁、仪长线、鲁宁线、京津冀线等管线也根据地温和气温变化，由热输改为常温输送或降低工艺要求的出站温度等，降低热力和动力消耗。阿尔鄯—赛汉塔拉输油管道（阿赛线）随着原油产量缓慢下降，为降低输油能动消耗，减少原油轻馏分损失，采用半管流输送方案，也有效地起到水击保护作用，取得了较好的经济和社会效益[3]。

3 管道输油新工艺

3.1热处理输油新工艺

热处理输送方法是经过大量数据分析研究而创新出的新工艺，主要将石油加热至要求的温度，将石油中的蜡全部溶解，将其中的胶质物剔出，再采用规定的速度和方法进行冷却，在石油中的物质重新结晶的过程中，由于胶质物和蜡的共同作用，改变了石油中的进行结晶的形态，由此来改善含蜡石油的低温流变特性，降低管道的能耗。近年来，国内目前大量采用含蜡石油热处理新工艺，并有了较好的进展，现行的含蜡石油热处理输送工艺主要有两种类型。第一种是我国目前采用的简易热处理工艺方式；另一种是印度正在使用的完备热处理工艺方式。简易热处理输送工艺是指石油在开采处进行升温加热，使之达到最佳热处理温度后，进行冷热油之间的热交换流程，石油经过输油管道的冷却过程，保证一定的温度进行输送。同时，根据管道的耐压度延长运输的距离，降低石油的运输温度，这种热处理输送工艺简单便捷，应用方便[4]。

3.2 水环输油新工艺

由于石油中沥青、胶质物含量较高，粘度较大，因此，传统的输油方法成本较高，效益较差，而新兴的水环输油工艺是基于提高效率的目的而研究出的输送方法，尤其适用于运输高粘度和高凝点的石油能源。所谓水环输送，是指就在输油管道中先输送水质，使水可以沿管壁形成贴壁水环、水膜，再让高粘度、高凝点的石油通过管道进行运输。由于管道内充满了粘度较低的水质，因此，石油不会与管壁直接接触，而是从水面上流过，大大降低了摩擦力，提高输油效率。由此可见，与传统的输油方式相比，水环输送工艺的操作简便且成本低廉，获得较高的经济效益。

3.3 稀释输油新工艺

在含蜡石油中混入一定比例的液化石油气和低粘度石油等稀释剂，可以有效的改善石油的流变特性。当石油加人一定量的稀释剂后，原油中的蜡的含量将降低，浓度减小，石油的饱和点随之下降，从而达到降低石油凝点的目的。另外，稀释剂中的沥青是良好的抗凝剂，它可以有效阻止蜡形成结晶，使混合后的石油的凝点和粘度都下降，由此，保证石油的顺利运输，而不会凝结在管道中，造成堵塞。现已在全国大量推广，且在国外已大量应，例如：美国库欣特至芝加哥的输油管道中，输送的溶液即为7 % 的原油、10%的天然气汽油、9%的渣油、6%的丁烷、5%的丙烷，其运输效果良好，避免了石油能源的浪费。

参考文献

[1] 康联弟，李栋，何元.长输管道输油工艺节能技术分析[J].化工管理， 2015 （3）：213-214.

[2] 李志芳.分析长输管道输油工艺节能技术[J].化工管理，2015（8）：215-215.