Целесообразность последовательной перекачки. Приближенная теория смесеобразования. Прием и реализация смеси на конечном пункте трубопровода

16. Целесообразность последовательной перекачки

Метод послед-й перекачки нефтей и нефтепродуктов заключается в том, что различные по качеству углеводородные жидкости отдельными партиями определенных объемов перекачиваются по одному трубопроводу. При этом достигается максимально возможное использование пропускной способности трубопровода и освобождаются другие виды транспорта (железнодорожный, водный, автомобильный) от параллельных перевозок нефтей и нефтепродуктов.

Широкое внедрение последовательной перекачки вызвано особенностями работы трубопроводов. В чем они заключаются?

Во-первых, нефти, добываемые в пределах даже одного месторождения, имеют различный химический состав. Из одних вырабатывают высококачественные масла, из других - высокооктановые бензины. Смешивать такие нефти перед перекачкой или в процессе их перекачки на НПЗ нецелесообразно, т.к. извлечение из смеси наиболее ценных для каждой нефти фракций значительно усложняется. Строить же для каждой нефти отдельный трубопровод экономически неоправданно. Более предпочтителен вариант их последовательной (друг за другом) перекачки по одному трубопроводу.

Во-вторых, продукты нефтепереработки (бензины, керосины, дизельные топлива) поставляются потребителям, как правило, по трубопроводам. Обычно объемы отдельно взятых нефтепродуктов недостаточны для строительства самостоятельных трубопроводов или требуют сооружения маломощных нефтепродуктопроводов для каждого нефтепродукта в отдельности. В таких случаях сооружают один трубопровод большого диаметра и по нему последовательно перекачивают различные нефтепродукты в выбранном направлении.

В третьих. В условиях нефтебаз последовательная перекачка неизбежна, так как практически невозможно построить отдельные трубопроводы для каждого нефтепродукта.

О том, где впервые была применена последовательная перекачка, достоверных данных нет. В 1929 г. в США были проведены опыты по перекачке бутана и трех сортов бензина по трубопроводу длиной 1290 км и диаметром 0,2 м. В нашей стране последовательная перекачка была впервые осуществлена в 1927 г: по трубопроводу “Грозный-Махачкала” последовательно с нефтью перекачивалась вода, необходимая для охлаждения дизельных двигателей на насосных станциях. В ходе этой перекачки было установлено, что при соблюдении некоторых условий (скорость потока 1 м/с и выше, безостановочность перекачки) объем образующейся смеси невелик.

В начале 30-х годов на нефтепродуктопроводе “Баку-Батуми” прямым контактированием последовательно перекачивались взаиморастворимые нефтепродукты - керосин и газойль. Эту перекачку организовал инженер Кащеев А.А.

В 1943 г. технология последовательной перекачки была узаконена: Главнефтесбыт при Совете Министров СССР принял решение о практическом осуществлении последовательной перекачки светлых нефтепродуктов. А в 1944 г. такая перекачка начала применяться на магистральном трубопроводе “Астрахань- Саратов”. Этот опыт также подтвердил, что при турбулентном режиме перекачки объем образующейся смеси невелик.

Приближенная теория смесеобразования при последовательном движении жидкостей как при ламинарном, так и при турбулентном режимах течения впервые была создана В.С. Яблонским. Дальнейшее развитие теория последовательной перекачки получила в работах Г.З. Закирова, К.Д. Фролова, М.В. Нечваля, В.Ф. Новоселова, П.И. Тугунова, В.А. Юфина, М.В. Лурье, В.И. Марона и других исследователей. Проводимые исследования по последовательной перекачки как у нас в стране, так  и за рубежом способствовали широкому внедрению этого метода в практику эксплуатации магистральных ТП. В основном, последовательно перекачиваются НПр.

17. Приближенная теория смесеобразования

Распределение концентрации одного продукта в другом описывается линейным уравнением второго порядка в частных производных

,                                           (1)

где    К_Б - концентрация вытесняющей жидкости Б;

D_Э- эффективный коэффициент продольного перемешивания.

Это уравнение часто называют уравнением теплопроводности.

Его решение при начальных условиях  

имеет вид :        ,                                                 (2)

где    Ф(Z) - интеграл вероятности, ;

Z - аргумент интеграла вероятности, равный ;

t - время образования смеси (время перекачки).

График функции  приведен на рис. 1.

В соответствии с ним концентрация К_Б = 1 имеет место при  Z ® - ¥, а К_Б = 0 при Z ® + ¥, то есть смесь занимает как бы весь трубопровод. Это дефект используемой математической модели.

Для инженерных целей под областью смеси понимают зону, где концентрация продукта Б в продукте А изменяется от 99 до 1 %. Значение аргумента  интеграла  вероятности  Z  при  К_Б = 0,01 равно 1,645, а при        К_Б  = 0,99 равно - 1,645.

Рис. 1.6. График функции К_Б=0,5[1-Ф(z)]

Пусть х₁ и х₂ - координаты сечений, ограничивающих область смеси. Тогда можем записать :

               .

Длину области смеси найдем как разность х₂ и х₁

.                 (3)