inginerie de petrol si gaze - transportul si depozitarea hidrocarburilor - transportul si distributia hidrocarburilor prin conducte

 

TRANSPORTUL SI DEPOZITAREA

HIDROCARBURILOR

TRANSPORTUL SI DISTRIBUTIA HIDROCARBURILOR

PRIN CONDUCTE

INTRODUCERE

Colectarea, tranportul si depozitarea petrolului brut, a produselor petroliere si a gazelor, constituie o activitate de mare importanta prin care se asigura alimentarea cu materie prima a rafinariilor sau a combinatelor petrochimice precum si distribuirea produselor finite ale acestora catre beneficiari.

Activitatea de colectare are drept scop economic acumularea produselor de titei brut a mai multor sonde. Din punct de vedere tehnic, acesta se realizeaza prin intermediul conductelorde legatura dintre sondele productive si parcul de separatoare si rezervoare.

Activitatea de depozitare raspude cerintelor tehnico - economice de acumulare si pastrare a produselor petrolierein spatii special amenajate in vederea transportului sau distzribuirii catre beneficiar. Din punct de vedere tehnic aceasta se realizeaza prin intermediul rezervoarelor de acumulare de diferite capacitati.

Transportul produselor petroliere reprezinta activitatea economica cu ponderea cea mai mare in cadrul general amintit, avand drept scop economic deplasarea produselor petroliere si a gazelor asigurand legatura dintre producatori si consumatori. Alegerea modalitatilor de efectuare a transportului se face pe baza unui studiu tehnico - economic care are in vedere in primul rand costul total al transportului precum si volumul total de transport.

Transportul prin conducta reprezinta o serie de avantaje: continuitate si regularitate in transport, capacitate mare de transport, posibilitate mare de automatizare, fiabilitate in exploatare, cost redus la capacitati mari de transport im raport cu alte mijloace. Totusi, transportul prin conducte necesita un efort financiar mare din punct de vedere al investitiilor care trebuiesc justificate economic.

Obiectul disciplinei consta in studiul legilor care guverneaza produsele de transport si depozitare a hidrocarburilor fluide sau in drumul lor intre producator si consumator,in vederea cunoasterii metodologiei de proiectare si exploatare in conditii optime a instalatiilor de transport.

Datorita necesarului tot mai ridicat de conbustibil in viata economica si industriala a intregii omeniri, transportul hidrocarburilor are pentru viata economica aceeasi importanta pe care o are sistemul circulator pentru organismul uman.

1.TEMA PROIECTULUI

In cadrul unei brigazi de productie petroliera pe un camp petrolier se extind x sonde care se racordeaza la un parc de separatoare nou. Productia acestui parc este transportata la depozitul central (DC) impreuna cu productia a inca patru parcuri conform schemei:

unde notatiile au urmatoarea semnificatie:

P₁..P₅ -parcuri de sonde;

L_a -lungimea conductei de apa;

q_a -debitul sursei de apa;

z_a -cota topografica a sursei de apa;

L_ij -lungimea conductei pe portiunea ij;

L_t -lungimea conductei de transport titei intre depozitul central si rafinarie;

DC -depozit central;

R -rafinarie;

z_i -cote topografice ale parcurilor i. i=15;

SA -sursa de apa;

Q_t -debitul de titei de la parcurile P_i.

DATE CUNOSCUTE

1.1 Cote topografice 1.2 Lungimea conductelor

z_S = 295 m La = (10+0,1∙n) Km = (10+0,1∙7) = 10,7Km

z_SA = 290 m L_am= (1,5+0,1∙n) Km = (1,5+0,1∙7) = 2,2 Km

z₁ 300 m L_1A= (4,4+0,1∙n) Km = (4,4+0,1∙7) = 5.1 Km

z₂ 170 m L_AB= (2,8+0,1∙n) Km = (2,8+0,1∙7) = 3,5 Km

z₃ = 180 m L_BC= (3,2+0,1∙n) Km = (3,2+0,1∙7) = 3,9 Km

z₄ = 190 m L_CD= (5,5+0,1∙n) Km = (5,5+0,1∙8) = 6,2 Km

z₅ = 210 m L_DR= (3,85+0,1∙n) Km = (3,85+0,1∙7) =4,55Km

z_A = 160 m L₂= (1,1+0,1∙n) Km = (1,1+0,1∙7) = 1,8 Km

z_B = 175 m L₃= (1,8+0,1∙n) Km = (1,8+0,1∙7) = 2,5 Km

z_C = 160 m L₄= (0,7+0,1∙n) Km = (0,7+0,1∙7) = 1,4 Km

z_D = 180 m L₅= (3,4+0,1∙n) Km = (3,4+0,1∙7) = 4.1 Km

z_E = 160 m L_t= (62+0,1∙n) Km = (62+0,1∙7) =6.9Km

z_R = 180 m L_g= (1,2+0,1∙n) Km = (1,2+0,1∙7) = 1,9 Km

1.3 Numarul sondelor racordate la parcul 1:

x=4+n∙0,5=4+(7∙0,5)=8

1.4 Productia parcurilor:

Q =x∙q_am= m³lichid / zi

q_am 8 m³lichid / zi

Q₂=(210+5∙n) m³/ zi = (210+5∙8) m³/ zi = 245 m³/ zi

Q₃=(180+5∙n) m³/ zi = (180+5∙8) m³/ zi = 215 m³/ zi
Q₄=(190+5∙n) m³/ zi = (190+5∙8) m³/ zi = 225 m³/ zi

Q₅=(90+5∙n) m³/ zi = ( 90+5∙8) m³/ zi = 125 m³/ zi

1.5 Densitatea reletiva a gazelor in raport cu aerul:

1.6 Temperatura de congelare a titeiului:

T_C=+10°C

1.7 Temperatura de siguranta pentru transport

T_S=T_C+(27)=10+5=15°C

1.8 Unele proprietati ale titeiurilor functie de temperatura(µ, p,v).

Se transporta titeiul (TIP Parcul numarul 8.Sat Chinez) de la depozit la rafinarie cu urmatoarele proprietati:

1.9 Se va trasa graficele:

a) Densitatea titeiului functie de temperatura (Anexa1);

b) Vascozitatea cinematica a titeiului functie de temperatura (Anexa 1);

c) Vascozitatea dinamica a titeiului functie de temperatura (Anexa 1).

1.10 Ratia de solutie

r=250+(-1)ⁿ∙n=250+(-1)⁶∙7 =243 [m³_st/m³]

1.11 Impuritati

i=(0,2+0,01∙n)=(0,2+0,01∙7)=0,27 %

1.12 Densitatea lichidului

Densitatea titeiului luat din grafic in punctul corespunzator temperaturii de 0 grade=273,15 K

_273,15 901 kg/m³

1,1825-0,001315∙_273,15 =1,1825-0,001315∙901= -2,315

Densitatea titeiului la 20 grade (din tabela):

_293,15 887 kg/m³

Densitatea titeiului _t:

_t (T_m - 273,15)=887 - 0,108145∙( 299,15- 273,15 )=887,06 kg/m³

Densitatea lichidului:

_l =(1- i ) _t +i _a *=(1-0,26)∙887,06+0,26∙1015 = 920,324 kg/m³

_a *=1015 kg/m³;

1.13 Temperatura medie

T_sonda 42°C=315,15K

T_parc 18°C=291,15K

K

1.14 Vascozitatea lichidului

v_l=(1 - i )v_tTm∙10^-6+iv_a*

v_l=(1 - 0,26)∙ 2,253∙10^-5+0,26∙ 0,9879∙10 =1,693∙10^-5 m²/s = 0,1693 cSt

1.15 Vascozitatea titeiului la temperatura medie. v_tTm

log[log(10⁶ v_tTm+0,8)]=A+Blog T_m

constantele A si B se determina din sistemul:

=>

=> m²/s

1.16 Vascozitatea cinematica a apei de zacamant

m /s

1.17 Vascozitatea dinamica a apei sarate

- s este salinitatea s=20(kg NaCl/vagon), deci s=2 grame NaCl/l

_-a reprezinta vascozitatea apei _a=1(cP). deci _a=10^-3

_a*=_a(1+1,34∙10^-3s+6,62∙10^-6s²)

_a 10^-3(1+1,34∙10^-32+6,62∙10^-62²)=1,003∙10^-3 N∙s/m²

Capitolul 1

1. CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTEI DE ALIMENTARE CU APA

Determinarea diametrului orientativ:

unde:

v_a=11,5 (m/s). se alege v_a=2 (m/s)

debitul de apa necesar pentru alimentare q_a=72 m³/ora= m³/s=0,02 m³/s

m

m =113 mm

Alegerea diametrului real (STAS 715/2 - 88 )

D=141,3 mm. D= inch

d= 115,9 mm

e = 12,7 mm

Determinarea vitezei reale de curgere:

m/s

m/s

Determinarea numarului Reynolds.:

; =1,154 cSt;

Determinarea coeficientului de rezistenta hidraulica:

Regim laminar pentru regim laminar (Re<2300)

Regim turbulent pentru regim turbulent (Re>2300)

Re=190370Re >2300 (regim turbulent)

Deci:

Determinarea caderii de presiune:

Δp

=2584000 Pa

Pa

Pa

Determinarea presiunii de pompare a apei:

-unde se cunoaste p_hidrant=6 bar - presiunea la hidrant

p_SA=p_H+p

p_SA =6+25,84 bar p_SA=31,84 bar

Inaltimea de pompare:

m

=325,034 m

m

Determinarea numarului de pompe:

Pentru m /ora se alege pompa Lotru 100 - 30 cu inaltimea de pompare H=54 m.

Determinarea numarului de pompe:

=6,019= 6 pompe; alegem 6 pompe Lotru 100 - 30.

Determinarea puterii pompei

- Se cunoaste

W = 90,979 kW

Determinarea valorii energiei consumate

-Se cunoaste t=6 ore / zi ;

W=N∙t. kwh / zi

=545,872 kw/zi

Capitolul 2

2. CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTELOR DE

GAZE

Calculul hidraulic urmareste stabilirea unei coreletii intre debitul ce se transporta prin conducta, diametrul interior al conductei si caderi de presiune, Productia de titei a unei sonde este formata din: faza lichida (hidrocarburi si apa) si faza gazoasa.

Conductele de presiune inalta:

p_p - presiunea de parc ( p_p=40 ata=40∙10⁵ Pa);

p_i - presiunea inalta de la sonda (p_i=6 ata=6∙10⁵ Pa);

Q_g - debitul de gaze al unei sonde;

k - modulul de debit;

Debitul pe fiecare treapta va fi:

r - ratia de solutie;

r=256 m³_standard/m³

m _st/s

Modulul de debit

Determinarea diametrului orientativ, d_o:

T_o=273,15 [K];

T_parc =T =18 °C =273,15+18= 291,15 K

p_o=1,01325∙10⁵ [Pa];

T_c=296,4 [K];

p_c=48,27∙10⁵ [Pa];

R=8314 [J/kgK];

=0,21∙32+0,79∙28=28,84 kg/kmol

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte Z_p=f(T_r, p_r) se poate determina din Anexa 4. sau cu relatia:

d₀ = 0,017 m =17 mm

Se alege diametrul interior real d₀=18,9 mm

D=26,7 mm = 1,050 inch

e=3,9 mm

Conducta de presiune medie:

Modulul de debit:

p_pm - presiunea medie de la parc (p_p=16 ata=16∙10⁵ Pa);

p_m - presiunea medie de la sonda (p_m=2 ata=2∙10⁵ Pa).

r - ratia de solutie;

r=256m³_standard/m³

Diametrul orientativ se deduce din k_m

T_o=273,15 [K];

T_parc =T =18 °C =273,15+18= 291,15 K

p_o=1,01325∙10⁵ [Pa];

T_c=296,4 [K];

p_c=48,27∙10⁵ [Pa];

R=8314 [J/kgK];

=0,21∙32+0,79∙28=28,84 kg/kmol

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte Z_p=f(T_r, p_r) se poate determina din Anexa 4. sau cu relatia:

Diametrul real se deduce din STAS 715/2 - 88

Se alege diametrul interior real d₀ = 26,6 mm

D =33,4 mm = 1,315 inch

e = 3,4 mm

2.3. Conducta de joasa presiune

Modulul de debit:

p_pj - presiunea medie de la parc (p_pj=8 ata=8∙10⁵ Pa);

p_j - presiunea medie de la sonda (p_j=1,05 ata=1,05∙10⁵ Pa).

r - ratia de solutie;

r=256 m³_standard/m³

Diametrul orientativ se deduce din K_j

T_o=273,15 [K];

T_parc =T =18 °C =273,15+18= 291,15 K

p_o=1,01325∙10⁵ [Pa];

T_c=296,4 [K];

p_c=48,27∙10⁵ [Pa];

R=8314 [J/kgK];

=0,21∙32+0,79∙28=28,84 kg/kmol

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte Z_p=f(T_r, p_r) se poate determina din Anexa 4. sau cu relatia:

d₀ = 0,033 m = 33mm

Diametrul real se deduce din STAS 715/2 - 88

Se alege diametrul interior real d₀ = 35 mm

D = 42,2 mm = 1,660 inch

e = 3,6 mm

Capitolul 3

CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTEI DE AMESTEC

(SONDA-PARC DE SEPARARE)

Calculul fractiei de lichide din amestec:

RGT= m³_N/m³, r_g d 0,67=0,804 kg/m³, r_l =920,324 kg/m³;

Densitatea amestecului :

kg/m³;

Viscozitatea cinematica :

n_l 2,199·10^-5 m²/s, m²/s=14,93 cSt;

m_g= 0,012 cP=0,012 10^-3 Pa s;

Viteza medie a amestecului:

m/s;

m/s;

m³/s;

Q_l=56 m³/zi =7,407·10^-4 m³/s;

Diametrul orientativ d₀

m=0,073 mm;

m³/s;

=(15 . 25)m/s, se adopta : =15m/s;

Diametrul real se deduce din STAS 715/2-88 :

D=88,9 mm;

d=74,7 mm;

e=7,1 mm;

Viteza amestecului :

=0,222 m/s;

m/s;

m/s;

Numarul Reynolds:

> 2300 > regim turbulent,

- viteza medie a fazei lichide daca aceasta ar curge singura prin conducta;

- viteza medie a fazei gazoase daca aceasta ar curge singura prin conducta;

Coeficientul de rezistenta hidraulica :

-regim turbulent, conducte netede:

Caderea de presiune de-a lungul conductei de amestec:

Capitolul 4

4. DETERMINAREA PROGRAMULUI OPTIM DE EVACUARE A TITEIULUI DIN PARCURILE DE SEPARARE LA

DEPOZITUL CENTRAL

In vederea dimensionarii colectorului si a stabilirii unui program optim de pompare se vor alege mai multe variante.Titeiul recoltat de la cele cinci parcuri are aceiasi calitate.

Parcurile vor fi echipate cu pompe 2-PN-400 care au urmatoarele caracteristici:

Debitul de pompare V_cd=0,092 (l/s)

Numarul de curse duble pe minut: n=70 (cd/min)

Randamentul pompei:

Debitul pompei q_p= η^. n^. V_cd=16,23 (m³/h)

Presiunea de refulare p=200 bar

Diametrul nominal al conductei de refulare: 4 inch (100 mm)

Presiunea maxima de aspiratie 10 bar

Diametrul nominal al conductei de aspiratie 10 inch (250 mm)

Dimensiuni de gabarit L=4110 mm

l=1960 mm

Inaltime fara amortizor sferic de pulsatie 1655 mm

Inaltime cu amortizor sferic de pulsatie 2625 mm

4.1. VARIANTA 1 DE POMPARE

Pompeza pe rind parcurile :(1 - 4);(3 - 5);(2);

Timpul zilnic de pompare ( fara restrictii de W) :

ore ≈ 7 ore;

3 - grupuri de pompare ;

Numarul de pompare necesar in fiecare parc :

, unde

-Q_i este productia zilnica a parcurilor (m³) , (i = 1 . 5);

-q_p este debitul real al pompei (m³/ora) , q_p=16,23 m³/ora ;

pompa ;

pompe ;

pompe ;

pompe ;

pompa ;

Timpul de evacuare al productiei de la fiecare parc :

ore;

ore;

ore;

ore;

ore;

Debitele de evacuare:

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

Datele calculate sunt urmatoarele :

Diagrama de pompare :

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Dimensionarea conductelor de legatura:

Se allege viteza economica : =1 m/s ;

- Pentru tronsonul 1-A:

Din STAS 715/2-88 => D_1A =88,9 mm; d_1A=73,7 mm; e_1A=7,6 mm;

- Pentru tronsonul 2-A:

Din STAS 715/2-88 => D_2A =141,3 mm; d_2A=115,9mm; e_2A=12,7 mm;

- Pentru tronsonul 3-B:

Din STAS 715/2-88 => D_3B =141,3 mm; d_3B=115,9 mm; e_3B=12,7 mm;

- Pentru tronsonul 4-C:

Din STAS 715/2-88 => D_4C =114,3 mm; d_4C=106,3 mm; e_4C=4 mm;

- Pentru tronsonul 5-D:

Din STAS 715/2-88 => D_5D =88,9 mm; d_5D=79,3 mm; e_5D=4,8 mm;

Dimensionarea tronsoanelor colectorului principal:

Se estimeza dimetrul tronsoanelor colectorului in conformitate cu varianta aleasa:

- Dimensionarea tronsonului A - B :

Din STAS 715/2-88 => D_AB =141,3 mm; d_AB=115,9 mm; e_AB=12,7 mm;

- Dimensionarea tronsonului B - C :

Din STAS 715/2-88 => D =141,3 mm=; d_BC=115,9 mm; e=12,7 mm;

- Dimensionarea tronsonului C - D :

Din STAS 715/2-88 => D =141,3 mm=; d_CD=127,1 mm; e=7,1 mm;

- Dimensionarea tronsonului D - E :

Din STAS 715/2-88 => D =168,3 mm=; d_DE=136,5 mm; e=15,9 mm;

Diametrele conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare si diametrele diverselor portiuni ale conductei colectoare sunt trecute in schema urmatoare:

Presiunile de pompare si energia consumata la fiecare parc in intervalele orare stabilite in diagrama de mai sus:

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare.

Se cunoaste vascozitatea amestecului _am 1,653^.10^-5 m /s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe conducte de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Presiunea la depozitul central:

unde:

H - inaltimea (H=10 m).

ρ_{am=753,34 Kg/m}³

Se calculeaza presiunea de pompare pe fiecare interval de timp in conformitate cu graficul de pompare, pornind de la expresia caderii de presiune

Intervalul de ore : 0 - 4

Pompeza parcurile 1 si 4; timpul de pompare t_p=4 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P1 :

Presiunea la parcul P4 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 4 - 6

Pompeza parcul 4; timpul de pompare t_p=2 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P4 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 8 - 9

Pompeza parcurile 3,4 si 5; timpul de pompare t_p=1 ora;

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P3 :

Presiunea la parcul P4 :

Presiunea la parcul P5 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 9 - 14

Pompeza parcurile 3 si 5; timpul de pompare t_p=5 ore;

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P3 :

Presiunea la parcul P5 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 14 - 15

Pompeza parcul 5; timpul de pompare t_p=1 ora;

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P5 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 17 - 24

Pompeza parcul 2; timpul de pompare t_p=7 ore;

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P2 :

Energia consumata de fiecare parc:

Energia totala consumata pentru aceasta varianta de pompare:

VARIANTA a-II-a DE POMPARE

Pompeza pe rind parcurile : (1 - 5 ) ;(2); (3); (4);

Timpul zilnic de pompare ( fara restrictii de W) :

ore;

4 - grupuri de pompare ;

Numarul de pompare necesar in fiecare parc :

, unde

-Q_i este productia zilnica a parcurilor (m³) , (i = 1 . 5);

-q_p este debitul real al pompei (m³/ora) , q_p=16,23 m³/ora ;

pompa ;

pompe ;

pompe ;

pompe ;

pompe ;

Timpul de evacuare al productiei de la fiecare parc :

ore;

ore;

ore;

ore;

ore;

Debitele de evacuare:

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

Datele calculate sunt urmatoarele :

Diagrama de pompare :

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Dimensionarea conductelor de legatura:

Se allege viteza economica : =1 m/s ;

- Pentru tronsonul 1-A:

Din STAS 715/2-88 => D_1A =88,9 mm; d_1A=73,7 mm; e_1A=7,6 mm;

- Pentru tronsonul 2-A:

Din STAS 715/2-88 => D_2A =141,3 mm; d_2A=131,7 mm; e_2A=4,8 mm;

- Pentru tronsonul 3-B:

Din STAS 715/2-88 => D_3B =168,3 mm; d_3B=139,7 mm; e_3B=14,3 mm;

- Pentru tronsonul 4-C:

Din STAS 715/2-88 => D_4C =141,3 mm; d_4C=125,5 mm; e_4C=7,9 mm;

- Pentru tronsonul 5-D:

Din STAS 715/2-88 => D_5D =114,3 mm; d_5D=103,9 mm; e_5D=5,2 mm;

Dimensionarea tronsoanelor colectorului principal:

Se estimeza diametrul tronsoanelor colectorului in conformitate cu varianta aleasa:

- Dimensionarea tronsonului A - B :

Din STAS 715/2-88 => D_AB =141,3 mm; d_AB=131,7 mm; e_AB=4,8 mm;

- Dimensionarea tronsonului B - C :

Din STAS 715/2-88 => D =168,3 mm=; d_BC=139,7 mm; e=14,3 mm;

- Dimensionarea tronsonului C - D :

Din STAS 715/2-88 => D =168,3 mm=; d_CD=139,7 mm; e=14,3 mm;

- Dimensionarea tronsonului D - E :

Din STAS 715/2-88 => D =168,3 mm=; d_DE=139,7 mm; e=14,3 mm;

Diametrele conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare si diametrele diverselor portiuni ale conductei colectoare sunt trecute in schema urmatoare:

Presiunile de pompare si energia consumata la fiecare parc in intervalele orare stabilite in diagrama de mai sus:

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare.

Se cunoaste vascozitatea amestecului _am m /s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe conducte de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Presiunea la depozitul central:

unde:

H - inaltimea (H=10 m).

ρ_{am=753,34 Kg/m}³

Intervalul de ore : 0 - 4

Pompeza parcurile 1 si 5; timpul de pompare t_p=4 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P1 :

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 4 - 6

Pompeza parcul 2; timpul de pompare t_p=2 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P2 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 8 - 11

Pompeza parcul 2; timpul de pompare t_p=2 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P2 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 11 - 15

Pompeza parcul 3; timpul de pompare t_p=4 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P3 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 17 - 22

Pompeza parcul 4; timpul de pompare t_p=5 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P4 :

Energia consumata de fiecare parc:

Energia totala consumata pentru aceasta varianta de pompare:

VARIANTA a-III-a DE POMPARE

Pompeza pe rind parcurile : (1 - 3 - 5);(2 - 4);

Timpul zilnic de pompare ( fara restrictii de W) :

ore;

3 - grupuri de pompare ;

Numarul de pompare necesar in fiecare parc :

, unde

-Q_i este productia zilnica a parcurilor (m³) , (i = 1 . 5);

-q_p este debitul real al pompei (m³/ora) , q_p=16,23 m³/ora ;

pompa ;

pompe ;

pompe ;

pompe ;

pompa ;

Timpul de evacuare al productiei de la fiecare parc :

ore;

ore;

ore;

ore;

ore;

Debitele de evacuare:

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

m³/h ;

Datele calculate sunt urmatoarele :

Diagrama de pompare :

 

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Dimensionarea conductelor de legatura:

Se allege viteza economica : =1 m/s ;

- Pentru tronsonul 1-A:

Din STAS 715/2-88 => D_1A =88,9 mm; d_1A=73,7 mm; e_1A=7,6 mm;

- Pentru tronsonul 2-A:

Din STAS 715/2-88 => D_2A =141,3 mm; d_2A=115,9mm; e_2A=12,7 mm;

- Pentru tronsonul 3-B:

Din STAS 715/2-88 => D_3B =114,3 mm; d_3B=104,7 mm; e_3B=4,8 mm;

- Pentru tronsonul 4-C:

Din STAS 715/2-88 => D_4C =114,3 mm; d_4C=106,3 mm; e_4C=4 mm;

- Pentru tronsonul 5-D:

Din STAS 715/2-88 => D_5D =88,9 mm; d_5D=79,3 mm; e_5D=4,8 mm;

Dimensionarea tronsoanelor colectorului principal:

Se estimeza diametrul tronsoanelor colectorului in conformitate cu varianta aleasa:

- Dimensionarea tronsonului A - B :

Din STAS 715/2-88 => D_AB =141,3 mm; d_AB=115,9 mm; e_AB=12,7 mm;

- Dimensionarea tronsonului B - C :

Din STAS 715/2-88 => D =141,3 mm=; d_BC=125,5 mm; e=7,9 mm;

- Dimensionarea tronsonului C - D :

Din STAS 715/2-88 => D =168,3 mm=; d_CD=154,1 mm; e=7,1 mm;

- Dimensionarea tronsonului D - E :

Din STAS 715/2-88 => D =168,3 mm=; d_DE=154,1 mm; e=7,1 mm;

Diametrele conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare si diametrele diverselor portiuni ale conductei colectoare sunt trecute in schema urmatoare:

Presiunile de pompare si energia consumata la fiecare parc in intervalele orare stabilite in diagrama de mai sus:

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare.

Se cunoaste vascozitatea amestecului _am m /s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe conducte de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Presiunea la depozitul central:

unde:

H - inaltimea (H=10 m).

ρ_{am=753,34 Kg/m}³

Se calculeaza presiunea de pompare pe fiecare interval de timp in conformitate cu graficul de pompare, pornind de la expresia caderii de presiune.

Intervalul de ore : 0 - 4

Pompeza parcurile 1,3 si 5; timpul de pompare t_p=4 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P1 :

Presiunea la parcul P3:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 4 - 6

Pompeza parcurile 3 si 5; timpul de pompare t_p=2 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P3:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 8 - 9

Pompeza parcurile 3 si 5; timpul de pompare t_p=1 ore

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P3:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 9 - 15

Pompeza parcurile 2 - 4; timpul de pompare t_p=6 ore;

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P2 :

Presiunea la parcul P4 :

Energia consumata de fiecare parc:

Intervalul de ore : 9 - 15

Pompeza parcurile 2 - 4; timpul de pompare t_p=1 ore;

Calculul vitezelor pe diversele tronsoane ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Calculul coeficientilor de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare :

;

;

;

;

Calculul presiunii sub forma de termeni de inaltime pe portiuni ale conductei colectoare :

Presiunea la parcul P2 :

Presiunea la parcul P4 :

Energia consumata de fiecare parc:

Energia totala consumata pentru aceasta varianta de pompare:

Bilantul energiei consumate in cazul fiecarei variante in parte este prezentat in tabelul de mai jos:

Varianta de pompare optima este a-II-a ,deoarece in acest caz energia consumata la parcuri pentru pomparea titeiului este minima.

Capitolul 5

5. BILANTUL TERMIC AL DEPOZITULUI CENTRAL

In cadrul depozitului central, titeiul curat este depozitat in rezervoare metalice cilindrice verticale cu capacitati corespunzatoare conform STAS 6579-71.

Pentru depasirea temperaturii de congelare si asigurarea transportului titeiului spre rafinarie acesta se incalzeste cu ajutorul serpentinelor la o temperatura t_i=60⁰C. Aburul de incalzire va fi de tip saturat produs in agregate de tip ABA conform STAS.

Rezervoarele au urmatoarele caracteristici :

Capacitatea nominala : V = 1000 m³ ;

Capacitatea efectiva: V_ef=1062 m³ ;

Diametrul interior al primei virole : D = 12370 mm ;

Inaltimea partii cilindrice : H = 8840 mm ;

Numarul virolelor : n = 6 ;

Grosimea tablelor : - capac : 5 mm ;

- fund : 5 mm ;

- manta : 5 mm ;

Cantitatea de titei curat la depozitul central va fi :

m³/zi ;

m³/zi ;

Determinarea numarului de rezervoare :

; Se aleg : n_r = 1 rezervoare ;

5.1. Calculul cantitatii totale de caldura

Caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de siguranta

unde :

reprezinta caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de siguranta T_i ;

reprezinta cantiatea totala de caldura necesara topirii parafinei cristalizate ;

reprezinta cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura.

Temperatura de siguranta :

C⁰C = 15 + 273,15 = 288,15 K ;

Temperatura de incalzire :

C = 60 + 273,15 = 333,15 K ;

Temperatura medie :

K =30^oC;

Caldura necesara ridicarii temperaturii titeilui la temperatura de siguranta :

kcal ;

in care:

- caldura specifica titeiului;

V- volumul titeiului din rezervor;

kcal/kg ⁰C ;

Cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei:

kcal ;

in care:

-caldura latenta de vaporizare; kcal/kg ;

-reprezinta continutul de parafina;

_{Cantitate de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura:}

_unde:

_{k-este coeficientul global de schimb de caldura;}

_{S-suprafata rezervorului;}

T-temperatura mediului exterior.

unde:

k-coeficientul global de schimb de caldura pentru fundul reyervorului;

k-coeficient de oglinda;

k-coeficient lateral.

k=1; k; k;

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura se determina in doua cazuri :

Pe timp de vara : T_ext = 25 ⁰C ;

Pe timp de iarna : T_ext = -10 ⁰C ;

Rezervorul avind o forma cilindrica suprafetele de fund si de oglinda sunt egale :

m² ;

m² ;

m ;

kS = 1 323,36 = 1917,2 kcal/h ⁰C

Pe timp de vara

kcal ;

kcal ;

Pe timp de iarna :

kcal ;

kcal ;

5.2.Numarul de agregate necesare incilzirii titeiului

Debitul de abur necesar (kg abur/ora) ; p = 8 at, t = 175 ⁰C ;

kcal/kg - entalpia aburului ;

Pe timp de vara:

kg abur/ora ;

Pe timp de iarna :

kg abur/ora ;

Cantitatea de apa necesara producerii aburului, pentru raportul de conversie 1/1

;

Pe timp de vara : m³/h ;

Pe timp de iarna : m³/h ;

Debitul de gaze necesar producerii aburului :

;

unde : - kcal/m³_st -este puterea calorica a gazului ;

Pe timp de vara: m³ ;

Pe timp de iarna: m³ ;

5.3.Lungimea serpentinelor de incalzire

Lungimea serpentinelor de incalzire : ;

unde : -aria suprafetei sepentinei ;

d - diametrul serpentinei, d =338,2 mm ;

unde : - temperatura de incalzire a aburului (k) ;

- temperatura finala a condensului, = 375,15 k ;

W/m²k =1376 kcal/m²hK ;

1 kW = 860 kcal/h ;

m² ;

m ;

5.4.Timpul de racire al titeiului din rezervor

Timpul de racire al titeilui din rezervor se calculeaza astfel :

Pe timp de vara:

;

Pe timp de iarna :

ore ;

C (vara) ;

C (iarna) ;

Capitolul 6

6. PROIECTAREA CONDUCTEI DE TRANSPORT DE LA DEPOZITUL CENTRAL LA RAFINARIE

Transportul titeiului curat de la depozitul central la rafinarie se face folosind pompe 2PN-400 echipate cu camasa de 7 ¼.' care au un volum pe cursa dubla de 30,6 l/cd un numar de curse duble pe minut egal cu 50 cd/min ;

l/cd ;

cd/min ; bar ;

Determinarea debitului real :

l/min = 64,26 m³/h ;

6.1.Calculul hidraulic al conductei

unde : - este presiunea la depozitul central ;

- este presiunea la rafinarie ;

Determinarea debitului de titei curat :

- impuritatile ;

m³/zi =26,08 m³/h

Calculul numarului de pompe:

pompa ; ore;

Determinarea diametrului orientativ al conductei de titei curat :

m =96 mm ; m/s ;

Se alege conform STAS 715/8-88 diametrul efectiv al conductei de titei curat :

D = 114,3 mm = 4 ½ in ; d =97,1 mm ; e =8,6 mm ;

Determinarea vitezei reale:

Determinarea temperaturii medii intre temperatura de la depozitul central si temperatura de la rafinarie :

C = 60+273,15 =333,15 K;

Pe timp de vara : K ;

Pe timp de iarna : K ;

Pe timp de vara :

K ;

Pe timp de iarna :

K ;

Densitatea titeiului pentru temperatura medie

Pe timp de vara :

_t (T_m - 273,15)=887 -2,315∙10^-3∙( 305,15- 273,15 )=886,92kg/m³

1,1825-0,001315∙_273,15 =1,1825-0,001315∙901=-2,315^.10^-3

Pe timp de iarna :

_t (T_m - 273,15)=887 -2,315∙10^-3∙( 294,48- 273,15 )=886,95 kg/m³

1,1825-0,001315∙_273,15 =1,1825-0,001315∙901=-2,315^.10^-3

Vascozitatea titeiului pentru temperatura medie

log[log(10⁶ v_tTm+0,8)]=A+B log T_m

constantele A si B se determina din sistemul:

=>

Pe timp de vara :

Din anexa 1 rezulta cSt ;

Pe timp de iarna :

Din anexa 1 rezulta cSt ;

Determinarea numarului Reynolds:

Pe timp de vara :

Pe timp de iarna :

Calculul coeficientului hidraulic :

Pe timp de vara:

;

Pe timp de iarna:

;

Calculul pantei hidraulice :

Pe timp de vara:

m ;

Pe timp de vara:

m ;

Calculul presiunii de pompare :

Pe timp de vara:

P_D=P_R+ρ_t g[iL_t+(z_R-z_E)]

Pa=78,84 bar ;

bar;

Pe timp de iarna:

P_D=P_R+ρ_t g[iL_t+(z_R-z_E)]

Pa=92,44 bar ;

bar;

Determinarea numarului de statii de pompare :

, se alege : statie de pompare ;

Determinarea puterii necesare pompelor :

- , este randamentul motorului ;

- , este randamentul transmisiei ;

- k = 1,1 , este coeficientul de suprasarcina ;

kW ;

Calculul energiei consumate :

=251019,9 kW;

- consideram ca pompa functioneaza doar 320 de zile ;

6.2.Calculul mecanic al conductei de transport

Grosimea peretelui tevii se determina pe baza teoriei efortului unitar maxim si se calculeaza cu relatia:

unde: - φ este coeficient de calitate a imbinarii(sudurii), φ = 0,70,9, se alege φ=0,8 ;

- s_a este efortul unitar de curgere

s_a s_c /c

- s_c 10⁸ N/mm² - este efortul unitar de curgere ;

- c = 1,672 este coeficient de siguranta, se alege c =1,83 ;

s_aN/mm²;

- a₁ este adaos pentru neuniformitatea grosimii peretelui

a₁ = (0,1250,15), se alege a₁ = 0,137 mm ;

- a₂ este adaos pentru coroziune, a₂ = (0,51) , se alege a₂ = 0,75 mm ;

mm ;

e = 6,73 <8,6 mm deci conducata a fost bine dimensionata ;

6.3. Calculul hidraulic al conductei de transport

Trasarea variatiei temperaturii de-a lungul conductei de transport(DC-R):

C (vara); C (iarna); m ;

K - coeficient global de schimb de caldura = 2W/m²K ;

- vara : e^{-0,148 x}

;

c_mt 0,4825+0,00077 (T_m-100)=0,4825+0,00077 (305,15-100)=0,640 kcal/kg h ⁰C

- iarna : e^{-0,150 x}

;

c_mt 0,4825+0,00077 (T_m-100)=0,4825+0,00077 (294,48-100)=0,632 kcal/kg h ⁰C

Graficul de variatie a temperaturii de-a lungul conductei de transport este prezentat in Anexa 2.

Calculul hidraulic al conductei considerind proprietatile fluidelor ca fiind zonal constante s-a facut utilizand relatiile de mai jos, iar rezultatele sunt prezentate in tabelul 6.3.1.

Lungimea unui tronson :

ΔL=5000 m;

Determinarea numarului de tronsoane:

deci 13 tronsoane din care 12 cu lungimea de 5 km si unul cu lungimea de 4,4 km.

Temperatura medie pe fiecare tronson:

Densitatea pe fiecare tronson:

_t (T_m - 273,15)=887 - 2,351∙10^-3∙( T_mj- 273,15 )

1,1825-0,001315∙_273,15 =1,1825-0,001315∙901=-2,351^.10^-3

Vascozitatea pe fiecare tronson:

log[log(10⁶ v_tTm+0,8)]=A+Blog T_m

constantele A si B se determina din sistemul:

=>

=> m²/s

Viteza medie:

Numarul Reynolds:

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

; - regim turbulent;

; - regim laminar;

Panta hidraulica:

m] ;

Pierderea de sarcina pe fiecare tronson:

Pierderea totala de sarcina hidraulica:

Presiunea de pompare:

- Pe timp de vara:

P_D=P_R+ρ_t g[h_L+(z_R-z_E)]

Pa=76,2 bar ;

bar;

- Pe timp de iarna:

P_D=P_R+ρ_t g[h_L+(z_R-z_E)]

Pa=88,26 bar ;

bar;

Tabelul 6.3.1

Pe timp de vara

Pe timp de iarna

Recalculam numarul de statii de pompare deoarece am obtinut valori mai mari pentru presiunea de pompare.

se aleg 2 statii de pompare;

Lungimea de congelare:

km ;

Numarul statiilor de incalzire:

, statii de incalzire

6.4.Calculul mecanic al conductei de transport (de verificare)

Grosimea peretelui tevii se determina pe baza teoriei efortului unitar maxim si se calculeaza cu relatia:

unde: - φ este coeficient de calitate a imbinarii(sudurii), φ = 0,70,9, se alege φ=0,8 ;

- s_a este efortul unitar de curgere

s_a s_c /c

- s_c 10⁸ N/mm² - este efortul unitar de curgere ;

- c = 1,672 este coeficient de siguranta, se alege c =1,83 ;

s_aN/mm²;

- a₁ este adaos pentru neuniformitatea grosimii peretelui

a₁ = (0,1250,15), se alege a₁ = 0,137 mm ;

- a₂ este adaos pentru coroziune, a₂ = (0,51) , se alege a₂ = 0,75 mm ;

mm ;

e = 6,73 <8,6 mm deci conducata a fost bine dimensionata ;

Concluzii

Proiectarea sistemului de transport si de depozitare este un calcul complex care are in vedere realizarea unei scheme tehnice de transport si depozitare, astfel incit cheltuielele efectuate pentru aceasta, sa fie cit mai reduse, dar cu un andament maxim.

Unii dintre parametrii care intervin in calcul depind de proprietatile fluidului transportat, deci de respectivele proprietati (densitate, viscozitate, ratia gaze-solutie, presiune,temperatura e.t.c.) si este valabila numai pentru fluidul transportat entru care sa facut calculul.

Calculul variantelor de pompare a necesitat o atentie deosebita din partea proiectantului deoarece trebuie sa se ajunga la o varianta cit mai eficienta din punct de vedere economic, cit si din punct de vedere al timpului de pompare si evacuare a produselor petroliere.

Aceasta operatiune se face printr-un sistem de parcuri, conducte de legatura, depozit si in cele din urma, rafinarie, acest sistem putind fi adoptat la procesele automatizate,usurind in acest fel responsabilitatea personalului angajat.

Tinind cont de faptul ca transportul produselor petroliere prin conducte are costul cel mai redus, acesta are prioritate fata de alte metode de transport. Intretinerea sistemului este usoara, el necesita revizii tehnice periodice de citeva ori pe an de catre persoane autorizate.

ANEXA 1

a) densitatea titeiului functie de temperatura

b) vascozitatea cinematica a titeiului functie de temperatura.

ANEXA 1

c) vascozitatea dinamica a titeiului functie de temperatura

ANEXA 2

Bibliografie

Oroveanu T., Stan Al., Talle V. : "Transportul petrolului"

Editura tehnica Bucuresti, 1985 ;

Balau L. : "Colectarea, transportul si depozitarea titeiului"

I.P.G. Ploiesti, 1978 ;

Oroveanu T., Stan Al., Trifan G. : "Colectarea, transportul si depozitarea produselor petroliere si gazului" Editura E.T.P. Bucuresti 1985 ;