Exemplu proiect 13 Transport si depozitare hidrocarburi

UNIVERSITATEA „PETROL – GAZE” PLOIEŞTI

FACULTATEA INGINERIA PETROLULUI ŞI GAZELOR

CATEDRA HIDRAULICA, TERMOTEHNICA ŞI INGINERIE DE ZACAMÂNT

PROIECT LA TRANSPORTUL SI

DEPOZITAREA FLUIDELOR

Coordonator: şef lucrari dr. ing. RADULESCU RENATA

Student:

Specializarea:

Grupa:

Anul:

PLOIEŞTI, 2008

TRANSPORTUL ŞI DEPOZITAREA FLUIDELOR

III Foraj, 2008

PROIECT

I TEMA:

PROIECTAREA UNUI SISTEM DE TRANSPORT FLUIDE DE LA SONDA LA

RAFINARIE

II CONTINUT:

Introducere………………………………………………………………………………3

Capitolul 1. Calculul hidraulic al conductei de alimentare cu apa; alegerea pompelor..10

Capitolul 2. Calculul hidraulic al conductelor de evacuare a gazelor.............................12

Capitolul 3. Calculul hidraulic al conductei de amestec (sonda – parc)..........................15

Capitolul 4. Determinarea programului optim de evacuare a titeiului de la parcurile de

separare (pe considerente energetice).........................................................17

Capitolul 5. Bilantul termic al depozitului

central...........................................................56

Capitolul 6. Proiectarea conductei de transport de la depozitul central la rafinarie........61

6.1. Calculul hidraulic

6.2. Calculul termic

6.3. Calulul mecanic

Concluzii.......................................................................................................................69

Bibliografie...................................................................................................................71

INTRODUCERE

Colectarea, transportul şi depozitarea petrolului brut, a produselor petroliere şi a

gazelor, constituie o activitate de mare importanta prin care se asigura alimentarea cu materie

prima a rafinariilor sau a combinatelor petrochimice precum şi 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

conductelor de legatura dintre sondele productive şi parcul de separatoare şi rezervoare.

Activitatea de depozitare raspude cerintelor tehnico – economice de acumulare şi

pastrare a produselor petroliere în spatii special amenajate în vederea transportului sau

distribuirii 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, având drept scop economic deplasarea produselor

petroliere şi a gazelor asigurând legatura dintre producatori şi consumatori. Alegerea

modalitatilor de efectuare a transportului se face pe baza unui studiu tehnico – economic care

are în vedere în primul rând costul total al transportului precum şi volumul total de transport.

Transportul prin conducta reprezinta o serie de avantaje: continuitate şi regularitate în

transport, capacitate mare de transport, posibilitate mare de automatizare, fiabilitate în

exploatare, cost redus la capacitati mari de transport în raport cu alte mijloace. Totuşi,

transportul prin conducte necesita un efort financiar mare din punct de vedere al investitiilor

care trebuiesc justificate economic.

Obiectul disciplinei consta în studiul legilor care guverneaza produsele de transport şi

depozitare a hidrocarburilor fluide sau în drumul lor între producator şi consumator, în

vederea cunoaşterii metodologiei de proiectare şi exploatare în conditii optime a instalatiilor

de transport.

Datorita necesarului tot mai ridicat de combustibil în viata economica şi industriala a

întregii omeniri, transportul hidrocarburilor are pentru viata economica aceeaşi importanta pe

care o are sistemul circulator pentru organismul uman.

1. TEMA PROIECTULUI

În cadrul unei brigazi de productie petroliera pe un câmp petrolier se extind x sonde

care se racordeaza la un parc de separatoare nou. Productia acestui parc este transportata la

depozitul central (DC) împreuna cu productia a înca patru parcuri conform schemei:

Q2, z2

x2 Q4, z4

x1 xn

L2 L4 zDC

La L1A LCD LDE

B D E

A LAB LBC C

za,qa Q1, z1 L3 L5

Lt

Lg

Q5, z5

pi Q3, z3

pm

pj

unde notatiile au urmatoarea semnificatie:

P1,......,P5 -parcuri de sonde;

La -lungimea conductei de apa;

qa -debitul sursei de apa;

za -cota topografica a sursei de apa;

Lij -lungimea conductei pe portiunea ij;

Lt -lungimea conductei de transport titei între depozitul central şi rafinarie;

DC -depozit central;

R -rafinarie;

zi -cote topografice ale parcurilor i, i=1...5;

SA -sursa de apa;

R

P2

P4

P5

P3

SA DCP1

Qi -debitul de titei de la parcurile Pi

2. DATE CUNOSCUTE2.1. Cote topografice

zS = 295 m

zSA = 290 m

z1 = 300 m

z2 = 170 m

z3 = 180 m

z5 = 210 m

z4 = 190 m

zA = 160 m

zB = 175 m

zC = 160 m

zD = 180 m

zE = 160 m

zR = 180 m

2.2. Lungimea conductelor

La = (10+0,1·n) Km = (10+0,1·13)Km =11,3Km = 11300 m

Lam = (1,5+0,1·n) Km = (1,5+0,1·13)Km =2,8 Km = 2800 m

L1A = (4,4+0,1·n) Km = (4,4+0,1·13)Km =5,7 Km = 5700 m

LAB = (2,8+0,1·n) Km = (2,8+0,1·13)Km =4,1 Km = 4100 m

LBC = (3,2+0,1·n) Km = (3,2+0,1·13)Km =4,5 Km = 4500 m

LCD = (5,5+0,1·n) Km = (5,5+0,1·13)Km =6,8 Km = 6800 m

LDE = (3,85+0,1·n) Km = (3,85+0,1·13)Km =5,15 Km = 5150 m

L2 = (1,1+0,1·n) Km = (1,1+0,1·13)Km =2,4 Km =2400 m

L3 = (1,8+0,1·n) Km = (1,8+0,1·13) Km =3,1 Km = 3100 m

L4 = (0,7+0,1·n) Km = (0,7+0,1·13)Km =2 Km = 2000 m

L5 = (3,4+0,1·n) Km = (3,4+0,1·13)Km =4,7 Km = 4700 m

Lt = (62+0,1·n) Km = (62+0,1·13)Km =63,3 Km = 63300 m

Lg = (1,2+0,1·n) Km = (1,2+0,1·13)Km =2,5 Km = 2500 m

2.3. Numarul sondelor racordate la parcul 1

x = 4 + n·0,5 = 4+13·0,5= 10,5

Se alege x =11 sonde

2.4. Productia parcutilor

Q1 = x·qam = 11·8 m3 / zi = 88 m3 / zi = 1,019·10-3 m3/s

qam = 8 m3 lichid / zi

Q2 = (210+5·n) m3 / zi = (210+5·13) m3/ zi = 275 m3 / zi = 3,18·10-3 m3/s

Q3 = (180+5·n) m3 / zi = (180+5·13) m3/ zi = 245 m3 / zi = 2,84·10-3 m3/s

Q4 = (190+5·n) m3 / zi = (190+5·3) m3/ zi = 255 m3 / zi = 2,95·10-3 m3/s

Q5 = (90+5·n) m3 / zi = (90+5·3) m3/ zi = 155 m3 / zi = 1,79·10-3 m3/s

2.5. Densitatea relativa a gazului în raport cu aerul

δ = 0,67

2.6. Temperatura de congelare a titeiului, Tc (Tabelul 1)

Tc = +11°C

2.7. Temperatura de siguranta pentru transport

Ts = Tc +(2...7)°C = 11+4°C = 15°C

2.8. Unele proprietati ale titeirilor functie de temperatura (μ, ρ, ν)

Se transporta titeiul (TIP Parc5, Satchinez) de la depozit la rafinarie cu urmatoarele

proprietati:

Temperatura

[°C]

Densitatea

[g/cm3]

Vâscozitatea

cinematica

[cSt]

Vâscozitatea

dinamica

[cP]

Punctul de

congelare

titei

[°C]

Punctul de

congelare

reziduu

[°C]

Continut de

parafina

[% gr]

20 0,801 3,574 2,863

+ 11 + 36 5,76

30 0,793 2,925 2,321

40 0,785 2,451 1,926

50 0,778 2,150 1,673

60 0,770 1,802 1,388

1 cSt = 10-6 m2/s

1 cP = 10-3 Pa·s

Temperatura

[K]

Densitatea

[kg/m3]

Vâscozitatea

cinematica

[m2/s]

Vâscozitatea

dinamica

[Pa·s]

Punctul de

congelare

titei

[K]

Punctul de

congelare

reziduu

[K]

Continut de

parafina

[% gr]

293,15 801 3,574·10-6 2,863·10-3

+ 284,15 + 308,15 5,76

303,15 793 2,925·10-6 2,321·10-3

313,15 785 2,451·10-6 1,926·10-3

323,15 778 2,150·10-6 1,673·10-3

333,15 770 1,802·10-6 1,388·10-3

2.9. Se vor trasa grafic

a) densitatea titeiului functie de temperatura (Anexa 1)

b) vâscozitatea cinematica a titeiului functie de temperatura (Anexa 1)

c) vâscozitatea dinamica a titeiului functie de temperatura (Anexa 1)

2.10. Ratia de solutie

r = 250 + (-1)n·n m3st/ m3 = 250 + (-1)13·13 m3

st/zi = 237 m3st/ m3

2.11. Impuritati

i = (0,2 + 0,01·n) % = (0,2 + 0,01·13) % =0,33 %

2.12. Densitatea lichidului

=(1-i) + i· = (1-0,33)·798,15 + 0,33·1015 = 869,71 kg/m3

=1015 kg/m3

Densitatea titeiului luat din grafic în punctul corespunzator temperaturii de 0°C=273,15 K

= 816 kg/m3

ξ=1,1825-0,001315· =1,1825-0,001315·816=0,108

= - ξ·(Tm – 273.15) = 801 – 0,108·(299,15-273,15) = 798,15 kg/m3

2.13. Temperatura medie

=26°C=299,15 K

Tsonda=42°C

Tparc=18°C

2.14. Vâscozitatea lichidului

νl=(1-i)·νlTm+i· =(1-0,33)·3,18·10-6+0,33·0,9879·10-6 = 2.46·10-6 m2/s=2.46 cSt

2.15. Vâscozitatea titeiului la temperatura medie, νlTm

log[log(106·νlTm+0,8)]=A+B·log Tm => νlTm=3,18·10-6 m2/s (din graficul c.)

constantele A şi B se determina din sistemul de ecuatii:

2.16. Vâscozitatea cinematica a apei de zacamînt

2.17. Vâscozitatea dinamica a apei sarate

=0,001002 cP = 1,002·10-3 Pa·s

=1 cP = 10-3 Pa·s

s=20 kg NaCl/vagon = 2 g NaCl/l

Capitolul 1

CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTEI DE ALIMENTARE CU

APA Determinarea diametrului orientativ:

va=1…3 (m/s),

Se alege: va=1,2m/s

debitul de apa necesar pentru alimentare qa=72 m3/ora= m3/s = 0.02 m3/s

Alegerea diametrului real (STAS 715/2 – 88 → Anexa 1)

D = 168,3 mm = 6⅝ in

d = 155,5 mm = 0,1555 m

e = 6,4 mm = 0,0064 m

Determinarea vitezei reale de curgere:

Determinarea caderii de presiune:

Determinarea numarului Reynolds:

Determinarea coeficientului de rezistenta hidraulica:

- regim laminar (Re<2300)

- regim turbulent (Re>2300)

Re = 141828,93 => regim turbulent

Determinarea presiunii de pompare a apei:

pSA=pH+ p=6·105+7,4849·105 = 13,48·105 Pa

phidrant=6 bar=6·105 Pa

Înaltimea de pompare:

Alegerea pompelor din diagrama FTO nr. 11-220:

Pompa de tip LOTRU 100 – 300

Determinarea numarului de pompe:

Se alege: np=3

Determinarea puterii pompei:

η = 0,7

Determinarea valorii energiei consumate:

t = 6 ore/zi

Capitolul 2

CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTELOR DE GAZE

2.1. Conducta de presiune înalta:

pp= 40 ata = 40·105 Pa

pî = 6 ata = 6·105 Pa

pp - presiunea de parc;

pî – presiunea înalta de la sonda;

Qg – debitul de gaze al unei sonde;

k – modulul de debit;

Debitul pe fiecare treapta va fi:

r – ratia de solutie

r = 237

Modulul de debit:

T0 = 273,15 K; p0 =1,01325·105 Pa; R=8314 J/kgK

Tc = 296,15 K; pc =48,27·105 Pa; Tp = 291,15 K

Determinarea diametrului orientativ, d0:

Se alege: d = 18,9 mm

D = 26,7 mm

e = 3,9 mm

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

Evaluarea coeficientului de abaterede la legea gazelor perfecte:

2.2. Conducta de presiune medie:

Modulul de debit:

ppm= 16 ata = 16·105 Pa

pm = 2 ata = 2·105 Pa



D = 42,2 mm

e = 4,9 mm

Evaluarea coeficientului de abaterede la legea gazelor perfecte:

2.3. Conducta de joasa presiune:

Modulul de debit:

ppj= 8 ata = 8·105 Pa

pj = 1,05 ata = 1,05·105 Pa



D = 48,3 mm

e = 5,1 mm

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte:

Capitolul 3

CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTELOR DE AMESTEC

(SONDA – PARC DE SEPARARE)

Calculul fractiei de lichide din amestec:

unde:

RGT = 254 m3N/ m3

. =1,2∙δ kg/ m3

Densitatea amestecului:

Vâscozitatea cinematica:

Viteza medie a amestecului:

vl – viteza medie a fazei lichide daca aceasta ar curge singura prin conducta

vg – viteza medie a fazei gazoase daca aceasta ar curge singura prin conducta

Ql =0,001 m3/s

Diametrul orientativ:

unde

vec=(10...30) m/s; Se alege vec = 20 m/s

Diametrul real:


D = 88,9 mm

e = 6,4 mm

Viteza amestecului:

vl – viteza medie a fazei lichide daca aceasta ar curge singura prin conducta

vg – viteza medie a fazei gazoase daca aceasta ar curge singura prin conducta

Numarul Reynolds:

=> regim turbulent de curgere

Coeficientul de rezistenta hidraulica pentru regim turbulent:

Caderea de presiune de-a lungul conduceti de amestea:

Capitolul 4

DETERMINAREA PROGRAMULUI OPTIM DE EVACUARE A

TITEIULUI DIN PARCURILE DE SEPARARE

In vederea dimensionarii colectorului si a stabilirii unui program optim de pompare se

vor alege trei variante de pompare. Parcurile sunt echipate cu pompe 2PN-400.

Având ca date cunoscute, datele înscrise pe schema, proprietatile fizice ale fluidului de

transport, caracteristicile pompelor 2PN-400, alegerea variante optime de pompare se va face

tinând seama de energia consumata la fiecare varianta în parte.

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

- debitul de pompare pe o cursa dubla:

Vcd=0,092 l/s =0,092·10-3 m3/s

- numarul de curse duble pe minut:

ncd = 70 curse duble/minut

- randamentul:

ηt = 0,7

- debitul pompei:

qp= Vcd·n·η=0,092·10-3·70·3600·0,7 = 16,23 m3/h

- presiunea de refulare: 200 bar

- diametrul nominal al conductelor de reglare: 4 inch = 100 mm

- presiunea maxima de aspiratie: 10 bar

- diametrul nominal al conductei de aspiratie: 10 inch = 250 mm

4.1. Prima varianta de pompare:

Q2, z2

Q4, z4

L2

L4

L1A LAB B LBCLCD D LDE E

A C

Q1, z1 L3 L5

Q5, z5

Q3, z3

Pompeaza pe rând parcurile în grupe de pompare astfel: (1-4); (2); (3-5)

- prima grupa de pompare: parcul 1– parcul 4;

- a doua grupa de pompare: parcul 2;

P2

P4

P5

P3

DCP1

- a treia grupa de pompare: parcul 3 – parcul 5;

- debitul primei grupe de pompare: Q1 + Q4 = 88 + 255 = 343 m3/zi;

- debitul celei de a II-a grupe de pompare: Q2 = 275 m3/zi;

- debitul celei de a III-a grupe de pompare: Q3 + Q5 = 245 + 155 = 400 m3/zi;

- numarul de grupe de pompare: ng = 3.

Timpul zilnic de pompare:

Se alege tz = 7 ore

Numarul de pompe necesare la fiecare parc:

Se alege npr1 = 1 pompa

Se alege npr2 = 3 pompe




Timpul de evacuare a productiei de la fiecare parc:

Se alege tevr1 = 6 ore





Diagrama de pompare

Debitul de evacuare pentru fiecare parc:

Nr.

crt.

Q

[m3/zi]npc npr

tev

[ore]

qev

[m3/h]

1 88 0,7 1 6 17,6

2 275 2,4 3 6 45,8

3 245 2,2 3 5 49

4 255 2,3 3 6 51

5 155 1,4 2 5 31

Dimensionarea conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Se alege viteza economica: vec=1 m/s

Dimensionarea tronsonului 01-A

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real conform STAS 715/8-88

d01-A = 79,3 mm

D01-A = 88,9 mm = 3 ½ in

e01-A = 4,8 mm




d02-A = 128,1 mm

D02-A = 141,3 mm = 5 9/16 in

e02-A = 6,6 mm

Dimensionarea tronsonului 03-B



d03-B = 131,7 mm

D01-B = 141,3 mm = 5 9/16 in

e01-B = 4,8 mm

Dimensionarea tronsonului 04-C



d04-C = 149,3 mm

D04-C = 168,3 mm = 6 5/8 in

e04-C = 9,5 mm

Dimensionarea tronsonului 05-D



d05-D = 104,7 mm

D05-D = 114,3 mm = 4 ½ in

e05-D = 4,8 mm

Dimensionarea conductelor colector:


Dimensionarea tronsonului A-B



dA-B = 128,1 mm

DA-B = 141,3 mm = 5 9/16 in

eA-B = 6,6 mm

Dimensionarea tronsonului B-C



dB-C = 131,6 mm

DB-C = 141,3 mm = 5 9/16 in

eB-C = 4,8 mm

Dimensionarea tronsonului C-D



dC-D = 150,9 mm

DC-D = 168,3 mm = 6 5/8

eC-D = 8,7 mm

Dimensionarea tronsonului D-E



dD-E = 174,7 mm

DD-E = 219,1 mm = 8 5/8 in

eD-E = 22,2 mm

Diametrele interioareale ale conductelor sunt trecute în schema urmatoare

[mm]:

Q2, z2 Q4, z4

128,1

149,3

79,3 128,1 B 131,7 150,9 D 174,7 E

A C

Q1, z1 131,7 104,7

Q5, z5

Q3, z3

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la

conducta colectoare:

P2

P4

P5

P3

DCP1

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la

conducta colectoare.

Se cunoaşte vâscozitatea amestecului: υam=2,964·10-6 m2/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la

parcuri la conducta colectoare:

Calculul presiunile sub forma de termeni de înaltime pe conductele de legatura

de la parcuri la conducta colectoare:

Presiunea la depozitul central:

ρam = kg/m3

pE = ρam·g·H = ·9,806·10=0,61613·105 Pa = 0,616 bar

Intervalul de ore 00-06

Pompeaza parcurile 1 şi 4 şi timpul de pompare este: tp = 6 ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diversele tronsoane ale conductei colectoare:

Se cunoaşte vâscozitatea amestecului: υam= ·10-6 m2/s

Calculul coeficientilor de rezistivitate hidraulica pe diversele tronsoane ale

conductei colectoare:

Calculul presiunilor sub forma de termeni de înaltime pe diversele tronsoane ale

conductei colectoare:

Presiunea la fiecare parc:

Energia consumata la fiecare parc:


Pompeaza parcul 2 şi timpul de pompare este: tp = 6 ore


Calculul numarului Reynolds pe diversele tronsoane ale conductei colector:



conductei colector:


conductei colector:







Se cunoaşte vâscozitatea amestecului: υam=2,964 ·10-6 m2/s


conductei colector:


conductei colector:



Energia consumata la parcuri în 24 ore:

W1 = W1-00-03 =12,194 kW·h

W2 = W2-08-14 =84,511 kW·h

W3 = W3-16-21 =62,902 kW·h

W4 = W4-00-03 =49,057 kW·h

W5 = W5-16-21 =15,685 kW·h

4.2. A II-a varianta de pompare:

Q2, z2

P2

P4 Q4, z4

P1 L2 B D

L1A A LAB LBC C LCD L5 LDE E

Q1, z1 L3 P5

Q5, z5

P3 Q3, z3

Pompeaza pe rând parcurile în grupe de pompare astfel: (1 – 2 ); (3 – 4); (5)

- prima grupa de pompare: parcul 1 – parcul 2;

- a doua grupa de pompare: parcul 3 – parcul 4;

- a treia grupa de pompare: parcul 5;

- debitul primei grupe de pompare: Q1 + Q2 = 88 + 275 = 363 m3/zi;

- debitul celei de a II-a grupe de pompare: Q3 + Q4 = 245 + 255 = 500 m3/zi;

- debitul celei de a III-a grupe de pompare: Q5 = 155 m3/zi;



Se alege tz = 7 ore

Numarul de pompe necesare în fiecare parc:












Diagrama de pompare


Nr.

crt.

Q npc npr tev qev

[m3/zi] [ore] [m3/h]

1 88 0,77 1 6 14,67

2 275 2,42 3 6 45,83

3 245 2,16 3 6 40,83

4 255 2,25 3 6 42,50

5 155 1,36 2 5 31,00






d01-A = 73,7 mm

D01-A = 88,9 mm = 3 ½ in

e01-A = 7,6 mm




d02-A = 127,1 mm

D02-A = 141,3 mm = 5 9/16 in

e02-A = 7,1 mm




d03-B = 122,3 mm

D01-B = 141,3 mm = 5 9/16 in

e01-B = 9,5 mm




d04-C = 123,9 mm

D04-C = 141,3 mm = 5 9/16 in

e04-C = 8,7 mm




d05-D = 105,5 mm

D05-D = 114,3 mm = 4 ½ in

e05-D = 4,4 mm






dA-B = 146,3 mm

DA-B = 168,3 mm = 6 5/8 in

eA-B = 11,0 mm




dB-C = 146,3 mm

DB-C = 168,3 mm = 6 5/8 in

eB-C = 11,0 mm




dC-D = 200,1 mm

DC-D = 219,1 mm = 8 5/8 in

eC-D = 9,5 mm




dD-E = 200,1 mm

DD-E = 219,1 mm = 8 5/8 in

eD-E = 9,5 mm


[mm]:

Q2, z2

P2 Q4, z4

P4

Q1, z1 127,1

P1 73,3 146,3 B 146,3 123,9 D 200,1

A C 200,1 105,5 E

122,3

Q3, z3 P5 Q5, z5

P3











ρam = 628,327 kg/m3

pE = ρam·g·H =628,327·9,806·10 = 0,61613·105 Pa = 0,61613 bar



Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conducte colectoare:




conductei colector:


conductei colector:









conductei colector:


conductei colector:





W1 = W1-00-06 = 10,150 kW·h

W2 = W2-00-06 = 70,065 kW·h

W3 = W3-08-14 = 56,498 kW·h

W4 = W4-08-14 = 19,904 kW·h

W5 = W5-16-21 = 18,913 kW·h

4.3. A III-a varianta de pompare:

Q2, z2

Q4, z4

L2

L4 D

L1A A LAB B LBC C LCD LDE E

Q1, z1 L5

L3

Q5, z5

Q3, z3

Pompeaza pe rând parcurile în grupe de pompare astfel: (1-3-5); (2-4)

- prima grupa de pompare: parcul 1– parcul 3 – parcul 5;

- a doua grupa de pompare: parcul 2 – parcul 4;

- debitul primei grupe de pompare: Q1 + Q3 + Q5 = 88+245+155 = 488 m3/zi;

- debitul celei de a II-a grupe de pompare: Q2 + Q4 = 275+255 = 530 m3/zi;



Numarul de pompe necesare în fiecare parc:












Diagrama de pompare


Nr.

crt.

Q

[m3/zi]npc npr

tev

[ore]

qev

[m3/h]

1 88 0,54 1 6 14,67

2 275 1,69 2 8 34,38

3 245 1,51 2 8 30,63

4 255 1,57 2 8 31,88

5 155 0,96 1 10 15,5






d01-A = 73,7 mm

D01-A = 88,9 mm = 3 ½ in

e01-A = 7,6 mm




d02-A = 115,9 mm

D02-A = 141,3 mm = 5 9/16 in

e02-A = 12,7 mm




d03-B = 104,7 mm

D01-B = 114,3 mm = 6 5/8 in

e01-B = 4,8 mm




d04-C = 106,3 mm

D04-C = 114,3 mm = 4 ½ in

e04-C = 4 mm




d05-D = 74,7 mm

D05-D = 88,9 mm = 3 ½ in

e05-D = 7,1 mm






dA-B = 115,9 mm

DA-B = 141,3 mm = 5 9/16 in

eA-B = 12,7 mm




dB-C = 127,1 mm

DB-C = 141,3 mm = 5 9/16 in

eB-C = 7,1 mm




dC-D = 154,1 mm

DC-D = 168,3 mm = 6 5/8 in

eC-D = 7,1 mm




dD-E = 151,1 mm

DD-E = 168,3 mm = 6 5/8 in

eD-E = 7,1 mm


[mm]:

Q2, z2

Q4, z4

115,9

106,3

73,7 115,9 B 127,1 154,1 D 168,3 E

A C

Q1, z1 104,7 74,7

Q5, z5

Q3, z3




ρam = 628,327 kg/m3

pE = ρam·g·H =628,327·9,806·10=0,61613·105 Pa = 0,61613 bar


Pompeaza parcurile 1, 3 şi 5 şi timpul de pompare este: tp = 6 ore





conductei colector:


conductei colector:




Pompeaza parcurile 3 şi 5 iar timpul de pompare este: tp = 2 ore





conductei colector:


conductei colector:




Pompeaza parcurile 2 si 4 iar timpul de pompare este: tp = 6 ore





conductei colector:


conductei colector:


EMBED Equation.3 )]([ 444 zziLiLiLgpp EEDDCCamE

EMBED Equation.3

bar 496,4Pa10496,419016071,2317,4628,22806,962810616,0 55



W1 = W1-00-06 =7,223 kW·h

W2 = W2-16-24 =76,118 kW·h

W3 = W3-00-06 + W3-08-10 = 47,717+100,726 = 148,443 kW·h

W4 = W4-16-24 =16,592 kW·h

W5 = W5-00-06+W5-08-10+W5-10-12 = 12,687+36,677+2,853 = 52,217 kW·h

Bilantul energiei consumate în cazul fiecarei variante:

Capitolul 5

BILANTUL TERMIC AL DEPOZITULUI CENTRAL

În cadrul depozitului central titeiul curat este depozitat în rezervoare metalice

cilindrice verticale cu capacitati corespunzatoare conform STAS 6579 – 71.

Pentru depaşirea temperaturii de congelare şi asigurarea transportului titeiului spre

rafinarie acesta se încalzeşte cu ajutorul serpentinelor la o temperatura Tî = 60 ºC. Aburul de

încalzire va fi de tip saturat produs în agregate de tip ABA.

Rezervoarele au urmatoarele capacitati:

- capacitatea nominala: 1000 m3;

- capacitatea efectiva: 1062 m3;

- diametrul interior al primei virole: D = 12370 mm;

- numarul virolelor: n = 6;

- înaltimea partii cilindrilor: H = 8840 m;

- grosimea capacului: 5mm;

- grosimea fundului: 5 mm;

- grosimea mantalei: 5mm;

- inclinarea capacului: 1/20.

Cantitatea de titei curat în parcul central:

= (1-0,33)·(88 + 275 +245 + 255 + 155) = 682,06 m3/zi

Numarul de rezervoare în care se depoziteaza titeiul curat:

Se alege nr = 1 rezervor

5.1. Calculul cantitatii totale de caldura

Q = QI + QII + QIII

- QI – reprezinta caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de

siguranta Ts la temperatura de încalzire Tî;

- QII – reprezinta cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei cristalizate;

- QIII – reprezinta cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura.

Temperatura de siguranta:

Ts = Tc + 3 ºC = 11 + 3 = 14 ºC = 287,15 K

Temperatura de încalzire:

Tî = 60 ºC = 333,15 K

Temperatura medie:

Caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperature de siguranta:

unde:

- ct – caldura specifica a titeiului;

- V – volumul titeiului din rezervor.

Cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei:

- χ – caldura latenta de vaporizare;

- β – reprezinta continutul de parafina. se alege

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura:

unde:

K – este coeficientul global de schimb de caldura;

S – suprafata rezervorului;

Text – temperatura mediului exterior.

unde:

Kg – coeficientul global de schimb de caldura pentru fundul rezervorului;

Kog – coeficient de oglinda;

Kl – coeficientul lateral.

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura se determina în doua

cazuri:

- Pe timp de vara: Text=25°C;

- Pe timp de iarna: Text= - 15°C.

Rezervorul având o forma cilindrica suprafetele de fund şi de oglinda sunt egale.

K·S = 1·120,17 + 1,5·120,17 + 5·323,36 =1917,2 kcal/h·ºC

Pe timp de vara:

QIII = 1917,2 ·(29,33 – 25) = 8301,4 kcal

Q = QI + QII + QIII =23,42·106+1,91·106+8301,4 =25,338·106 kcal

Pe timp de iarna:

QIII = 1917,2 ·(29,33 + 10) = 75403,47 kcal

Q = QI + QII + QIII =23,42·106+1,91·106+75403,47 =25,405·106 kcal

5.2. Numarul de agregate necesare încalzirii titeiului

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

iabur=560 kcal/kg (entalpia aburului).

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Cantitatea de apa necesara producerii aburului, pentru raportul de conversie

1/1:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Debitul de gaze necesar producerii aburului:

unde: pcal = 8760 k cal/ – puterea calorica a gazului

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

5.3. Lungimea serpentinelor de încalzire

Lungimea serpentinelor de încalzire:

unde:

Ssp – aria suprafetei serpentinei;

d – diametrul serpentinei; d = 338,2 mm.

unde:

- Kab-t – coeficientul global de schimb de caldura abur – titei;

Kab-t =1600 W/m2·K = 1376 kcal/ m2·h·K

1 kW =860 kcal/h

- Tîab – temperatura de încalzire a aburului;

Tîab = 175 ºC = 448,15 K

- Tfc – temperatura finala a condensului;

Tfc = 375,15 K

5.4. Timpul de racire al titeiului din rezervor

Pe timp de vara: Text = 25 ºC

Pet imp de iarna: Text = -10 ºC

Capitolul 6

PROIECTAREA CONDUCTEI DE TRANSPORT DE LA

DEPOZITUL CENTRAL LA RAFINARIE

Transportul titeiului curat de la depozitul central la rafinarie se face cu pompele 2PN-

400, echipate cu camaşa de 7 " şi au urmatoarele caracteristici:

- volumul pe cursa dubla:

Vcd=30,6 l/c.d.

- numarul de curse duble pe minut:

ncd=50 c.d./minut

- randamentul:

η = 0,7

- debitul pompei:

qp = Vcd · ncd · η = 30,6 · 10-3 · 50 · 60 · 0,7 =64,26 m3/h

- presiunea de pompare maxima:

pp = 70 bar

6.1. Calculul hidraulic al conductei de transport

Determinarea debitului total de titei curat la depozitul central:

Qt = (1- i)·( Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5) = (1-0,33)·(88 + 275 + 245 + 255 + 155) =

=682,06 m3/zi = 28,42 m3/h

Numarul de pompe:

Se alege npr = 1 pompa

unde:

- tz: timpul zilnic de pompare

tz = 18 ore

Determinare diametrului orientativ:


Determinarea diametrului real, conform STAS 715/8 – 88:

d = 100,1 mm

D = 114,3 mm = 4 1/2 in

e = 7,1 mm

Viteza reala:

Temperatura medie pe conducta:

Pe timp de vara:

TD –temperatura la depozitul central:

TD = 60 ºC

TR –temperatura la rafinarie:

TR = 18 ºC

Pe timp de iarna:

TD –temperatura la depozitul central:

TD = 60 ºC

TR –temperatura la rafinarie:

TR = 2 ºC

Densitatea medie pentru temperatura medie:

Pe timp de vara:

ξ = 1,1875 – 0,001315·ρ273,15 = 1,1875 -0,001315·816 = 0,108

Pe timp de iarna:

ξ = 1,1875 – 0,001315·ρ273,15 = 1,1875 -0,001315·816 = 0,108

Vâscozitatea titeiului pentru temperatura medie:

Pe timp de vara:

log[log(106·νlTm+0,8)]=A+B·log Tm => νTm=2,825·10-6 m2/s


Pe timp de iarna:

log[log(106·νlTm+0,8)]=A+B·log Tm => νTm=3,475·10-6 m2/s


Calculul numarului Reynolds:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Panta hidraulica:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Presiunea de pompare:

Pe timp de vara:

=

59,839·105 Pa = 59,839 bar

Pe timp de iarna:

=

63,824·105 Pa = 63,824 bar

Numarul de statii de pompare:

Se alege nsr = 1 statie

Puterea necesara pomparii:

unde:

- - este randamentul motorului

- - este randamentul transmisiei

- k - coeficientul de supra sarcina

k=1.1

Energia consumata pe zi:

W = N·tz·320 = 4,69·18·320 = 27015,4 kW·h/zi

6.2. Calculul mecanic al conductei de transport

Grosimea de perete a tevii se determina pe baza teoriei efortului unitar.

unde:

- φ – coeficientul de calitate al îmbinarii sudate: φ=(0,7...0,9) Se alege: φ=0,9;

- a1 –ados pentru neuniformitatea grosimii peretelui: a1=(0,125...0,15) mm

Se alege: a1=0,130 mm;

- a2 –adaos pentru coroziune: a2=(0,5...1) mm Se alege: a2=0,75 mm;

- σa – efortul unitar admisibil:

- σc – efortul unitar de curgere: σc =2,07·108 N/m2

c –coeficient de siguranta: c=(1,67...2) Se alege: c=1,75;

e=4,3 mm < 7,1 mm => conducta a fost corect dimensionata.

6.3. Calculul termic al conductei de transport

Trasarea variatiei temperaturii de-a lungul conductei:

Pe timp de vara:

- temperatura la depozitul central: TD =60 ºC

- temperatura exterioara: Text = 18 ºC

- coeficientul global de schimb de caldura: K=2 W/m2·K

- caldura specifica a titeiului pentru temperatura medie: cmt

Pe timp de iarna:

- temperatura la depozitul central: TD =60 ºC

- temperatura exterioara: Text = 2 ºC

- coeficientul global de schimb de caldura: K=2 W/m2·K

- caldura specifica a titeiului pentru temperatura medie: cmt

Calculul hidraulic al conductei considerând proprietatile fluidelor ca fiind zonal

constante:

- lungimea tronsonului:

ΔL = 5 km = 5000 m

- determinarea numarului de tronsoane:

Avem 13 tronsoane din care 12 de 5 km şi unul de 3,3 km.

Calculul temperaturii medii pe fiecare tronson:

Densitatea titeiului pentru temperatura medie pe ficare tronson:

ξ = 1,1825 – 0,001315·ρ273,15=1,1825-0,001313·816 = 0,108

Vâscozitatea titeiului pentru temperatura medie pe fiecare tronson:

log[log(106·νTj+0,8)]=A+B·log Tmj


0,05 = - B·0,02 => B = - 2,5

-0,193 = A – 2,5·2,46 => A =5,957

Viteza medie pe fiecare tronson:

Numarul Reynolds pe fiecare tronson:

Rezistenta hidraulica pe fiecare tronson:

- regim turbulent:

- regim laminar:

Panta hidraulica pe fiecare tronson:

Pierderea de sarcina pe fiecare tronson:

Pierderea totala de sarcina:

Presiunea de pompare:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Pe timp de vara Tabelul 6.3.1Nr.

tronson

Lung.

tronsonTX Tmj ρtj νtj v Rej regim λj ij hLj

- km0C 0C Kg/m3 10-6m2/s m/s - - - - m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 5 53,93 55,95 886,87 2,09

1,003

48029,1 turbulent 0,0214 0,0109 54,83

2 5 48,74 50,47 886,88 2,22 45122,5 turbulent 0,0217 0,0111 55,69

3 5 44,30 45,78 886,89 2,35 42684,8 turbulent 0,0220 0,0112 56,47

4 5 40,50 41,76 886,90 2,47 40636,5 turbulent 0,0222 0,0114 57,17

5 5 37,25 38,33 886,91 2,58 38912,1 turbulent 0,0225 0,0115 57,79

6 5 34,47 35,39 886,92 2,68 37458,5 turbulent 0,0227 0,0116 58,35

7 5 32,09 32,88 886,92 2,77 36230,9 turbulent 0,0229 0,0117 58,83

8 5 30,05 30,73 886,92 2,85 35192,5 turbulent 0,0231 0,0118 59,27

9 5 28,31 28,89 886,93 2,92 34312,5 turbulent 0,0232 0,0119 59,64

10 5 26,82 27,32 886,93 2,99 33567,2 turbulent 0,0233 0,0120 59,97

11 5 25,55 25,97 886,94 3,04 32934,3 turbulent 0,0234 0,0121 60,25

12 5 24,46 24,82 886,94 3,09 32397,9 turbulent 0,0235 0,0121 60,50

13 3,3 23,52 23,83 886,94 3,14 31940,0 turbulent 0,0236 0,0122 40,07

Pierderea totala de sarcina hidraulica, m 738,83

Presiunea de pompare, bar 60,127

Pe timp de iarna

Tabelul 6.3.2Nr.

tronson

Lung.

tronsonTX Tmj ρtj νtj v Rej regim λj ij

- km0C 0C Kg/m3 10-6m2/s m/s - - - - m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 5 51,52 54,34 886,87 2,12

1,003

47171,3 Turbulent 0,0214 0,0110 55,08

2 5 44,28 46,69 886,89 2,32 43156,9 0,0219 0,0112 56,32

3 5 38,10 40,16 886,91 2,52 39827,0 0,0223 0,0114 57,46

4 5 32,82 34,58 886,92 2,70 37060,0 0,0228 0,0117 58,50

5 5 28,32 29,82 886,93 2,88 34755,1 0,0231 0,0118 59,45

6 5 24,47 25,75 886,93 3,05 32832,9 0,0235 0,0120 60,30

7 5 21,19 22,28 886,94 3,21 31223,9 0,0238 0,0122 61,06

8 5 18,38 19,32 886,95 3,36 29876,4 0,0240 0,0123 61,74

9 5 15,99 16,78 886,96 3,49 28743,4 0,0243 0,0124 62,34

10 5 13,94 14,62 886,97 3,61 27791,3 0,0245 0,0125 62,86

11 5 12,20 12,78 886,97 3,72 26987,4 0,0246 0,0126 63,33

12 5 10,70 11,20 886,98 3,81 26310,3 0,0248 0,0127 63,73

13 3,3 9,43 9,85 886,98 3,90 25735,8 0,0249 0,0128 42,29

Pierderea totala de sarcina hidraulica, m 764,46

Presiunea de pompare, bar 62,22

Nu recalculam numarul de statii de pompare deoarece am obtinut valori mai

mici pentru presiunea de pompare.

Lungimea de congelare:

Numarul statiilor de încalzire:

Se alege nsr = 7 statii

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

Grosimea de perete a tevii se determina pe baza teoriei efortului unitar.

unde:

- φ – coeficientul de calitate al îmbinarii sudate: φ=(0,7...0,9) Se alege: φ=0,9;

- a1 –ados pentru neuniformitatea grosimii peretelui: a1=(0,125...0,15) mm

Se alege: a1=0,130 mm;

- a2 –adaos pentru coroziune: a2=(0,5...1) mm Se alege: a2=0,75 mm;

- σa – efortul unitar admisibil:

- σc – efortul unitar de curgere: σc =2,07·108 N/m2

c –coeficient de siguranta: c=(1,67...2) Se alege: c=1,75;

e=4,3 mm < 7,1 mm => conducta a fost corect dimensionata.

CONCLUZII

Proiectarea sistemului de transport şi de depozitare este un calcul complex care are

în vedere realizarea unei scheme tehnice de transport şi depozitare, astfel încît cheltuielele

efectuate pentru aceasta, sa fie cît mai reduse, dar cu un andament maxim.

Unii dintre parametrii care intervin în calcul depind de proprietatile fluidului

transportat, deci de respectivele proprietati (densitate, vâscozitate, ratia gaze-solutie,

presiune, temperatura e.t.c.) şi 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 cît mai eficienta din punct de

vedere economic, cît şi din punct de vedere al timpului de pompare şi evacuare a produselor

petroliere.

Aceasta operatiune se face printr-un sistem de parcuri, conducte de legatura, depozit

şi în cele din urma, rafinarie, acest sistem putînd fi adoptat la procesele automatizate,

uşurând în acest fel responsabilitatea personalului angajat.

Tinând cont de faptul ca transportul produselor petroliere prin conducte are costul

cel mai redus, acesta are prioritate fata de alte metode de transport. Întretinerea sistemului

este uşoara, el necesita revizii tehnice periodice de cîteva ori pe an de catre persoane

autorizate.

Anexa 1

Densitatea ţiţeiului uncţie de temperatură

0.74

0.75

0.76

0.77

0.78

0.79

0.8

0.81

0.82

0 20 30 40 50 60

Temperatura

Dens

itate

a

Vâscozitatea cinematică a ţiţeiului funcţie de temperatura

3.574

2.925

2.4512.15

1.802

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

20 30 40 50 60

Temperatura

Vâsc

ozita

tea

cine

mat

ică

Anexa 1

Vâscozitatea dinamică a ţiţeiului funcţie de temperatura

2.863

2.321

1.9261.673

1.388

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

20 30 40 50 60

Temperatura

Vâsc

ozita

tea

dina

mic

ă

Anexa 2

Variaţia temperaturii de-a lungul conductei

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 62.3

Lungimea conductei

Tem

pera

tura

(Tx,

Ts,

Tc)

Variaţia temperaturii vara Variaţia temperaturii iarna Temperatura de siguranţă Temperatura de congelare

Bibliografie:

1) Oroveanu T., Stan Al., Talle V.: „Transportul petrolului” Editura tehnica Bucureşti,

1985.

2) Bulau L.:”Colectarea, transportul şi depozitarea titeiului” I.P.G. Ploieşti, 1978.

3) Oroveanu T., Stan Al., Trifan G.:”Colectarea transportul şi depozitarea produselor

petroliere şi gazului” Editura E.T.P.Bucureşti 1985

Exemplu proiect 13 Transport si depozitare hidrocarburi

Documents

Transcript of Exemplu proiect 13 Transport si depozitare hidrocarburi