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近年来,中国石化原油管网所输进口原油的量逐年增加。利用现有管道输送进口原油,主要有与国产原油混合输送以及顺序输送两种方式。
混合原油流动性参数是混合输送工艺计算的重要基础资料。基于76种两组分等配比混合原油的凝点,得到了无需两组分等配比混合油凝点的混合原油凝点计算模型非线性修正系数经验式,澄清了现有同类经验式正负号选取问题上的疑点;利用54种两组分等配比混合原油的294组的粘度,得到了基于对数形式、双对数形式、Cragoe函数形式的无需两组分等配比混合油粘度的混合原油粘度计算模型非线性修正系数经验式。这大大拓展了非线性修正模型的适用范围。使用来源广泛的49种、294个配比混合原油的凝点,以及37种、210个配比混合油的3024个粘度数据,系统评价了使用这些非线性修正系数经验式的凝点、粘度模型,以及现有的其它4个混合原油凝点、14个混合原油粘度计算模型的准确性。借鉴混合原油凝点、粘度计算模型,首次提出了效果相对较好的混合原油屈服应力计算模型。
鲁宁线目前采用顺序输送方式输送胜利原油和多种进口原油的混合油,输送过程中混合原油种类的频繁变换导致其经常处于热力和水力非稳态工况,这使得该管道的优化运行问题成为一个极富挑战性的课题。在对鲁宁线运行模式进行系统分析的基础上,针对该管道提出了四类优化运行问题。在对实际问题进行简化处理后,配套求解第一、二类问题可近似得到鲁宁线的最优月输油计划及相应的稳态优化运行方案。针对鲁宁线采用加热输送工艺的特点,建立了第二类优化问题的二维动态规划模型,并针对该模型的工程实际背景提出了求解其近似最优解的有效方法——疏密格点法。还建立了第一类优化问题的线性规划模型,针对该模型的特点,发现并从理论上严格证明了关于其最优解特点的两个重要结论,其中第一个结论为实现管道较平稳运行奠定了基础。在第一、二类问题的模型和算法的基础上,已经成功开发了鲁宁线优化运行软件LNOPT。利用LNOPT计算了鲁宁线在某些典型条件下的稳态优化运行方案,并针对两个虚拟实例进行了月输油计划优化。通过对优化计算结果的分析和讨论,揭示了鲁宁线优化运行的某些基本规律,其对该管道的运行管理和技术改造具有指导意义或参考价值。
以临沧线输送胜利原油和中东原油为例,通过数值模拟进一步深入研究了轻质原油与易凝高粘原油顺序输送的规律。研究表明:在所计算的进口油和胜利油年输量条件下,对于进口油不加热、胜利油出站温度恒定不变的冷热油交替输送,年输送批次越少,则保证热油油头满足最低进站温度要求时热油输送过程的平均进站油温也越高,加热能耗越大,反之批次增多则加热能耗下降;与进口油不加热、只加胜利油的差温冷热交替输送方案相比,两种原油均温加热(加热到相同温度出站)输送的总加热能耗反而少;而对进口油批次的后部适当加热,则可使总加热能耗比两种原油均温加热更小。这些研究成果不仅加深了对轻质原油与易凝高粘原油顺序输送规律的认识,对于生产实际也有指导意义。