某原油库工程方案优化设计本科毕业论文.doc

中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目： 某原油库工程方案优化设计 学习中心： 临盘学习中心 年级专业： 网络10春 油气储运 学生姓名： 晏海玲 学 号： 1080664002 指导教师： 侯健 职 称： 教 授 导师单位： 中国石油大学（华东） 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2011 年 2 月 01 日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员 晏海玲 1设计(论文)题目：某原油库工程方案优化设计 2学生完成设计(论文)期限： 2011 年 07 月 06 日至 2012 年 03月 01 日 3设计(论文)课题要求： 要求学员能结合四年来学习的专业知识与工作实践相结合，以认真、严谨的态度撰写论文。论文内容要求真实、可靠、准确，有一定技术含量，严谨抄袭他人论文或从网上下载文章、断章取义及拼凑虚假论文。 4实验（上机、调研）部分要求内容： 亲自参与论文所需实验数据和资料的收集，并保证资料及数据齐全、准确，调研及引用部分要真实可靠，有科学根据，治学严谨。 5文献查阅要求： 文献资料要紧密结合论文内容，查看借用的文献资料不得少于6篇，总字数不少于10万字。借鉴部分不能完全照搬，需要自己提炼总结，并及时做出学习笔记，以便更有针对性地查阅相关文献。 6发 出 日 期： 2011 年 12 月 日 7学员完成日期： 2012 年 01 月 日指导教师签名： 侯健 学 生 签 名： 晏海玲 摘 要本文根据原始数据及石油库设计规范（GB50074-2002）设计了此油库，内容包括了平面布置设计、工艺流程设计以及消防系统设计。首先根据油品的运输量，对各种油品的油罐容量进行了计算，确定了油库级别，并根据原始数据及石油库设计规范（GB50074-2002）的要求确定了油库内相邻建筑物之间的防火距离，同时确定了罐区、铁路装卸区、公路装卸区以及其他区域的位置，从而初步完成了总平面布置。对于铁路装卸区、公路装卸区，根据油品的经济流速计算了集油管管径，并按照API标准选取了标准管径。并根据平面布置情况和选取的相关标准管径的大小进行了水力计算，选取了满足生产需求的泵及其它设备。对于油库的消防系统，根据石油库设计规范（GB50074-2002）确定了罐区的消防方式，对设计参数的选用、消防设备的选型和设置等问题做了较详尽的介绍。最后，计算了消防用水量、泡沫液量，并结合实际情况进行设备选型和管路设计，力求获得较满意的使用效果。为了更详尽地表达此次设计，绘制了油库总平面布置图、油库工艺流程图、油罐泵房安装图。关键词： 油库设计；工艺流程；平面布置；水力计算35第1章 前言凡是用来接收，储存和发放原油或石油产品的企业和单位都称为油库。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储存和供应的基地。它对于保障国防建设和促进国民经济高速发展具有极其重要的意义。油库设计主要包括了油库总平面布置设计，即油库平面布置的原则、总平面图的布置说明和设计考虑的因素；油品装卸作业设计，完成相关设备选型；工艺流程设计说明；工艺流程水力计算；消防系统设计；绘制油库总平面布置图、油库工艺流程图、泵房安装图等。在满足生产要求和安全生产的前提下，尽可能做到总体平面布置合理紧凑，减少征地面积，做到流程简单，操作管理方便。第2章 油库总平面布置油库的总图设计是整个油库的前导和基础。总设计是否合理，直接关系到能否做到最大限度地满足生产要求，缩短工艺管线运输管线，减少占地面积，节约建设投资，保证安全操作，节约管理费用，从而使油库发挥应有的作用。油库的总体布置是将油库各种设施综合考虑后，在已确定的库址地图上，按照一定的比例恰当的加以布置，并且标绘出油库全部设施的名称、位置、平面尺寸和纵向标高等。油库按业务要求一般分为储油区、装卸区、辅助生产区和行政管理区等四个区域。第3章 基本参数的确定3.1 油库容量的确定3.1.1 油库单罐容量的计算 由油库设计规范推荐的油罐容量的计算公式，可得各种油品的储存容量； 计算公式： （1）其中：Vs某种油品的设计容量，； G该种油品的年周转量，t； 该种油品的密度，t/； k 该种油品的周转系数； 有关利用系数，对轻油取0.95；计算：90#汽油：根据油库设计可以选用2个10000内浮顶油罐。柴油则选用拱顶罐。油库级别的确定由表1知：V=140000 根据中华人民共和国国家标准石油库设计规范，本油库属于一级油库。表3-1 各油品容量、油罐类型、大小和种类油品名称密度年周转量T周转系数油罐利用系数计算容量m3设计油罐90#汽油0.748000080.9514224.810000m3293#汽油0.7415000080.9526671.410000m3397#汽油0.7410000080.9517780.910000m3210#柴油0.8410000060.9520885.610000m320#柴油0.8412000060.9525062.710000m33-10#柴油0.8410000060.9520885.610000m32备注：（1）10#和-10#柴油为季节性油品，可共用相同的储罐、管线和装卸设施；（2）汽油和柴油灌区各增加一个10000m3的储罐。3.1.2 罐区的分组 罐组1：汽油罐区：8个10000内浮顶罐。 罐组2：柴油罐区：6个10000拱顶罐。（1） 汽油罐区布置如下图： 图3-1 汽油罐区布置图（2） 柴油罐区布置如下图：图3-2 柴油罐区布置图3.2 防火堤高度的确定3.2.1 各容积油罐的高度和直径尺寸如下表：表3-2 油罐型号和尺寸油品类型罐类型罐容（）数量罐直径（）汽油内浮顶罐10000828.00柴油拱顶罐10000628.003.2.2 各罐区防火堤的高度计算：防火堤高度比设计高度高0.2m，但不低于1m，不高于2.2m。油品防火堤的高度高度计算公式如下：3.2.2.1 汽油罐区 （2） （3） （4）式中 防火区有效的容油体积，m3； 油灌区最大油罐的容积，m3； 防火提的设计高度，m； 防火提的实际高度，m； 油罐区出去油罐所占面积后的剩余面积，m2。故取。3.2.2.2 柴油罐区防火提的计算时，其它部分和汽油灌区防火提计算一样。柴油灌区防火堤高度计算3.3 铁路作业区的计算3.3.1 鹤管数的确定3.3.1.1 根据牵引定数确定最大车位计算公式为： n=机车牵引定数/（自重+标记载重） 向下取整 取3.3.1.2 根据作业情况确定每天到库的车位数 计算公式： （5）公式中： n 每天到库最大车数； K收油不均匀系数 K=2.5 G该种油品散装铁路收油的计划年周转量 t/y; V一辆油罐车的容积 V=50m3 该种油品的密度， 360一年工作日,h；90#汽油： 取其余油品计算结果如下表：表3-3 其余油品计算结果油品种类年周转量计算容量收油不均匀系数计算结果鹤管数90#汽油80000502.515.01593#汽油150000502.528.22997#汽油100000502.518.81910#柴油100000502.516.5170#柴油120000502.519.820-10#柴油100000502.516.517其中10#/-10#柴油为季节性油品，故则实际每天一次到库车位数：，设两股作业线，则作业线长度 式中 油品一次到库的最大油罐车位数； 一辆油罐车的两端车钩内测距离，m；作业线起端（一般自警冲标算起）至第一辆油罐车始端的距离，一般取； 作业线终端车位的末端至车档的距离，一般取；3.4 公路作业区的计算3.4.1 散装发油设施公路散装主要负责轻油的散装发油工作。1、鹤管数的确定：计算公式： （6）公式中： n公路发油鹤管数； G公路散装某油品的年发油量 T; Q单只鹤管的工作流量；轻油； K发油不均匀系数；取K=2； T油库每年的工作小时数； B季节不均衡系数，对于无季节性油品，本次设计中季节性油品（10#/-10#柴油）取；90#汽油： 取10#柴油： 取2、 计算结果见表4-1：表4-1 鹤管数计算结果油品种类年发油量计算结果鹤管数90#汽油200000.27193#汽油500000.69197#汽油200000.27110#柴油200000.9610#柴油400000.481-10#柴油200000.9613.4.2 桶装作业公路桶装主要负责柴油的桶装发油工作。1、 灌油栓数的确定：计算公式： （7）式中 每种油品灌油栓数量，个； 该油品的年装油量，t； 装车不均匀系数，一般； 一年的工作天数，天； 每天的工作时间，h； 一个灌油栓的额定流量，取m3/h； 灌油栓的利用系数，一般取； 该油品的密度，t/m3。10#/-10#柴油： 取；0#柴油： 取各柴油所需灌油栓计算结果见表4-2：表4-2 各柴油所需灌油栓计算结果油品种类年最大灌装量（t）密度（）计算结果灌油栓数10#柴油200000.843.440#柴油200000.841.72-10#柴油200000.843.442、桶装仓库的面积： 计算公式： （8）式中 桶装仓库的面积， 该油品年灌装发油量， 设计存放量时间，轻油存放2天，粘油存放3天； 不均匀系数，取； 年工作天数； 每天工作时间，取8h；桶垛堆码层数，甲类油品，乙类油品，丙类油品；油桶卧放时为直径，立放时为桶高，本设计中立放；该油品的密度，t/m3；体积充满系数，；仓库面积利用率，10#/-10#柴油：0#柴油： 各种柴油的桶装仓库面积计算结果如下表4-3：表4-3 桶装仓库计算结果油品种类年最大灌装量（t）密度(）桶装仓库的面积()10#柴油200000.8415.30#柴油200000.8430.6-10#柴油200000.8415.3其中10#/-10#柴油为季节性油品，则仓库面积第4章 工艺流程说明油库的工艺流程指的是油品在油库内的输转流动，它把分布于油库各区的各个生产设施，如油罐区、泵房、灌桶间、铁路收发区、公路发放区等有机的联系起来，构成一个生产体系，完成各种收发油作业。此油库的工艺流程分为：（1）铁路收发油系统：轻油：铁路油槽车 铁路轻油泵房 储罐 （2）公路发油系统： 轻油：储罐 公路轻油泵房 公路发油车 铁路发油泵房 铁路油槽车（3）轻油储罐之间可以实现倒罐作业： 储罐 铁路收发油泵房 储罐（4）管线敷设 本油库的管线大都采用双管系统，单管系统相辅。第5章 水力计算说明5.1 管路经济管径的确定 （9）式中 计算管径； 业务流量； 经济流速。查阅资料知，不同粘度的油品在管路中的经济流速如表5-1。表5-1 油品的经济流速油品运动粘度10-6m2/s经济流速 m/s吸入管路排出管路汽油121.52.5柴油2281.32.05.2 铁路收油收油管径的确定：（1）业务流量按每小时卸4节罐车计算（2）管径的选择 以90#车汽为例 ：；V吸=1.5m/s；V排=2.5m/s；吸入管管径：排出管管径：在摩阻计算公式中，计算长度包括实际管线长度和局部摩阻的当量长度。根据石油库设计手册选取标准管径，按规定集油管比吸入管大一个级别。 鹤管均选取DN-100I型轻油装卸鹤管。其它油品的吸入排出管径选择见表5-2。表5-2 其它油品的吸入排出管径选择油品名称业务流量()吸入管管径(mm)排出管管径(mm)集油管管径(mm)90#汽油20025020030093#汽油20025020030097#汽油20025020030010#柴油2002502003000#柴油200250200300-10#柴油2002502003005.3 铁路发油考虑到铁路发油时，汽油用一个泵，柴油用一个泵，再共同备用一个泵，则5.3.1 汽油汽油发油量业务流量吸入管路排出管路5.3.2 柴油柴油发油量业务流量吸入管径排出管径根据计算结果和钢管管件系列，各油品吸入和排除管径选用管径见表5-3。表5-3 各油品管路管径油品名称汽油柴油业务流量，0.03130.0138鹤管管径，100100吸入管径，150125排除管径，125100集油管管径，2001505.4 公路发油公路发油系统负责轻油的散装和柴油的桶装作业。5.4.1 轻油的散装计算： 业务流量 公式中： Q泵的业务流量；q单根鹤管轻油流量，取为；n某种油品的鹤管数；以90#车汽为例 ：吸入管径：排出管径：则各种油品管径的计算结果见表5-4。表5-4 各种油品管径的计算结果油品种类鹤管吸入管排出管集油管90#车汽8012510015093#汽油8012510015097#汽油8012510015010#柴油801251001500#柴油80125100150-10#柴油801251001505.4.2 柴油的桶装计算业务流量灌油栓流量柴油取12。 以10#柴油为例 ：吸入管管径：排出管管径：各种油品的管径选择结果见表5-5。表5-5 各种油品的管径选择结果油品种类灌油栓（mm）吸入管（mm）排出管（mm）10#柴油50100800#柴油408070-10#柴油50100805.5 管路摩阻损失计算要获得摩阻较为精确的计算结果，关键在于正确的选择水利摩阻系数的计算公式。水力摩阻系数随流体的流态而不同，理论和实验都证明水力摩阻系数是雷诺数和相对粗糙度e的函数。即 （10）其中，雷诺数 （11）相对粗糙度 （12）式中 油品的运动粘度，； 油品在管路中的体积流量，； 管壁的绝对粗糙度，。流体的流态可以用具体的雷诺数划分：当时，流体作层流流动，流态为层流 （13）当时，是层流到紊流的过渡流态 （14）当时，称为水力光滑区 （15）当时，称为混合摩擦区 （16）其中，当时，称为阻力平方区或粗糙区 （17）其中，公路发油中，以90#车汽为例 ：，油罐基础为，油罐死油区为，由平面布置图可知铁路装卸区到汽油灌区的距离为（由于泵房接近铁路卸油区，故计输油管线），输油管的绝对粗糙度，油罐车高，所以，为混合摩擦区局部摩阻以沿程摩阻损失的20%计算，则总摩阻 泵所需扬程 各油品的输油管路的摩阻损失见表5-6。表5-6 各油品的摩阻损失铁路发油公路发油汽油柴油90#汽油93#汽油97#汽油0#柴油10#/-10#柴油1501251251251251251250.03130.01380.01900.01900.01900.01900.01900.8566.2780.8560.8560.8566.2786.2780.20.20.20.20.20.20.22.73.23.23.23.23.23.23.20.2242.262.262.260.0310.0315.154.244.244.244.244.244.247.288.048.048.0435028036030033026030083.738.056.717.381.792.83总摩阻9.64.489.668.058.852.153.40油罐标高0.30.30.30.30.30.30.3储油死区0.30.30.30.30.3030.3泵需扬程13.88.6813.8612.2513.056.357.605.6 装卸作业油泵的选择5.6.1 铁路发油油泵选择和泵安装高度的计算根据业务流量和工艺所需扬程，查阅油泵性能参数表可知：（1） 汽油选用IS100-80-125型单级离心泵，泵的性能参数见表5-7。表5-7 IS100-80-125型单级离心泵性能参数表泵型号流量Q扬程H转速n泵效率%轴功率KW电机功率KW允许汽蚀余量IS100-80-12560242900675.86114.010020787.004.512016.5747.285.0泵安装高度的计算公式： （18）式中 泵使用地大气压力，KPa； 油品的饱和蒸汽压力； 吸入损失，本设计可忽略不计； 泵允许汽蚀余量。 查阅资料大气压头为13.9m，油品的饱和蒸汽压头为6.2m，所以（2） 柴油选用IS80-65-125型单级离心泵，泵的性能参数见表5-8。表5-8 IS80-65-125型单级离心泵性能参数表泵型号流量Q扬程H转速n泵效率%轴功率KW电机功率KW允许汽蚀余量IS80-65-1253022.52900642.875.53.05020753.633.06018743.983.5泵安装高度5.6.2 公路发油油泵选择和泵安装高度的计算根据业务流量和工艺所需扬程，查阅油泵性能参数表可知：（1）90#、93#、97#汽油均选用IS80-65-160型单级离心泵，泵的性能参见表：表5-9 IS80-65-160型单级离心泵性能参数表泵型号流量Q扬程H转速n泵效率%轴功率KW电机功率KW允许汽蚀余量IS80-65-16030362900614.827.52.55032735.972.56029726.593.0泵安装高度（2）0#和10#/-10#柴油均选用IS150-125-250型单级离心泵，泵的性能参数见表5-10。表5-10 IS150-125-250型单级离心泵性能参数表泵型号流量Q扬程H转速n泵效率%轴功率KW电机功率KW允许汽蚀余量IS150-125-25012022.514507110.418.53.0200208113.53.024017.57814.73.5泵安装高度5.6.3 校核鹤管的汽阻和汽蚀现象：1、 汽阻的校核图5-1 鹤管作业图本油库所选用的是DG100-I型轻油鹤管，鹤管的汽阻现象主要发生于夏天，气温高，油品蒸汽压大的情况下，因此，本设计中只校核蒸汽压最大的车用汽油在最热平均温度下的汽阻即可。单根鹤管 鹤管 则由此可知不会发生汽阻。汽阻断流发生的条件：夏季温度较高时，卸油系统中某一点的剩余压力等于或小于输送温度下油品的蒸汽压时，油品在该点就要汽化，并形成汽袋隔阻断流即发生汽阻断流。避免汽阻断流的措施：1 设计上：改变鹤管形式或降低鹤管高度；加大汽阻点之前的管径；在保证泵到装卸区安全距离的前提下，将泵向着罐车方向移近缩短吸入管路长度；2 操作上： 对罐车淋水降温或夜间卸车； 调节泵出口阀流量；采用压力卸油2、 汽蚀的校核最危险工况下，工作流量为120，允许吸入真空度： 因为，所以在最危险的工况下，产生汽蚀.为保证在最危险工况下照常工作，所以将泵入口标高调整为 拟定泵入口标高为-2m 3、 静电限速校核（由排出管计算）以90#车汽为例： 最大速度均小于3.5 m/s，满足静电限速要求。5.7 真空泵系统设计 在铁路槽车卸油系统中，真空罐的容积一般取 2m3。然而因真空泵的抽气速率较快，增大真空罐容积不会显著延长引油时间，但有利于缩短扫槽时间。另一方面，放空罐容积一般为所需放空管线容积的 1.5倍，多大于2m3。实际工程中，卸油管线的抽真空点多位于放空点附近，可考虑将部分真空、放空管线合二为一。基于此，可以设计真空、放空复合系统。图5-2为真空、放空系统。真空、放空罐的排油管线取DN80，真空、放空罐的容积2m3，可按需放空油品体积的1.5倍考虑采用卧式罐的标准系列。该罐的底部高于泵入口，尽量使罐顶部低于大部分需放空管线的标高。该罐置于泵房室内，以降低罐内介质温度，减少抽真空时油品蒸发损耗，另外还可方便操作以及缓解罐的外腐蚀。真空泵选用水环式真空泵。图5-2 真空、放空系统真空泵的选择应满足工艺要求的真空度和抽气速率。真空泵所要抽吸的容积 （19）在本设计中装卸鹤管管径100mm，集油管线直径200mm，输油管线直径(以柴油的排除管径为设计管径)为125mm。一般鹤管长度为12m，由平面布置图可知输油管线长度为100m，集油管180m，故有业务抽气速率 （20）式中 真空系统所抽吸的容积；抽气时间；抽气起始压力；抽气终了压力。抽气作业时间，根据作业要求而定，一般取。抽气初始压力抽气终了压力，一般指将油品引到鹤管最高点的压力。 （21）式中 鹤管最高点与吸入液面高度； 抽气管路的水力损失，取；标态下抽气速率由和选择真空泵型号为SZ-4型水环式真空泵。该系统主要为放空系统，必要是可为装油罐车进行扫槽作业。该系统放空和扫槽的具体操作流程：（1）放空：关闭阀 1、3、4，靠真空泵的抽气作用实现输油管道内油品的放空：阀 7阀 2阀4真空、放空罐。（2）扫槽：关闭阀 4、11，将扫槽短管插入槽车底部，启动真空泵，即可进行扫槽作业，油品流向：槽车扫槽短管扫槽总管阀12阀10阀8真空罐。当槽车底部远高于真空、放空罐顶时，扫槽引油成功后，可关闭真空泵，利用重力自流扫槽。当放空和扫槽作业完成后可以开阀3、4，让真空罐里的油品自流到放空罐里面，必要时可以利用输油泵将油品输回储罐或装车。第6章 油库消防系统设计6.1 空气泡沫灭火基本参数的确定6.1.1 泡沫供给强度固定顶油罐、浅盘和浮舱用易溶材料制作的内浮顶罐的燃烧面积按油罐横截面积计算。泡沫混合液供给强度和连续供给时间见表6-1。表6-1 泡沫混合液和连续供给时间油品类别供给强度，连续供给时间，min固定式、半固定式移动式甲、乙类6.08.040丙 类6.08.030表6-2 扑灭流散液体火焰需用PQ8型泡沫枪数储罐直径（m）配备PQ8型泡沫枪数（支）连续供给时间（min）33330查阅油库设计与管理知PQ8型泡沫枪混合液工作流量为。6.1.2 泡沫混合液计算耗量经初步计算确定汽油罐为着火罐，储罐直径为28m，为浅盘和浮舱用易溶材料制作的内浮顶罐，故泡沫混合液供给强度为，持续时间为40min，配备PQ8型泡沫枪数为2，持续时间为20min。（1）扑救油罐火灾泡沫混合液计算耗量油罐燃烧面积混合液耗量 （22）式中 泡沫混合液供给强度； 燃烧面积； 泡沫混合液连续供给时间。（2）扑救流散火灾所需泡沫混合液量 （23）式中 泡沫枪混合液工作流量；泡沫枪数； 混合液连续供给时间。（3）泡沫产生器数量 （向上取整） （24）式中 混合液流量； 每个泡沫产生器的混合液流量。本设计中选用PC8型空气泡沫产生器，进口压力，混合液流量，则 取（4）泡沫液总耗量 （25） （26）式中 油库一次灭火所需的泡沫液量，L； 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比。（5）消防用水总耗量计算消防用水总耗量包括配制全部泡沫混合液用水量、冷却着火罐和冷却邻近罐最大用水量的总和。 （27）式中 配制全部泡沫混合液用水量，； 冷却着火罐用水量，； 冷却邻近罐用水量，； 冷却水供应强度； 着火罐冷却范围计算长度； 着火罐冷却范围计算长度；冷却水供应强度见表18。表6-3 油罐的消防冷却水或保护用水的供给强度计算参数 油罐类型固定冷却方式移动冷却方式冷却水 供给强度冷却范围计算长度冷却水 供给强度冷却范围（或保护用水量）计算长度保护用水计算长度环形冷却管做成一个圆形管环形冷却管做成两个或四个圆弧管固定顶浮顶着火罐0.50.5或0.60.45（最大油罐）0.3邻近罐不保温保温地下或覆土罐0.350.26.2 消防设备的选择和布置6.2.1