18. Влияние различных факторов на процесс смесеобразования и борьба с ним

Опыт эксплуатации магистральных трубопроводов, по которым последовательно перекачиваются различные нефти или нефтепродукты, показывает, что объем смеси при прямом контактировании равен 0,5...1 % объема трубопровода. Однако для трубопроводов большого диаметра и протяженности объем смеси довольно велик. Так на участке Уфа- Челябинск нефтепродуктопровода Уфа-Омск он составляет около 785 м³. Поскольку смесь является некондиционным продуктом, то необходимо всемерно стремиться к уменьшению ее объема.

На образование смеси оказывают влияние скорость перекачки, остановки перекачки, конструктивные особенности обвязки перекачивающих станций и резервуарных парков, объем партии, соотношение вязкостей и плотностей перекачиваемых жидкостей.

Влияние скорость перекачки

Рис. 1.7 Зависимость изменения относительного объема смеси от скорости в пределах концентрации 95-5% при плотности

нефтепродуктов ( в т/м³ )

Выше было показано, что при турбулентном режиме перекачки объем образующейся смеси значительно меньше, чем при ламинарном. Выбор скоростей перекачки в рамках турбулентного режима лимитируется следующими соображениями. Если скорость перекачки низкая, то может произойти расслоение потока и объем смеси возрастет. В связи с этим установлены следующие минимально допустимые скорости при D = 300...350 мм - 0,8 м/с, при D = 400...500 мм - 0,75 м/с.

Чем больше скорость перекачки, тем объем образующейся смеси меньше. Однако бесконечно увеличивать скорость перекачки нецелесообразно. При скоростях больше 2 м/с существенно возрастают затраты электроэнергии на перекачку, а объем смеси уменьшается незначительно.

В связи с этим диапазон рекомендуемых при последовательной перекачке скоростей составляет от 0,75 до 2,0 м/с. Есть и более общая рекомендация: перекачку нужно вести в развитом турбулентном режиме, т.е. при числах Рейнольдса больше 10000.

Влияние остановок перекачки

Последовательно перекачиваемые жидкости, как правило, имеют разную плотность. У бензина, например, она составляет 730...750 кг/м³, а у дизельного топлива 830...850 кг/м³. Если при остановке перекачки более тяжелая жидкость окажется выше или даже на одном уровне с более легкой жидкостью, то произойдет их растекание под действием силы тяжести. При этом более тяжелая жидкость (на рис 1.8. изображена темной) стекает вдоль нижней образующей трубы, а более легкая (изображена светлой) - поднимается вдоль верхней образующей. Этот процесс прекращается после того, как нижнее колено оказывается заполненным тяжелой жидкостью, перекрывающей путь для всплывания более легкой.

На рис. 1.9 приведена величина коэффициента увеличения объема смеси для нефтепродуктопровода с внутренним диаметром 307 мм при равнинном характере профиля трассы.

График построен для следующих условий:

- скорость перекачки равна 1 м/с;

- число остановок равно числу циклов последовательной перекачки.

Из графика следует, что для коротких трубопроводов при остановках перекачки объем смеси может увеличиваться на 25 %.

Рис. 1.9. Влияние остановок перекачки на увеличение объема смеси

Чтобы уменьшить дополнительное смесеобразование при аварийных остановках различные по плотности жидкости следует немедленно отсекать задвижками как можно ближе к границе их контактирования. При плановых остановках перекачки трубопровода необходимо заранее наметить точки профиля трассы так, чтобы более легкая жидкость располагалась над тяжелой.