Transportul Si Distributia Lichidelor Prin Conducte

Introducere

Activitatea de colectare, transport si depozitare a petrolului, a produselor petroliere si gazelor reprezintă în prezent o componentă esențială în economia oricărei țări supuse la un grad de dezvoltare corespunzător acestui ănceput de mileniu.Colectarea, transportul și depozitarea petrolului brut, a produselor petroliere si a gazelor constituie o activitate de mare importanță prin care se asigură alimentarea cu materie primă a rafinăriilor sau a combinatelor petrochimice, precum si distribuirea produselor finite ale acestora către beneficiar.

Transportul produselor petroliere reprezintă activitatea economica cu ponderea cea mai mare în cadrul general amintit, având drept scop economic deplasarea produselor petroliere ți gazelor , asigurând legătura intre producători și consumatori.

Alegerea modalităților de efectuare a transportului se face pe baza unui studiu tehnico-economic care are în vedere în primul rând costul total al transportului, precum și volumul total de transport.

Transportul prin conducte prezintă o serie de avantaje :continuitate și regularitate în transport, capacitate mare de transport, posibilitate mare de automatizare(Scada), fiabilitate în exploatare, cost redus la capacități mari de transport în raport cu alte mijloace.

De asemenea transportul prin conducte necesită un efort financiar mare din punct de vedere al investițiilor care trebuie justificate economic.

Obiectul disciplinei constă în studiul legilor care guvernează procesele de transport și depozitare a hidrocarburilor fluide sau gazoase, în drumul lor între producător și consumator în vederea cunoașterii metodologiei de proiectare și exploatare în condiții optime a instalațiilor de transport.

Tema proiectului

În cadrul unei brigăzi de producție petrolieră pe un câmp petrolier se extind x sonde care se racordează la un parc de separatoare nou. Producția acestui parc este transportată la depozitul central împreună cu producția a încă patru parcuri conform schemei :

P1 , P2 ,P3 ,P4 ,P5 – parcuri de sondă

La – lungimea conductei de apă

SA – sursă de apă

qa – debitul sursei de apă

za – cota topografică a sursei de apă

Lij – lungimea conductei pe porțiunea ij

Lt – lungimea conductei de transport țiței între depozitul central și rafinărie

DC – depozitul central

R – rafinărie

zi – cotele topografice ale parcurilor, i = 1…5

Qi – debitele de țiței de la parcurile Pi

Date cunoscute

a) Schema sistemului de transport (fig. 1.)

b) Cotele nodurilor parcurilor:

zS = 295m – cota solului;

zSA = 290m;

z1 = 300 m;

z2 = 170 m;

z3 = 180 m;

z4 = 190 m;

z5 = 210 m;

zA = 160 m;

zB = 175 m;

zC = 160 m;

zD = 180 m;

zE = 160 m;

zR = 180 m;

c) Lungimile conductelor:

La = (10+0,1·n)= 10,7 Km

Lam = (1,5+0,1·n)= 2,2 Km

L1A=(4,4+0,1·n) = 5,1 Km

LAB=(2,8+0,1·n)= 3,5 Km

LBC=(3,2+0,1·n) = 3,9 Km

LCD=(5,5+0,1·n) = 6,2 Km

LDE=(3,85+0,1·n)= 4,55 Km

L2=(1,1+0,1·n) = 1,8 Km

L3=(1,8+0,1·n) = 2,5 Km

L4=(0,7+0,1·n) = 1,4 Km

L5=(3,4+0,1·n) = 4,1 Km

Lt=(62+0,1·n) = 62,7 Km

Lg =(1,2+0,1·n) = 1,9 Km

d) Numărul de sonde racordate la parcul 1:

x = 4+n · 0,5 = 4+3,5 = 8sonde

n=7

e) Producția parcurilor:

Q1=qamestec · x = 8·8 = 64 [m3/zi]

qamestec=8[m3/zi]

Q2=(210+5·n)=245 [m3/zi]

Q3=(180+5·n)=210 [m3/zi]

Q4=(190+5·n)=225 [m3/zi]

Q5=(90+5·n)=125[m3/zi]

f) Densitatea relativă a gazelor în raport cu aerul:

g) Temperatura de congelare a țițeiului, Tc (Tabelul 1)

Tc=4ºC

h) Temperatura de siguranță pentru transport:

Ts = Tc + (2…7)ºC=4+6=10ºC

Se transportă țițeiul de tip “Teiș” de la depozit la rafinărie.

Tabelul 1. – Principalele proprietăți ale țițeiului de tip Teiș:

1cP=10 Pa·s

1cSt=10-6 m²/s

Se reprezintă grafic următoarele:

– densitatea țițeiului în funcție de temperatură (fig.1);

– vâscozitatea cinematică a țițeiului în funcție de temperatură (fig. 2);

– vâscozitatea dinamică a țițeiului în funcție de temperatura (fig. 3);

i) Rația de soluție:

r = 250+(-1)· n m³/m³ = 243 m³/m³;

j) Impurități:

i =(0,2+0,01·n) = 0,27%

k) Densitatea lichidului:

ρ =(1-i)ρ+ iρ= 0,73٠871,58 + 0,27٠1015= 910,318Kg/m³

ρ=1015 Kg/m³

ρ=ρ-(T-273,15) = 872,0 + 0,016٠26= 871,58 Kg/m³

=1,1825-0,001315ρ= 1,1825-0,001315٠0,887٠10³ = 0,016

l) Temperatura medie:

T= = 299,15 K = 26 ºC

T= 42ºC

T= 18ºC

m) Vâscozitatea lichidului :

l =(1-i)tm +i·a=(1-0,27) ·22,48·10-6 +0,27·0,0026·10-6

=16,41cSt

n) Vâscozitatea țițeiului la temperatura medie Tm:

Vâscozitatea țițeiului la temperatura medie:

Se cunosc:

Deci

log(log 31,814)= A+B·2,47

log(log 19,221)= A+B·2,48

B= -6,9

A +(-6,9)·2,47=0,177 A=17,22

Calculul vâscozității tm la temperatura medie Tm:

log(log(106*tm+0,8))=A+B*log(Tm)

log(106*tm+0,8)=10[A+B*log(Tm)]

106*tm+0,8=1010

tm==22,48 cSt

o) Determinarea vâscozității dinamice a apei sărate (apă_sărată):

-s – salinitatea; s=20kg NaCl/ vagon deci s=20 g NaCl/vagon

– a – vâscozitatea apei a=1 cP deci a=10-3 Pa s

Înlocuind în relația următoare se obține:

apă_sărată= a·(1+1,34·10-3·s+6,62·10-6·s2)

apă_sărată=10-3·(1+1,34·10-3·20+6,62·10-6·400)

=2675,8·10-3 Pa·s=2,675cP

p) Determinarea vâscozității cinematice a apei sărate:

apă_sărată==0,0026cSt

Capitolul 1: Calculul hidraulic al conductei de alimentare cu apă

Determinarea diametrului orientativ

do= = =0,12616 [m] =126,16 mm

vec-viteza economică

va=1…3 m/s

va=1,6m/s

Alegerea diametrului real din STAS 715/2-88

D=141,3mm D=5 9/16 inch D -diametrul exterior al conductei

d=128,1mm d -diametrul interior al conductei

e=6,6mm e -grosimea peretelui conductei

Determinarea vitezei reale de curgere

v===1,55 m/s

Determinarea numărului Reynolds

Re==196979,166

=1,008· 10m²/s

Determinarea coeficientului de rezistență hidraulică

Re >2300 Regim turbulent

Determinarea căderii de presiune

P = (a*g*(z1-zSA)=

=(0,015*)+1000*9,81*10=16,032bar

Determinarea presiunii de pompare a apei

PSA=Ph + P = 6 + 16,03=22,03 bar

Ph – presiunea la hidrant =6 bar

Determinarea inaltimii de pompare

HSA=m

Alegerea pompelor din diagrama FTO nr.11-220:

Aleg pompa LOTRU 100-80-200:

H=54m

Qa=72 m³/h

Determinarea numarului de pompe

np=== 4,15 = 4 pompe

Determinarea puterii pompelor

N= W =0,7

N=62,94 KW

Determinarea energiei consumate

W=N*t; t – timpul de funcționare al unei pompe t=6 ore/zi

W=62,94 *6=377,64KWh/zi

2.Calculul hidraulic al conductei de amestec

(Sondă – Parc de separare)

Calculul fracției de lichide din amestec:

Densitatea amestecului trifazic

= (1-0,003)·0,804+0,003·949,73=737,35Kg/m

= 0,67·1,2 = 0,804 Kg/ m

Vascozitatea cinematica:

= 0,1634cSt

=1,492·m²/s = 0,16082 cSt

Viteza medie a amestecului:

Diametrul orientativ:

d0=0,0733 m =73,39mm

Se alege diametrul real din STAS 715/8-88:

D=101,0mm D=4inch

d=94,4mm

e=3,6mm

Viteza amestecului, vam:

vam=0,13 m/s

Nunarul Reynolds:

R=751,4

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

=0,08=8·10

Caderea de presiune de-a lungul conductei:

=0,926 bar

Deoarece căderea de presiune este mai mică de 1 bar rezultă că dimensionarea conductei a fost bine făcută.

3. Determinarea programului optim de evacuare

a țițeiului de la parcurile de separare

la depozitul central

În vederea dimensionării colectorului și a stabilirii unui program optim de pompare se

vor alege mai multe variante de pompare (3 variante de pompare).

Parcurile vor fi echipate cu pompe 2PN – 400 (Anexa 5) care au următoarele caracteristici:

Debitul de pompare pe o cursă dublă:

Numărul de curse duble pe minut

Randamentul pompei

Debitul pompei

Presiunea maximă de refulare (cu echipament de 4 ½ in) 200 bar

Diametrul nominal al conductei de refulare 4 in (100 mm)

Presiunea maximă de aspirație 10 bar

Diametrul nominal al conductei de aspirație 10 in (250 mm)

Dimensiuni de gabarit

Lungime 4110 mm

Lățime 1960 mm

Înălțime fără amortizor sferic de pulsații 1655 mm

cu amortizor sferic de pulsații 2625 mm

3.1 Prima variantă de pompare

Grupa 1 : P2 =245 m3/zi

Grupa 2 : P1+P5=64+125=189 m3/zi

Grupa 3 : P3+P4=215+225=440 m3/zi

a) Numărul de pompe necesar la fiecare parc

tpz=== 66,6 7 ore

P1 npc1= Se alege npa1=1 pompă

P2 npc2= Se alege npa2=3 pompă

P3 npc3= Se alege npa3=2 pompă

P4 npc4= Se alege npa4=2 pompă

P5 npc5= Se alege npa5=1 pompă

b) Calculul timpului real de pompare(timp de evacuare):

tev1= ; tev1=4h

tev2= ; tev2=6h

tev3= ; tev3=7h

tev4= ; tev4=7h

tev5= ; tev5=8h

c) Calculul debitului de evacuare la fiecare parc :

qev1= m3/h

qev2= m3/h

qev3= m3/h

qev4= m3/h

qev5= m3/h

Schema de pompare pentru prima variantă va fi următoarea :

d) Dimensionarea conductelor de legătură

d0i= , se alege vec=1m/s

-pe tronsonul 1-A

d01A=0,07522m=75,22mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=88,9mm=31/2 in

d=80,1mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 2-A

d02A=0,11985m=119,85mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 3-B

d03B=0,104218m=104,218mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 4-C

d04C=0,10661 m=106,61 mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 5-D

d05D=0,07432m=74,32mm

Se alege: D=88,9mm=31/2 in

d=80,1mm

e=4,4mm

e) Dimensionarea tronsoanelor colectorului principal:

-pe tronsonul A-B

d0AB==0,11985m=119,85mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul B-C

d0BC==0,11985m=119,85mm

Se alege: D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul C-D

d0CD==0,14909m=149,09mm

Se alege:D=168,3mm=65/6in

d=150,9mm

e=8,7mm

-pe tronsonul D-E

d0DE==0,14909m=149,09mm

Se alege: D=168,3mm=65/6in

d=150,9mm

e=8,7mm

Schema de amplasare a parcurilor și dimensionarea colectorului

principal și a conductelor de legătură

f) Calculul presiunii de pompare pe fiecare interval de timp:

[1] 0 00 – 3 00 Pompează parcul P2

P2=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)2A+(zE-z2)]

2 – A v2A=0,972 m/s

Re2A=6275,76>2300 (Regim turbulent)

2A==0,035

(iL)2A=0,082628,8 m

A – B vAB=0,972 m/s

ReAB=>2300 (Regim turbulent)

AB=1,23=0,035

(iL)AB=0,082656,009 m

B – C vBC=0, 972 m/s

ReBC=>2300 (Regim turbulent)

BC=1,23=0,035

(iL)BC=0,082662,41m

C – D vCD=0,m

e=4,4mm

-pe tronsonul B-C

d0BC==0,11985m=119,85mm

Se alege: D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul C-D

d0CD==0,14909m=149,09mm

Se alege:D=168,3mm=65/6in

d=150,9mm

e=8,7mm

-pe tronsonul D-E

d0DE==0,14909m=149,09mm

Se alege: D=168,3mm=65/6in

d=150,9mm

e=8,7mm

Schema de amplasare a parcurilor și dimensionarea colectorului

principal și a conductelor de legătură

f) Calculul presiunii de pompare pe fiecare interval de timp:

[1] 0 00 – 3 00 Pompează parcul P2

P2=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)2A+(zE-z2)]

2 – A v2A=0,972 m/s

Re2A=6275,76>2300 (Regim turbulent)

2A==0,035

(iL)2A=0,082628,8 m

A – B vAB=0,972 m/s

ReAB=>2300 (Regim turbulent)

AB=1,23=0,035

(iL)AB=0,082656,009 m

B – C vBC=0, 972 m/s

ReBC=>2300 (Regim turbulent)

BC=1,23=0,035

(iL)BC=0,082662,41m

C – D vCD=0,475 m/s

ReCD=4386,62>2300 (Regim turbulent)

CD==0,038

(iL)CD=0,082617,99m

D – E vDE=0,475 m/s

ReDE=4386,62>2300 (Regim turbulent)

DE==0,038

(iL)DE=0,082613,20m

PE=amgH=737,359,8110=72334,035 Pa

P2=72334,035 +737,359,81[13,20+17,99+61,41+56,009+28,804+10] =12,83bar

[2] 8 00 – 11 00 Pompează parcul P1

P1=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)1A+(zE-z1)]

1 – A v1A=0,881 m/s

Re1A=4323,57>2300 (Regim turbulent)

1A==0,039

(iL)1A=0,082698,42 m

A – B vAB=0,508 m/s

ReAB=3282,63>2300 (Regim turbulent)

AB==0,041

(iL)AB=0,082626,103 m

B – C vBC=0,508 m/s

ReBC=3282,63>2300 (Regim turbulent)

BC==0,041

(iL)BC=0,082619,96 m

C – D vCD=0,248 m/s

ReCD=2295,01<2300

CD= =0,027

(iL)CD=0,082619,96m

D – E vDE=0,248 m/s

ReDE=2295,01<2300

DE==0,027

(iL)DE=0,08262,56 m

P1=72334,035 +737,359,81[2,56+3,49+19,96+26,103+98,42-140] =1,48 bar

[3] 11 00 – 13 00 Pompează parcul P5

P5=PE+g[(iL)DE+(iL)5D+(zE-z5)]

5 – D v5D=0,861m/s

Re5D=4220,89>2300 (Regim turbulent)

5D==0,039

(iL)5D=0,082672,4 m

D – E vDE=0,242m/s

ReDE=2240,512<2300

DE=0,028

(iL)DE=0,08262,608 m

P5=72334,035 +737,359,81[2,608+72,40+19,96-50] =9,76 bar

[4] 19 00 – 22 00 Pompează parcurile P3 +P4

P3=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)3B+(zE-z3)]

P4=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)4D+(zE-z4)]

3 – B v3B=0,975 m/s

Re3B=6295,13>2300 (Regim turbulent)

3B==0,035

(iL)3B=0,082640,24 m

4 – C v4C=1,997 m/s

Re4C=12894,61>2300 (Regim turbulent)

4C=1,23=0,029

(iL)4C=0,082678,208m

B – C vBC=0,581 m/s

ReBC=6295,13>2300 (Regim turbulent)

BC==0,035

(iL)BC=0,082662,77 m

C – D vCD=0976 m/s

ReCD=9015,12>2300 (Regim turbulent)

CD==0,032

(iL)CD=0,0826

=65,77 m

D – E vDE=0,976 m/s

ReDE=9015,12>2300 (Regim turbulent)

DE==0,032

(iL)DE=0,0826

=48,27 m

P3=72334,035 +737,359,81[48,27+65,77+62,77+40,24-20]=14,97 bar

P4=72334,035 +737,359,81[48,27+65,77+78,207-30]=12,45 bar

g) Calculul puterii calculate la fiecare parc pe fiecare interval de timp:

0 00 – 3 00

N2==20,81 KW

8 00 – 11 00

N1==0,939 KW

11 00 – 13 00

N5==0,43 KW

19 00 – 22 00

N3==18,24 KW

N4==15,87 KW

h) Calculul energiei consumate la fiecare parc pe fiecare interval de timp:

t1=4h ; t2=6h ; t3=7h ; t4=7h; t5=8h

0 00 – 3 00 W2=N2t1=124,87 KW/h

8 00 –1100 W1=N1t2=3,756 KW/h

11 00 –1300 W5=N5t3=3,44 KW/h

19 00 –2200 W3=N3t4=127,68 KW/h

W4=N4t4=111,15 KW/h

Datele sunt stocate în următorul tabel :

3.2 A doua variantă de pompare

Grupa 1 : P1 + P4 = 289 m3/zi

Grupa 2 : P3 + P5 = 215 + 125 = 340 m3/zi

Grupa 3 : P2 = 245 m3/zi

a) Numărul de pompe necesar la fiecare parc

tpz=== 66,6 7 ore

P1 npc1= Se alege npa1=1 pompă

P2 npc2= Se alege npa2=3 pompă

P3 npc3= Se alege npa3=2 pompă

P4 npc4= Se alege npa4=2 pompă

P5 npc5= Se alege npa5=1 pompă

b) Calculul timpului real de pompare(timp de evacuare):

tev1= ; tev1=4h

tev2= ; tev2=6h

tev3= ; tev3=7h

tev4= ; tev4=7h

tev5= ; tev5=8h

c) Calculul debitului de evacuare la fiecare parc :

qev1= m3/h

qev2= m3/h

qev3= m3/h

qev4= m3/h

qev5= m3/h

Schema de pompare pentru a doua variantă va fi următoarea :

d) Dimensionarea conductelor de legătură

d0i= , se alege vec=1m/s

-pe tronsonul 1-A

d01A=0,07522m=75,22mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=88,9mm=31/2 in

d=80,1mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 2-A

d02A=0,11985m=119,85mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 3-B

d03B=0,104218m=104,218mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 4-C

d04C=0,10661 m=106,61 mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 5-D

d05D=0,07432m=74,32mm

Se alege: D=88,9mm=31/2 in

d=80,1mm

e=4,4mm

e) Dimensionarea tronsoanelor colectorului principal:

-pe tronsonul A-B

d0AB==0,11985m=119,85mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul B-C

d0BC==0,11985m=119,85mm

Se alege: D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul C-D

d0CD==0,13048m=130,48mm

Se alege:D=168,3mm=65/6in

d=131,7mm

e=18,3mm

-pe tronsonul D-E

d0DE==0,14183m=141,83mm

Se alege: D=168,3mm=65/6in

d=142,9mm

e=12,7mm

Schema de amplasare a parcurilor și dimensionarea colectorului

principal și a conductelor de legătură

f) Calculul presiunii de pompare pe fiecare interval de timp:

[1] 0 00 – 3 00 Pompează parcul P1 si P4

P1=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)1A+(zE-z1)]

P4=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)4C+(zE-z4)]

1 – A v1A=0,881 m/s

Re1A=4323,57>2300 (Regim turbulent)

1A==0,039

(iL)1A=0,082698,42m

A – B vAB=0,508 m/s

ReAB=3282,63>2300 (Regim turbulent)

AB==0,041

(iL)AB=0,082617,19 m

B – C vBC=0,508 m/s

ReBC=3282,63>2300 (Regim turbulent)

BC==0,041

(iL)BC=0,082619,96 m

C – D vCD=0,981 m/s

ReCD=7609,83>2300 (Regim turbulent)

CD==0,033

(iL)CD=0,0826

=78,33 m

D – E vDE=0,833m/s ReDE=7291,71>2300 (Regim turbulent)

DE==0,034

(iL)DE=0,0826

=38,34m

P1=72334,035 +737,359,81[38,34+78,33+19,96+17,91+98,42-140]=8,89bar

P4=72334,035 +737,359,81[38,34+78,33+24,68-30]=8,77bar

[2] 8 00 – 11 00 Pompează parcul P3

P3=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)3B+(zE-z3)]

3 – B v3B=0,975 m/s

Re3B=6295,13>2300 (Regim turbulent)

3B==0,035

(iL)3B=0,082640,24 m

B – C vBC=0,975 m/s

ReBC=6295,13>2300 (Regim turbulent)

BC==0,035

(iL)BC=0,082664,28 m

C – D vCD=0,626 m/s

ReCD=5047,18>2300 (Regim turbulent)

CD==0,037

(iL)CD=0,0826

=34,801 m

D – E vDE=0,531 m/s

ReDE=4651,608>2300 (Regim turbulent)

DE==0,038

(iL)DE=0,0826

=17,44 m

PE=amgH=737,359,8110=72334,035 Pa

P3=72334,035 +737,359,81[17,44+34,801+64,28+41,209-20]=10,68bar

[3] 11 00 – 13 00 Pompează parcul P5

P5=PE+g[(iL)DE+(iL)5D+(zE-z5)]

5 – D v5D=0,861m/s

Re5D=4220,89>2300 (Regim turbulent)

5D==0,039

(iL)5D=0,082675,4 m

D – E vDE=0,270m/s

ReDE=2365,94<2300

DE=0,045

(iL)DE=0,08265,51 m

P5=72334,035 +737,359,81[5,51+75,4+-50]=2,95bar

[4] 18 00 – 21 00 Pompează parcul P2

P2=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)2A+(zE-z2)]

2 – A v2A=0,972 m/s

Re2A=6275,76>2300 (Regim turbulent)

2A==0,035

(iL)2A=0,082628,8 m

A – B vAB=0,972 m/s

ReAB=>2300 (Regim turbulent)

AB=1,23=0,035

(iL)AB=0,082656,009 m

B – C vBC=0, 972 m/s

ReBC=>2300 (Regim turbulent)

BC=1,23=0,035

(iL)BC=0,082662,41m

C – D vCD=0,475 m/s

ReCD=4386,62>2300 (Regim turbulent)

CD==0,038

(iL)CD=0,082617,99m

D – E vDE=0,475 m/s

ReDE=4386,62>2300 (Regim turbulent)

DE==0,038

(iL)DE=0,082613,20m

PE=amgH=737,359,8110=72334,035 Pa

P2=72334,035 +737,359,81[13,20+17,99+61,41+56,009+28,804+10] =12,83bar

g) Calculul puterii calculate la fiecare parc pe fiecare interval de timp:

0 00 – 3 00

N1==5,64 KW

N4==11,18 KW

8 00 – 11 00

N3==13,015 KW

11 00 – 13 00

N5==1,77 KW

18 00 – 21 00

N2==20,81 KW

h) Calculul energiei consumate la fiecare parc pe fiecare interval de timp:

t1=4h ; t2=6h ; t3=7h ; t4=7h; t5=8h

0 00 – 3 00 W1=N1t1=22,57 KW/h

W4=N4t4=78,29 KW/h

8 00 –1100 W3N3t3 =91,106 KW/h

11 00 –1300 W5=N5t3=14,16 KW/h

18 00 –2200 W2=N2t2=124,87 KW/h

Datele sunt stocate în următorul tabel :

3.3 A treia variantă de pompare

Grupa 1 : P3 = 215 m3/zi

Grupa 2 : P1+P5=64+125=189 m3/zi

Grupa 3 : P2+P4=245+225=470 m3/zi

a) Numărul de pompe necesar la fiecare parc

tpz=== 66,6 7 ore

P1 npc1= Se alege npa1=1 pompă

P2 npc2= Se alege npa2=3 pompă

P3 npc3= Se alege npa3=2 pompă

P4 npc4= Se alege npa4=2 pompă

P5 npc5= Se alege npa5=1 pompă

b) Calculul timpului real de pompare(timp de evacuare):

tev1= ; tev1=4h

tev2= ; tev2=6h

tev3= ; tev3=7h

tev4= ; tev4=7h

tev5= ; tev5=8h

c) Calculul debitului de evacuare la fiecare parc :

qev1= m3/h

qev2= m3/h

qev3= m3/h

qev4= m3/h

qev5= m3/h

Schema de pompare pentru a treia variantă va fi următoarea :

d) Dimensionarea conductelor de legătură

d0i= , se alege vec=1m/s

-pe tronsonul 1-A

d01A=0,07522m=75,22mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=88,9mm=31/2 in

d=80,1mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 2-A

d02A=0,11985m=119,85mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 3-B

d03B=0,104218m=104,218mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 4-C

d04C=0,10661 m=106,61 mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul 5-D

d05D=0,07432m=74,32mm

Se alege: D=88,9mm=31/2 in

d=80,1mm

e=4,4mm

e) Dimensionarea tronsoanelor colectorului principal:

-pe tronsonul A-B

d0AB==0,11985m=119,85mm

Conform STAS 715/2 1988 se alege:

D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul B-C

d0BC==0,11985m=119,85mm

Se alege: D=114,3mm=41/2 in

d=105,5mm

e=4,4mm

-pe tronsonul C-D

d0CD==0,160703m=160,7mm

Se alege:D=219,1mm=85/8 in

d=174,7mm

e=22,2mm

-pe tronsonul D-E

d0DE==0,160703m=160,7mm

Se alege:D=219,1mm=85/8 in

d=174,7mm

e=22,2mm

Schema de amplasare a parcurilor și dimensionarea colectorului

principal și a conductelor de legătură

f) Calculul presiunii de pompare pe fiecare interval de timp:

[1] 1 00 – 5 00 Pompează parcul P3

P3=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)3B+(zE-z3)]

3 – B v3B=0,975 m/s

Re3B=6295,13>2300 (Regim turbulent)

3B==0,035

(iL)3B=0,082640,24 m

B – C vBC=0,975 m/s

ReBC=6295,13>2300 (Regim turbulent)

BC==0,035

(iL)BC=0,082662,77m

C – D vCD=0,355ms

ReCD=3804,89>2300 (Regim turbulent)

CD==0,040

(iL)CD=0,0826

=9,23 m

D – E vDE=0,355 m/s

ReDE=3804,89>2300 (Regim turbulent)

DE==0,04

(iL)DE=0,0826

=6,78m

P3=72334,035 +737,359,81[6,78+9,23+62,77+40,24-20]=7,88bar

[2] 8 00 – 12 00 Pompează parcul P1

P1=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)1A+(zE-z1)]

1 – A v1A=0,881 m/s

Re1A=4323,57>2300 (Regim turbulent)

1A==0,039

(iL)1A=0,082698,42 m

A – B vAB=0,508 m/s

ReAB=3282,63>2300 (Regim turbulent)

AB==0,041

(iL)AB=0,082626,103 m

B – C vBC=0,508 m/s

ReBC=3282,63>2300 (Regim turbulent)

BC==0,041

(iL)BC=0,082619,96 m

C – D vCD=0,185m/s

ReCD=2295,01<2300

CD= =0,032

(iL)CD=0,08261,98m

D – E vDE=0,185 m/s

ReDE=1982,36<2300

DE==0,032

(iL)DE=0,08261,45 m

P1=72334,035 +737,359,81[1,45+1,98+19,96+26,103+98,42-140] =1,295bar

[3] 13 00 – 16 00 Pompează parcul P5

P5=PE+g[(iL)DE+(iL)5D+(zE-z5)]

5 – D v5D=0,861m/s

Re5D=4220,89>2300 (Regim turbulent)

5D==0,039

(iL)5D=0,082672,4 m

D – E vDE=0,242181

ReDE=2240,512<2300

DE=0,033

(iL)DE=0,08261,438 m

P5=72334,035 +737,359,81[1,43+72,40-50] =2,44 bar

[4] 19 00 – 23 00 Pompează parcurile P2 +P4

P2=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)BC+(iL)AB+(iL)2A+(zE-z2)]

P4=PE+g[(iL)DE+(iL)CD+(iL)4C+(zE-z4)]

2 – A v2A=0,972 m/s

Re2A=6275,76>2300 (Regim turbulent)

2A==0,035

(iL)2A=0,082628,8 m

4 – C v4C=1,021 m/s

Re4C=6594,005>2300 (Regim turbulent)

4C=1,23=0,035

(iL)4C=0,082624,68m

A – B vAB=0,972 m/s

ReAB=>2300 (Regim turbulent)

AB=1,23=0,035

(iL)AB=0,082656,009 m

B – C vBC=0, 972 m/s

ReBC=>2300 (Regim turbulent)

BC=1,23=0,035

(iL)BC=0,082662,41m

C – D vCD=0,846 m/s

ReCD=9046,992>2300 (Regim turbulent)

CD==0,032

(iL)CD=0,082641,43m

D – E vDE=0,846m/s

ReDE=4386,62>2300 (Regim turbulent)

DE==0,032

(iL)DE=0,082630,405m

P2=72334,035 +737,359,81[30,40+41,43+61,41+56,009+28,804-10]=15,8bar

P4=72334,035 +737,359,81[30,40+41,43+24,68-30]=5,53bar

g) Calculul puterii calculate la fiecare parc pe fiecare interval de timp:

1 00 – 5 00

N3==9,602 KW

8 00 – 12 00

N1==0,822 KW

13 00 – 16 00

N5==1,512 KW

19 00 – 23 00

N2==25,631 KW

N4==7,052 KW

h) Calculul energiei consumate la fiecare parc pe fiecare interval de timp:

t1=4h ; t2=6h ; t3=7h ; t4=7h; t5=8h

1 00 – 5 00 W3=N3t1=67,22 KW/h

8 00 –1200 W1=N1t2=3,28 KW/h

13 00 –1600 W5=N5t3=12,09 KW/h

19 00 –2300 W2=N2t4=153,78 KW/h

W4=N4t4=49,37 KW/h

Datele sunt stocate în următorul tabel :

Concluzii:

1) În urma calculelor efectuate s-a constatat că varianta optimă de pompare, din punct de vedere al energiei consumate este a 3-a variantă, având o energie totală mai mică decât la celelalte două variante după cum rezultă și din tabelul următor:

2) Pompa aleasă: 2PN400

3) Energia totală consumată la varianta pentru care s-a apelat este: 285,74 kw/h

4. Bilanțul termic al depozitului central

În depozitul central țițeiul curat este depozitat în rezervoare metalice cilindrice verticale cu capacități corespunzătoare conform STAS 6579 – 71.

Dimensiuni pentru rezervoare montate tablă cu tablă:

capacitatea nominală = 200 m3

capacitatea efectivă = 204 m3

diametrul nominal = 6630 mm

înălțimea părții cilindrice = 5910 mm

numărul virolelor = 4

grosimea tablelor: capac, fund, manta = 5 mm

Pentru depășirea temperaturii de congelare și asigurarea transportului țițeiului spre rafinărie acesta se încălzește cu ajutorul serpentinelor la o temperatură tî=60oC. Aburul de încălzire va fi de tip saturat produs în agregate tip ABA conform STAS .

Cantitatea de țiței curat în parcul central va fi egală cu:

QT = (1-i)(Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5)

QT = (1-0,27)(64+245+215+225+125) = 638,02 m3/zi

Numărul de rezervoare în care se depozitează țițeiul curat va fi:

N= =3,190

Alegem 3 rezervoare pline plus 1 rezervor cu un nivel de 3,22metri.

4.1.Calculul cantității totale de căldură

Q = QI+ QII+ QIII

QI – cantitatea de căldură necesară ridicării temperaturii țițeiului de la temperatura de siguranță (Ts = Tc+3oC) la temperatura de încălzire, Tî:

QI = tctV(Tî-Ts)

Ts=Tc+3=4+5=10oC

Tm=oC = 299,81 K

ct = 0,4825+0,00077(Tm-100)=0,636 kcal/kgoC

În funcție de Tm avem ț = 871,58 kg/m3

V = 200 m3

QI = 871,580,636200(60-10) = 5543248,8 kcal

QII – cantitatea totală de căldură necesară topirii parafinei cristalizate:

QII = tV

– conținutul de parafină = 9,52 % g

– căldura latentă de vaporizare = 40 kcal/kg

= 10 ore

QII = 871,582000,095240 = 663795,328 kcal

QIII –cantitatea de căldură necesară anihilării pierderilor de căldură:

QIII = KS(Tm-Text)

KS = KfSf + KogSog + KlSl

Unde:

K- coeficientul global de schimb de căldură

S – suprafața (de fund, a oglinzii, laterală) a rezervorului

Kf = 1; Kl = 5; Kog = 1,5(kcal/m2hoC);

Sf = Sog = =34,524 m2

Sl =2rH = 25,91 =123,098 m2

KS = 134,524+1,534,524+5123,098=701,8 kcal/hoC

Textv =25 oC

Texti = -15 oC

QIIIv = 701,8(26,66-25)10 = 1164,988 kcal

QIIIi =701,8(26,66+15)10 = 29236,988 kcal

Cantitatea totală de căldură va fi:

Qv = QI+ QII+ QIIIv = (5543248,8+663795,328+1164,988) = 6208209,116 kcal

Qi = QI+ QII+ QIIIi = (5543248,8+663795,328+29236,988} =6236281,116 kcal

4.2. Numărul de agregate necesare încălzirii țițeiului

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

Qabur =

iabur = entalpia aburului = 560 kcal/kg

QaburV ==11086,087 kg abur/oră

QaburI = =11136,216 kg abur/oră

Cantitatea de apă necesară producerii aburului, pentru raportul de conversie de 1/1:

Qapă = ;

QapăV = =11,08 m3/oră QapăI ==11,13 m3/oră

Debitul de gaze necesar producerii aburului:

Qg =

Pcal = puterea calorifică a gazului = 8760 (kcal/m3st)

Qgv = =708,69 m3st/h

Qgi= =711,90 m3st/h

4.3. Lungimea serpentinelor de încălzire

L =

Ssp – aria suprafeței serpentinei

d – diametrul serpentinei

Ssp =

Tîab – temperatura de încălzire a aburului =333,15oC

Tfc – temperatura finală a condensului = 375,15

Kab-ț – 1600W/m2K =1376 kcal/m2hoC

Sspv ==98,09m2

Sspi ==98,54 m2

Lungimea serpentinelor de încălzire va fi:

Lv = =312,23 m

Li = =313,66 m

4.4. Timpul de răcire al țițeiului din rezervor

=

v = 133h 84’

i = 173h55’

5. Proiectarea conductei de transport de la

depozitul central la rafinărie

Transportul țițeiului curat de la depozitul central la rafinărie se face folosind pompele

2PN-200, echipate cu cămașă de 7 1/4 in care au volumul pe cursă dublă Vcd=30,6 l/cd și

numărul de cures duble n = 50 cd/minut, cu un randament total al pompei =0,7 .

5.1. Calculul hidraulic

Vara

Debitul de țiței:

Densitatea medie

ρ=ρ-(T-273,15) = 872,0 + 0,016٠26= 871,58 Kg/m³

=1,1825-0,001315ρ= 1,1825-0,001315٠0,887٠10³ = 0,016

3. Vâscozitatea medie

Determinarea diametrului orientativ

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

Determinarea vitezei reale de curgere

Determinarea numărului Reynolds

Determinarea coeficientului de rezistență hidraulică

Panta hidraulică

Presiunea de pompare

Debitul unei pompe

Numărul de pompe

Numărul de stații de pompare

Puterea necesară pompării

Energea consumată

W = N·tz = 157,95·18 = 2843,02 KWh/ zi

Tz= 18 ore / zi.

Iarna

Debitul de țiței:

Densitatea medie

ρ=ρ-(T-273,15) = 872,0 + 0,016٠26= 871,58 Kg/m³

=1,1825-0,001315ρ= 1,1825-0,001315٠0,887٠10³ = 0,016

Vâscozitatea medie

Determinarea diametrului orientativ

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

Determinarea vitezei reale de curgere

Determinarea numărului Reynolds

Determinarea coeficientului de rezistență hidraulică

Panta hidraulică

Presiunea de pompare

Debitul unei pompe

Numărul de pompe

Numărul de stații de pompare

Puterea necesară pompării

Energeai consumată

W = N·tz = 157,95·18 = 2843,02 KWh/ zi

Tz= 18 ore / zi.

5.2.Calculul mecanic al conductei

Conform Anexa 1 grosimea peretelui se determină pe baza teoriei efortului unitar maxim tangențial.

Vara

Iarna

5.3.Calculul hidraulic al conductei de transport (DC – R)

Trasarea variației temperaturii de – a lungul conductei

Vara

Iarna

Calculul hidraulic al conductelor considerând proprietățile fluidelor ca fiind zonal constante (ΔL = 5 Km)

Calculul temperaturii medii pe tronsoane

Valorile proprietăților țițeiului ρmi, cmi

ρt = ρ293,15 – ξ (Tm – 273,15)

Viteza medie pe fiecare tronson

Numărul Reynolds Re

Rezistența hidraulică λi

Regim de curgere laminar

Regim de curgere turbulent

Panta hidraulică

Pierderea de sarcină

Pierderea totală de sarcină

Vara

Presiunea de pompare

Deoarece presiunea de pompare pe timp de vară este mai mică se recalculează numărul de stații de pompare, puterea și energia consumată.

stații de pompare

W = N·tz = 157,95·18 = 2843,02 KWh/ zi

Tz= 18 ore / zi.

Lungimea de congelare

Numărul stațiilor de încălzire

stații de încălzire

Iarna

Presiunea de pompare

Deoarece presiunea de pompare pe timp de iarnă este mai mare se recalculează numărul de stații de pompare, puterea și energia consumată.

W = N·tz = 39279,8·18 = 707.036,46 KWh/ zi

tz= 18 ore / zi.

Lungimea de congelare

Numărul stațiilor de încălzire

stații de încălzire

5.4.Calculul mecanic (verificare)

Vara

Iarna

Concluzii

Proiectarea sistemelor de transport și de depozitare este un calcul complex care are în vedere realizarea unei scheme tehnice de transport și depozitare astfel încât cheltuielile efectuate pentru acestea să fie cât mai reduse dar cu un randament maxim.

Tema acestui proiect este de a proiecta un sistem de transport lichide de la sondă la rafinărie. În datele introductive am prezentat și calculat câteva proprietăți ale țițeiului TIP TEIȘ transportat de la sondă la rafinărie

Unii dintre parametrii care intervin în calcul depind de proprietățile fluidului transportat deci proiectarea sistemului de transport ține seama de acești parametrii deci de respectivele proprietăți(densitate, vâscozitate, rația gaze-soluție, presiune, temperatură, etc. ) și este valabilă numai pentru fluidul de transport pentru care s-a făcut calculul.

Ținând cont de faptul că transportul produselor petroliere prin conducte are costul cel mai redus acesta are prioritate față de alte metode de transport. Întreținerea sistemului este ușoară, el necesită revizii tehnice periodice de câteva ori pe an, făcute de persoane autorizate. Sistemul se poate adapta la aparatura automatizată, ușurând în acest fel responsabilitatea personalului angajat.

Bibliografie

1.Transportul si depozitarea fluidelor, volumul I, Editura Universității din Ploiești, 2002 –

A. Soare

2.Transportul petrolului – T. Oroveanu , Al. Stan , V. Talle

3.Colectarea, separarea, tratarea și transportul produselor petroliere – V. Talle

4.Hidraulică și transportul produselor petroliere – T. Oroveanu

5.Transportul și distribuția lichidelor – îndrumar de proiect, Ploiești, 2005-R. Rădulescu