输油管道输油方案的优化研究

摘 要：本文以原有运作过程当中的输油管道输油方案为研究对象，通过对原油运作当中的输油管道的内外现状的分析，结合对输油管道问题的阐述，针对原有运作中的输油管道面临的制约因素，结合国内外输油管道方案的改进经验，试图探索出原油运作中的相对完善的输油管道输油方案，推动我国输油管道输油方案相关理论研究发展。

关键词：原油运作 输油管道 方案

引言

当前随着我国经济规模的扩大和市场需求的增加，经济发展对石油的需求越来越大，因此要求我国的炼油企业能够长期稳定而高效地向市场提供原油，石油传输能力是衡量企业供油能力的一个重要指标，而管道运输石油又是当前石油输送依靠的主要手段之一，然而我国当前输油管道输油方案存在诸多问题与不足，输油效率有待进一步提高。优化我国输油管道输油方案，克服一系列限制性因素，提高输油效率是我国经济发展的必然要求。

一、输油管道的国内外现状

管道运输是石油运输的五大运输方式之一，发展至今已有百年历史，现如今欧美发达国家的原油管道输油量几乎占到运输总量的百分之八十。在如今的21世纪，全世界所有油气管道的干线长度经过累加后已经超过了二百万公里，而其中输油管道长度所占比例超过了30%。输油管道的发展历程总体上分为三大阶段：汽油管道输油时代、成熟发展时代和成品油输油管道规模化发展时代。我国油气管道在发展历程中有五大特点。第一，独立自主建设出油气输送管道。第二，自东北“八三工程”后油气管道建设步伐加快。第三，不断引进世界先进的现代化技术促进油气管道建设发展。第四，油气管道运行安全系数高，能耗成本相对较低。第五，石油市场实现“引进来”与“走出去”相结合。在炼油企业的一般生产过程中，从原油加工到成品油运输的油品输送任务，都是需要依靠输油管道来实现，因此输油管道在炼油生产中的作用是显而易见的。原油在输油管道输送中的切换过程中会发生一定的原油损耗，因此输油过程中会用原油包来界定不同类型的原油。

二、输油管道面临的系列问题

炼油企业的炼油生产过程就是不同的炼油任务的组合并被完成的过程。在一定的炼油任务被确定以后，炼油任务中所需要的原油都需要港口储油罐输送所需原油到炼油厂内的供油罐，也可以先是从供油罐输送原油到炼油厂内的相应的蒸馏塔然后进行分馏。炼油厂内的所有石油的转运都需要借助输油管道来实现。在一般的原油转运流程中，原油包在输油管道内进行输送时会随时衍生出特定的输油管道调度。当一般的港口区接收到相应输油请求后会立即确定所需输送原油的类型和数量，然后制定输油管道内的合适的输油策略，当完成输油请求后则一个具体的原油转运任务完成，如果输油请求仍然在继续，则会重复此前的输油流程。输油管道调度问题一般被看作原油转运中的子问题，而原油转运问题是企业炼油短期原油生产计划中的又一个子问题。因此处理好输油管道调度问题是提高炼油生产效率的必然要求。

三、输油管道面临的制约因素

企业的炼油生产中遇到的原油处理必须依靠输油管道实现原油运输，原油运输过程也会面临各方面的制约因素。第一，一般的输油管道长度长达数十千米，输油过程中的管道的石油输送任务量有时可以达到数万吨，发生的原油损耗也是很大的，因此在输油管道还没有将原油成功输送到目标炼厂区的供油罐时，应该考虑适当增加原油输送的中转库存，降低原油输送损耗。第二，输油过程中经常会遇到原油的切换过程，涉及的原油种类通常比较多，对于不同的原油包的输送，应该进行分段输送，而且在原油输送中，要每一个炼油厂的供油罐对应不同种类的原油输送。输油管道内虽然通常能接收多个储油罐同步输送原油作业，但原油输送只能在某一时刻只能输送到某一个目标供油罐。第三，由于输油管道经常涉及到原油切换，不同种类的原油混合会造成相应的原油污染和损耗。第四，输油管道的输油速率是有机浮动的，不同的输送需求的输油速率不同，输送费用也不一样。在一组油泵一般的工作条件下，额定的输油速率相对最经济，而在两个组泵同时工作的额定输油速率会小于单个油泵工作时的额定速率的两倍。第六，某些特殊类型的原油熔点较高，因此在温度较低的情况下必须首先对输油管道先进行加热才能进行输送熔点较高的原油，在进行原油切换过程中，必须用熔点较低的原油将熔点较高的原油排出管道才能完成原油切换，如此才可停止输油，否则会造成原油堵塞现象。综上所述，以上输油管道的具体限制性因素，加上炼油的生产和库存成本等经济因素的制约，输油管道的石油运输方案需要进一步进行优化，克服输油管道的不能连续性、依次性和计划性输油的问题，合理优化输油顺序，提高输油效率。

四、原油运作中输油管道输油方案的优化

炼油企业的炼油系统生成调度的安全系数主要受到供油罐的容积、数量、储油量、管道输油速度和蒸馏速度等因素影响。炼油系统能进行有机调度必须做到每个相应的蒸馏塔保持不低于三个数量的供油罐进行供油，而且蒸馏速度之和要不高于相应的输油管道的最大输油速度。因为为了确保炼油企业的连续性炼油，就要保障蒸馏塔能随时得到供油罐的供油，不过因为种种限制性因素约束，本文只研究一种优化输油顺序的的方案，这一方案能有效保障炼油企业的炼油连续性。

首先，要对每个与蒸馏塔相互对应的供油罐的原油储量进行精确精算分析，估算该储存量为蒸馏塔能持续供油的时间，得到一组精确的时间序列。第二，根据这组估算的时间列，选择炼油任务的相互匹配的原油类型进行输油，在输油过程中必须尽可能地降低原油切换的成本。同时，还要综合考虑管道输油过程中的系列限制因素的约束。在估算时间列时可通过建立函数来计算，函数取值有一定的条件限制，供油罐内的原油储存量参数取值要不大于于供油罐的容积值，为蒸馏塔供油的供油罐的原油储存量要受到原油到达相应的供油罐并最终沉淀所耗费的时间影响，计算采用的参数取值要始终保持总储存油量不能超过供油罐的容积累加值，而所有的蒸馏塔的蒸馏速度之和不能高于输油管道输油速度上限值，通过供油时间函数大概估算出供油罐开始供应原油的时间点，并为蒸馏塔进行持续供油。根据目标函数所得的供油时间序列（序列大小依次排序），通过时间序列来制定一个持续供油的输油管道输油顺序方案。输油时间顺序方案要根据不同种类的原油炼制任务计算得出，不同的类型的原油输油的时间点构成一个最终的输油时间序列。输油方案同时还受到输油港口储油罐内储存的原油是否与炼油生产任务所需原油类型相匹配的影响，当原油类型相互匹配的时候，应该向企业炼油厂相应的供油罐输送蒸馏塔蒸馏所需类型原油，当原油类型不相互匹配的时候，就应该适当调节炼油厂的生产顺序，先并及时向港口油轮反馈信息确保油轮的原油类型及时得到补充，并且确保油港的储油罐原油储存量要大于计划炼油所需原油量。

五、结语

管道运输石油是一种重要的石油运输方式，高效的管道石油运输效率能提高我国的市场石油供应能力，提高管道石油运输效率至关重要。运输石油的效率与管道运输石油的方案密切相关。当前管道运输石油方案主要受炼油生产任务计划，石油管道运输速率，管道石油切换因素，供油量与储油量，蒸馏速度等因素制约，本文侧重从炼油生产角度来优化管道运输石油方案，通过系统调整和优化炼油、供油和储油的顺序，保障连续性供油，提高炼油企业的炼油效率，提高管道石油运输的经济效益。

作者简介：田立军（1987.8.1）男，汉，天津市静海县人，职称：助理工程师。王帅（1987.4.12）男，汉，天津市滨海新区大港人，职称：助理工程师。殷美惠（1988.9.26）女，汉，天津市宝坻区人，职称：助理工程师。