【技术实现步骤摘要】
一种超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计方法
本专利技术属于天然气管道设计
,尤其涉及一种超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计方法。
技术介绍
乙烷是一种重要的化工原料,可用于合成乙烯、聚乙烯、制作制冷剂等。对于大量乙烷的长距离陆上输送,管道输送是最方便和经济的输送方式。乙烷由于较低的临界温度和临界压力,具有在超临界相区进行输送的条件,但是国内外尚未形成超临界乙烷长距离输送管道的设计标准和规范,对于超临界乙烷管道的最优流速设计研究鲜见于报道,其设计主要参考天然气、石油制品输送管道的相关标准。结合附图1对乙烷相态进行解释,A点是乙烷的临界点,临界压力、临界温度分别为4.88MPa和32℃,其相态一共有三种,气相、液相、超临界相。当乙烷压力小于4.88MPa温度大于32℃或压力温度处于AB曲线下方,此时乙烷为气相;当乙烷压力大于4.88MPa温度小于32℃或压力温度处于AB曲线上方,此时乙烷为液相;当乙烷压力大于4.88MPa且温度大于32℃,此时乙烷为超临界相。AB曲线是乙烷相态包络线,表示液相与气相的分界线,其余两条虚线分别表示超临界相与液相乙烷的分界线,以及超临界相与气相乙烷的分界线。超临界乙烷的物性介于两者之间,例如超临界相乙烷密度较小与液相,远大于气相,而粘度较大于气相,远小于液相。在管道输送过程中密度决定了输送效率,密度越大输送效率越高;而粘度决定了输送过程中压力的损失大小,粘度越大,压力损失越大。因此,超临界乙烷由于其高密度低粘度的特性,将成为主要的管道输送方式。但是,超临界输送存在以 ...
【技术保护点】
1.一种超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤一,收集超临界乙烷长距离输送管道的基础数据和经济数据;/n步骤二,建立以超临界乙烷长距离输送管道年折合费用最低为目标函数,包含超临界乙烷稳定输送约束的乙烷输送管道最优流速设计模型;/n步骤三,确定优化参数,包括管道材料、起点压力、管道直径、是否设置保温层及其厚度,及各个参数的可行域;/n步骤四,根据步骤一中的基础数据和步骤三的优化参数对整条乙烷管道进行计算,得到管径、泵站数、增压功率、保温层等参数,形成一组设计方案;/n步骤五,将步骤四所得的参数带入到步骤二中的目标函数中得到目标函数值Q
【技术特征摘要】
1.一种超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,收集超临界乙烷长距离输送管道的基础数据和经济数据;
步骤二,建立以超临界乙烷长距离输送管道年折合费用最低为目标函数,包含超临界乙烷稳定输送约束的乙烷输送管道最优流速设计模型;
步骤三,确定优化参数,包括管道材料、起点压力、管道直径、是否设置保温层及其厚度,及各个参数的可行域;
步骤四,根据步骤一中的基础数据和步骤三的优化参数对整条乙烷管道进行计算,得到管径、泵站数、增压功率、保温层等参数,形成一组设计方案;
步骤五,将步骤四所得的参数带入到步骤二中的目标函数中得到目标函数值Q1;
步骤六,通过改变步骤三中的优化参数(管道材料、起点压力、管道直径、保温层),即在可行域中选取另一组数据,再进行步骤四和步骤五的计算。循环此步骤直到可行域中数据选择完,可得到n组的目标函数值{Q1,Q2,…,Qn},通过比较得到最小目标函数值Qmin,所对应方案的流速即为最优流速。
2.如权利要求1所述的一种超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计方法,其特征在于,所建立的超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计模型如下所示:
目标函数如下式所示:
F=(FLi+FPi)·E+FLj+FPj+FPk(1)
式中:F——管道总费用,万元/年;
FLi——管道投资,万元;
FPi——建站投资,万元;
FLj——管道运行维护费用,万元/年;
FPj——泵站运行维护费用,万元/年;
FPk——能耗费用,万元/年;
E——折算系数;
目标函数中各部分内容如下所示:
(1)管道建设投资FLi
式中:a0——土地建设费用系数,万元/km;
a1——管道的施工费用系数,万元/(m.km);
a2——管材的费用系数,万元/(t.km);
a3——管道的外防腐费用系数,万元/m2;
D——管道的外径,m;
δ——管道壁厚,m;
ρ——管材密度,t/m3;
L——管道长度,km;
DB——保温层外直径,m;
aw——保温层价格,万元/m3;
(2)管道维护费用FLj
式中:c0——管道的年运行维护因子,yr-1;
(3)泵站建设投资FPi
式中:b0——站场的建设费,万元;
...
【专利技术属性】
技术研发人员:贾文龙,张员瑞,李长俊,吴瑕,胡鑫怡,
申请(专利权)人:西南石油大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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