大型化工儲(chǔ)罐區(qū)管道工藝與配管研究

楊芬芬 郭春杰（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司華東分院，江蘇無(wú)錫214063）

大型化工儲(chǔ)罐區(qū)管道工藝與配管研究

楊芬芬 郭春杰（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司華東分院，江蘇無(wú)錫214063）

本文通過(guò)江蘇某儲(chǔ)運(yùn)公司化工儲(chǔ)罐區(qū)項(xiàng)目，對(duì)大型化工儲(chǔ)罐區(qū)管道的工藝與配管進(jìn)行了初步研究，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求設(shè)計(jì)了軟管交換站和PIG清管技術(shù)的工藝方案，項(xiàng)目在使用過(guò)程中取得了較好效果。

儲(chǔ)罐區(qū)；軟管交換站；清管器

大型化工儲(chǔ)罐區(qū)的管道工藝和配管相對(duì)于一般化工廠區(qū)的罐區(qū)管道設(shè)計(jì)，有相似之處，也有其設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)。本文以江蘇某儲(chǔ)運(yùn)公司化工儲(chǔ)罐區(qū)項(xiàng)目為例，對(duì)大型化工儲(chǔ)罐區(qū)的工藝和配管設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，并針對(duì)該儲(chǔ)運(yùn)公司管道輸送介質(zhì)需要經(jīng)常更換的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了軟管交換站和PIG清管技術(shù)的工藝方案，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)清管器的接發(fā)球裝置的管件圖進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和研究。

1.項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目罐區(qū)工程工藝系統(tǒng)包括3個(gè)罐區(qū)、卸船系統(tǒng)、裝船系統(tǒng)、汽車裝車系統(tǒng)等。儲(chǔ)罐區(qū)共37個(gè)固定頂和內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐（分別為5000m3、3000m3和2500m3的化工儲(chǔ)罐），火災(zāi)類別為甲B類（儲(chǔ)存介質(zhì)：乙二醇、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醇等），共計(jì)12.9萬(wàn)m3的儲(chǔ)罐區(qū)工程。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，還需滿足大型儲(chǔ)罐區(qū)物料品種頻繁更換的工藝特點(diǎn)。由此，根據(jù)工藝和客戶的生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)了軟管交換站和管道清洗球的工藝方案。

2.儲(chǔ)罐區(qū)管道工藝和配管設(shè)計(jì)

2.1 卸船系統(tǒng)：自碼頭輸送來(lái)的物料經(jīng)船舶動(dòng)力泵輸送至總交換站或罐區(qū)交換站，前者需在總交換站經(jīng)過(guò)軟管交換后輸送至各自罐區(qū)交換站，最終物料經(jīng)罐區(qū)交換站送至各個(gè)儲(chǔ)罐。

2.2 裝船系統(tǒng)：罐區(qū)物料由各自罐區(qū)裝船泵通過(guò)各罐區(qū)交換站及外管輸送至船上。

2.3 汽車裝車系統(tǒng)：罐內(nèi)的產(chǎn)品經(jīng)裝車泵分別輸送至裝車棧臺(tái)，經(jīng)鶴管裝車。裝車系統(tǒng)需考慮靜電接地設(shè)施。

2.4 根據(jù)儲(chǔ)存物質(zhì)的不同，選用不同的儲(chǔ)存形式，選用球罐、內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐或固定頂儲(chǔ)罐（設(shè)有氮?dú)獗Ｗo(hù)等）。

2.5 儲(chǔ)罐、輸送泵、管道等設(shè)有液位、壓力、溫度等檢測(cè)報(bào)警措施，卸船、裝車設(shè)有報(bào)警聯(lián)鎖裝置。

2.6 為了防止罐區(qū)物料泄漏，在儲(chǔ)罐的進(jìn)出料管道上使用雙閥。

2.7 儲(chǔ)罐的進(jìn)出口管線及管墩，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮罐體下沉問(wèn)題，應(yīng)在儲(chǔ)罐的進(jìn)出口管線第一個(gè)閥門后安裝金屬軟管。金屬軟管安裝時(shí)要求一端為固定支撐，另一端為滑動(dòng)支撐，軟管中間不允許加管架。

2.8 本項(xiàng)目由于管道的管徑較大，管線較長(zhǎng)，為了防止日曬引起管道內(nèi)物料受熱膨脹，應(yīng)考慮膨脹的介質(zhì)能流到儲(chǔ)罐內(nèi)，故在罐子的進(jìn)出料管道上設(shè)置了DN25的旁通管道，在裝車泵的進(jìn)出口管道上設(shè)DN50的旁通管道。

3.軟管交換站

軟管交換站在化工生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用還是比較普遍的。如醫(yī)藥中間體廠房中，設(shè)計(jì)多臺(tái)反應(yīng)釜，根據(jù)每次生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，需要更改進(jìn)料品種，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中不可能將所有物料管道都接至反應(yīng)釜，這種情況應(yīng)當(dāng)考慮軟管交換站的設(shè)置，將原料罐區(qū)的物料通過(guò)外管接到廠房?jī)?nèi)軟管交換站，每個(gè)反應(yīng)釜只要配幾根管道到軟管交換站，就能滿足生產(chǎn)不同產(chǎn)品的原料進(jìn)料的需求。

同樣，針對(duì)本項(xiàng)目的37個(gè)儲(chǔ)罐，如果每個(gè)儲(chǔ)罐由碼頭至儲(chǔ)罐的管道單獨(dú)設(shè)置的話，就需要37根管道（管徑DN200，管道長(zhǎng)度將近5km）。如此龐大的管道數(shù)量，不僅增加了施工量，也增加了造價(jià)。所以我們考慮在3個(gè)儲(chǔ)罐區(qū)外單獨(dú)設(shè)置軟管交換站，罐區(qū)交換站與碼頭中間再設(shè)置總交換站，總交換站可以滿足罐區(qū)之間的物料的互相轉(zhuǎn)移。每個(gè)罐區(qū)交換站連接到總交換的管道為1根，連接到碼頭的管道為2根，這樣從罐區(qū)連接到總交換站的管道只有3根，從罐區(qū)連接到碼頭的管道只有6根，從總交換站連接到碼頭的管道只有3根。既滿足了工藝的要求，又減少了管道的數(shù)量，降低了造價(jià)。

由于本項(xiàng)目管道直徑較大，軟管交換站設(shè)計(jì)時(shí)需要留有足夠的空間進(jìn)行軟管連接，并且需要設(shè)置圍堰，防止物料泄漏。罐區(qū)交換站內(nèi)設(shè)置裝船泵，既能滿足裝船的要求，又能實(shí)現(xiàn)不同罐區(qū)之間物料的互相轉(zhuǎn)移。

4.PIG清管技術(shù)

由于市場(chǎng)需求的變化，儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)存物料會(huì)經(jīng)常更換，并且因?yàn)槭褂昧塑浌芙粨Q站，有很多管道是共用管道，所以需要經(jīng)常對(duì)管道進(jìn)行清洗。

管道清洗一般分為化學(xué)清洗、高壓水清洗和PIG清管。

化學(xué)清洗是采用化學(xué)藥劑，用臨時(shí)管道和循環(huán)泵站從管道的兩頭進(jìn)行循環(huán)化學(xué)清洗；高壓水清洗是采用50MPa以上的高壓水射流，對(duì)管道內(nèi)表面污垢進(jìn)行高壓水射流剝離清洗；PIG清管技術(shù)是依靠泵推動(dòng)流體產(chǎn)生的推動(dòng)力或壓縮氣體等驅(qū)動(dòng)PIG（清管器）在管內(nèi)向前推動(dòng)，將堆積在管線內(nèi)的污垢排出管外，從而達(dá)到清洗的目的。

綜合考慮，本項(xiàng)目管道輸送的介質(zhì)為有機(jī)物料，為了保證純度，不能與水和其他介質(zhì)接觸，且管徑大、管道輸送距離長(zhǎng)，故選用PIG清管技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行清洗。該技術(shù)被廣泛用于各類工藝管道、油田輸油輸氣管道等清洗工程，特別是對(duì)于長(zhǎng)距離輸送流體的管道清洗，具有其他技術(shù)無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。

本項(xiàng)目選用球狀清管器，清管器的發(fā)球裝置設(shè)置在碼頭和交換站處，收球裝置設(shè)置在交換站和罐區(qū)處，最終清理的物料被壓縮空氣或氮?dú)猓ū卷?xiàng)目選用氮?dú)庾鳛閯?dòng)力源）輸送至罐區(qū)儲(chǔ)罐內(nèi)。由于管道距離較長(zhǎng)，需要對(duì)管道進(jìn)行分段清理。在碼頭-總交換站，總交換站-罐區(qū)交換站，罐區(qū)交換站-罐區(qū)分別設(shè)置了清管器的接發(fā)球裝置。清管器接發(fā)球裝置的配管管件圖詳見(jiàn)圖1-圖3。

圖1 清管器發(fā)球裝置管件圖（碼頭和交換站）