港口化工碼頭裝卸工藝的探討

楊曉東(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

由于成品油、化工品等方面的需求量不斷增加，港口化工碼頭成為物質輸送與儲備的重要環節，有效地加快了進出口貿易的速度和總量。然而，港口化工碼頭輸送的各類物質均具有特殊性，若處理不當極易引發爆炸、燃燒等事故，帶來巨大經濟損失的同時，也會造成嚴重的污染問題，由此可見，港口化工碼頭的裝卸工藝顯得尤為重要。

1 港口化工碼頭裝卸工藝的主要設備

1.1 儲罐

港口化工碼頭在裝卸過程中會輸送許多的液體化工品，包括汽油、柴油、航空煤油、石油等，由于這些物質具備特殊性，若在常溫下直接裝卸，極易因環境的變化引起液體質量的改變，引發揮發、燃燒等情況。想要對這些特殊的介質進行有效地存儲，大多將其存放在儲罐內，所以，所有的裝卸作業都與儲罐有著密不可分的聯系。在港口化工碼頭裝卸工藝中，選擇必要的儲罐時，大多從材質與功能兩個方面進行考慮。儲罐的材質主要包括金屬和非金屬兩類，使用哪種材質要根據介質的類型來決定。功能方面是為了避免石油、汽油等液體在存儲的過程中出現質量的變化，比如浮頂油罐適合存儲容易揮發的介質，反之可以用拱頂油罐。與此同時，為了達到提升儲罐安全性的目的，許多先進的設備和技術也得到了廣泛的運用，例如在拱頂罐上安裝氮封裝置、或者在儲罐內涂抹特殊涂料等。

1.2 裝卸器械

裝卸器械是港口化工碼頭裝卸作業必不可少的設備，其中裝卸臂為最常見的裝卸器械，由于其自身的結構和工作原理，不僅能夠讓裝卸作業的效率得到顯著提升，也能確保裝卸過程的可靠性。與此同時，由于科學技術的飛速發展，裝卸臂的類型也發生較大的變化，不僅在器械長度、口徑方面產生較大的改變，也能夠根據輸送介質的類型配備專用的裝載臂，例如輸送石油、汽油、航空煤油等介質時，可以運用液體裝載臂完成作業，即通過裝載臂與貨船輸油口有效地連接，可以更好地提升裝卸作業的穩定性，相比傳統的螺栓連接方式，在可靠性方面更具優勢。也可以根據化工碼頭的功能區分布情況運用移動裝載臂，能夠讓裝載臂迅速適應碼頭功能區的不斷變化[1]。

1.3 裝卸管道

由于港口化工碼頭裝卸作業的物質存在差異，有些結構特殊的物質無法利用裝卸臂完成裝卸作業，只能運用裝卸管道進行相應的處理，才能達到裝卸的目的。由于港口化工碼頭的裝卸作業存在相應的距離，而且為了保證石油、汽油等截止到質量不會發生改變，裝卸管道的材質通常采用金屬與非金屬兩種材料，其中金屬裝卸管道多以鋼作為材料，因為鋼的封閉性好、能夠消除裝卸過程中產生的靜電問題，有效地保證了裝卸過程的安全性。非金屬的裝卸管道以橡膠軟管和復合軟管為主，其中橡膠軟管因其在可塑性、拉伸力方面的性能比較優秀，能夠承受裝卸過程中不同油品的重力，確保裝卸過程的穩定性，也能夠根據不同情況進行運用。

1.4 船泵

船泵是港口化工碼頭裝卸作業中不可缺少的設備，因為港口碼頭的功能分區設計存在差異，泊位設置的合理性也有所不同，經常存在船舶作業用時長的問題。為了能夠提升化工碼頭的裝卸效率，通常采用增加儲罐或軟管的方式進行作業。但是這種方式會增加裝卸的距離，降低作業效率，此時需要利用船泵提升作業的動能，以達到提高裝卸效率的目的。船泵的排量、揚程、轉速等方面要根據船舶與碼頭的距離或介質類型進行選擇，比如裝卸天然氣等介質時，要通過控制船泵的轉速和排量確保壓力的平衡。

2 港口化工碼頭裝卸工藝的相關內容

2.1 裝船作業

2.1.1 重力流動

港口化工碼頭裝船作業是將碼頭儲罐內的液體介質裝入貨船中的過程，常見的方式有重力作業和裝船泵驅動，其中重力流動是利用重力讓儲罐內的液體介質通過裝卸軟管流入船舶內。這種方式只需要將儲罐設置在較高的位置，利用高低差讓液體介質迅速流抵貨船即可，由于不需要投入過多的成本，相比其他裝船作業方式，能夠節省大量的成本。但是作業效率相對較低。

2.1.2 裝船泵驅動

裝船泵驅動是將轉船泵作為主要的動力，將儲罐中的液體介質輸送到貨船內，相較之下，這種方式的作業效率更高，而且具有良好的可擴展性，也就是可以根據碼頭與貨船間的連接距離調整裝船泵的數量，實現遠距離輸送的同時，也能夠通過自動化技術對裝船泵的排量、轉速以及運行狀態進行控制，提升裝船作業的穩定性[2]。比如利用自動化控制系統建立的模型，對裝船過程中出現的特殊情況進行檢測，若期間存在問題可自動執行關閉閥門、停泵等操作，有效地降低裝船過程中出現事故的概率。

2.2 卸船作業

2.2.1 增加卸罐區

由于港口化工碼頭卸貨的貨船與儲罐區存在一定的距離，想要直接將石油、汽油等介質直接輸送到儲罐中是比較困難的，不僅需要對化工碼頭的功能區分布情況進行調整，也需要在輸油管道、動力泵等方面給予大量的投入。所以，為了能夠更好地解決這個問題，可以通過增加卸罐區的方式來實現。也就是在相距碼頭特定距離的位置設置卸罐區，便于縮短卸船輸油的距離，卸罐區與碼頭的距離通常大于3km，小于5km，也可以根據實際情況相應的增加，比如海南煉化的經營產品種類較多，下屬港口化工碼頭的吞吐量較大，卸罐區可以設置在距離碼頭8km的位置，如果因距離較遠，接力泵的揚程難以滿足輸送要求，可以利用加壓處理來解決該方面的問題。雖然這種方式能夠解決卸船作業時距離較遠的問題，但是需要加大資金用于解決空間、能源損耗、設備量增加等問題，無法達到良好的經濟效益，需要根據情況進行考慮。

2.2.2 串聯輸油加壓

串聯輸油加壓的方法進行卸船作業與增加卸罐區類似，不同的是，增加卸罐區的方法需要較多的中間油罐，不僅增加占地面積，也會在處理的過程中增加石油、汽油等介質的損耗量。串聯輸油加壓法無需上述的相關設備，只需要將卸油泵與加壓泵進行串聯，就能夠讓各種液體介質經輸油管道進入儲罐中，也能夠與自動化控制系統進行緊密的配合，實現對不同液體化工品高效地輸送，避免當中出現因輸送間斷或二次輸送造成的資源浪費問題。這種方式在港口化工碼頭泊位不足且同類液體化工品較多的情況下能夠起到良好的效果。但是這種方法對設備的精度以及自動化控制系統的水平方面擁有較高的要求，即只有自動化技術能夠對輸油泵、動力泵等進行精準控制才能保證卸船效率。

2.2.3 利用裝卸器械

為了能夠確保輸油過程的安全性，往往會在相應的環節增加裝卸器械，其中裝卸臂是應用最多的設備之一。因為經過技術的發展，裝卸臂的結構和性能得到進一步的優化，與自動化技術也形成充分地融合，工作效率得到大幅提高。裝卸臂在輸油作業時，能夠與貨船的集貨口進行充分地連接，再利用自動化技術，可以更好地提升輸油作業效率，而且當中還配備了緊急脫離裝置，在出現問題時迅速切斷貨船與裝卸軟管間的聯系，最大程度的避免事故的蔓延，保障貨船的安全。與此同時，隨著貨船運輸能力的增強，裝卸器械在尺寸方面也在逐漸加大，能夠保證碼頭良好的作業效率，縮短卸船作業的時間。與此同時，由于裝卸臂在精度與工作效率方面的優勢，也可以應用在多卸船作業的情況，即兩艘貨船同時輸油或一艘貨船向多個儲罐輸油的情況。在這種情況下，裝卸臂的安裝位置無需做太多的變化，只需要確保輸送的介質能夠流經管道順利輸送即可，至于輸送分配問題由分配站的閥門組進行切換處理[3]。

2.3 直取作業

直取作業是在船與船之間進行的輸油作業，也就是需要輸油作業的貨船不會直接向儲罐輸油，是與事先停靠在泊位上的不同船只進行相應的操作。這種作業方式能夠縮短卸船作業時間和貨船的停靠時長，減少碼頭在運行過程中的成本投入，帶來更多的經濟效益。只是想要實現這樣的輸油方式，需要提前設置相應的連通管道系統，便于在貨船抵達時能夠迅速開展卸船作業。需要注意的是，在作業的過程中，各類液體介質和化工品的結構、質量存在差異，極易在輸送過程中產生靜電問題，從而引發爆炸、燃燒等事故，因此，必須針對作業運用的管線進行全方位的優化，才能夠避免此類問題的發生。例如直取作業時的連通管道在連接過程中要配備靜電消除器等設備，或者在輸送液體化工品時，要根據介質特征、管線口徑等方面設置相應的流速，做到逐漸提升輸送速度，因為突然加大流速會讓液體介質在進入儲罐后與罐壁產生強烈沖擊，從而引起靜電，至于最大流速控制在4.5m/s以內即可。

2.4 泄空殘留

卸船作業結束后，裝卸軟管等輸油管道的內壁會殘留許多的物質，不僅有油質，也會存在水、氣體等各類物質，如果不將這些物質完全清除，會引起不同介質間的物理和化學反應，從而引發相應的事故，畢竟港口化工碼頭的吞吐量在日益增長，輸油管道中的殘留物質的結構會變得越來越復雜，引發事故的概率也隨之上升。因此，在裝卸作業結束后，要及時對裝卸臂、輸油管道的內部進行清潔，確保不會有殘留的物質。清除液體殘留的方式較多，主要包括運用清管器和泄空泵。清管器能夠對輸油管道進行深度的清潔，也就是將管道當中的殘留油質全部吹掃至船艙，或者在裝卸軟管的內部沿著管壁進行移動，以達到清除殘留物質的目的。泄空泵主要用于對裝卸臂的清理，通過將氮氣灌入裝卸臂內，利用氮氣的吹掃達到清除內部殘留的目的[4]。另一方面，資源損耗問題在裝卸過程中也是比較常見的，因為石油、汽油等液體介質會在流動時被蒸發消耗，造成資源的浪費，特別是在港口化工碼頭吞吐量日益增長的過程中，產生的資源損耗問題極其嚴重，因此，企業也應當重視港口化工碼頭裝卸作業造成的資源浪費問題。

3 結語

綜上所述，為了確保港口化工碼頭物質輸送過程的安全，必須要對裝卸工藝予以嚴格的把控，即不僅要重視儲罐、裝卸器械、裝卸管道等設備的質量，也要對裝船、卸船、直取、泄空殘留等方面的作業予以高度的重視，保證各類化工品順利輸送的同時，也能夠最大程度的提高裝卸效率，提升港口化工碼頭的利用率。