结合经验谈液体化工品码头的工艺设计_交通工程专业毕业论文
发布时间：2014-10-16
来源：人大经济论坛
石油和化学工业是我国的基础产业和支柱产业之一，为国民经济中的农业生产、能源工业、机械工业、电子电器工业、纺织工业、轻电家电工业、建筑行业和包装行业等提供基础材料和配套产品。长期以来，由于我国石化工业基础落后、生产水平不高，无论从化工原料的数量和质量还是产品的种类，均不能满足国内市场的需求，大量的化工原料需要依赖进口来弥补国内的不足。目前，我国需要使用液体化工品原料的企业中，除了少数大型石化企业有自建罐区外，其它企业一般通过租用液体化工品商业罐区的储罐来解决大宗原料的储运问题，因此，近年来包括荷兰皇家孚宝、BP、泰山石化、中化格力、恒基达鑫、百安石化等国内外大型石油化工仓储企业纷纷在我国沿海地区投资建设液体化工品商业罐区及其配套码头，为化工园区和周边地区的化工厂及化工贸易商提供仓储、中转服务。
1、液体化工商业罐区配套码头主要工艺过程
液体化工品商业罐区配套码头的主要工艺过程包括：卸船进罐、装船、船-船直取和吹扫作业。
1)卸船进罐作业：主要是利用液体化工品船上的卸船泵，通过管道把液体化工品输送到罐区的相应储罐中进行储存。
2)装船作业：利用罐区内相应的液体化工品装船泵，把储罐内的物料通过管道输送至船舱进行外输。
3)船-船直取作业：由于航道及码头吨级的限制，需将大船中的液体化工品输送到小船中进行转运，或者利用大船上的卸船泵，通过泊位间的转运管道将液体化工品输送到小船上进行转运。
4)吹扫作业：装卸船完毕后，把装卸臂或收发球筒及金属软管内残留的液体化工品利用压缩空气、惰性气体等介质扫至船舱和利用清管器把管道内的液体化工品扫至船舱或罐区储罐。
2、液体化工商业罐区独有的特点
1)货种多。
液体化工品商业罐区主要为周边地区的化工厂及化工贸易商提供仓储、中转服务，其存储的品种一般都有几十种到上百种之多，主要有烧碱、硫酸、盐酸、苯类、醇类、酯类、酮类、苯乙烯、苯酚和冰醋酸等。
2)单一货种年周转量少。
液体化工品往往具有品种多、市场用量小、周转快等特点，绝大部分货种年周转量在几千吨到十几万吨之间。
3)增加和更换货种频繁。
液体化工商业罐区需根据市场需求不断调整化工品的储运量，要经常增加和更换化工品的存储品种。
4)存储要求高。
化工品对纯度的要求一般都比较高，大部分物料都具有一定的毒性、可燃性和腐蚀性等，部分不饱和烃还有较强的自聚性，因此化工品对存储的要求比较高。
3、工艺设计要点
液体化工商业罐区配套码头工艺设计，应紧抓商业罐区的存储特点，着重从如何优化工艺流程和管道布置，合理选择管道材料等方面考虑，以提高码头装卸货种的适应性和操作的灵活性，降低码头水工结构和工艺管道的一次性投资及日后的运营费用。
3.1工艺流程的确定
确定液体化工品商业罐区配套码头的工艺流程，应在保证各种化工品质量和生产操作安全的前提下，力求流程短，装卸方便、快捷，降低液体化工品在装卸过程中的损耗和能耗。在流程设计过程中，工艺专业设计人员应首先了解各种化工品年通过码头的装卸船量，查询出各种化工品的物料特性，包括熔点、凝点、闪点、饱和蒸汽压、黏度、腐蚀性和毒性等，然后对同类的及物性相近的品种进行归类，以便合理地规划工艺流程。对于年装卸量大的液体化工品，应采用专用的装卸臂和管道进行装卸船作业，作业完毕后不需对管道进行吹扫，这样不但可以减少物料之间交叉污染的风险，而且减少了压缩空气或者氮气的使用量，降低了操作工人的劳动强度。对于年装卸量较少的液体化工品，同类的和物性相近的货种宜采用共用管道进行装卸，以减少码头工艺管道数量，提高管道的使用率，也减少了码头操作平台和引桥管廊的占地面积，从而降低码头水工结构和工艺管道的一次性投资。这种工艺流程需在每次作业完毕后采用氮气或者压缩空气推动清管器把管道内的物料扫回相应的储罐或者船舱，可为下次接卸其他品种的化工品做好准备，并减少了化工品由于温度上升产生汽化使管道处于不充满的状态，造成装卸船完毕后量罐和量船舱得出的装卸量不一致，而引起计量的纠纷，而且降低了伴热和保冷而产生的能耗，降低了运营成本。由于这种工艺流程操作灵活、一次性投资低，随时可以根据市场需求增加或者更换品种等优点，因此近年来被国内外大型石油化工仓储企业广泛应用于液体化工品商业罐区及其配套码头上。其典型流程如图1所示。对于栈桥式两侧靠船和同时兼有多个大小泊位的液体化工品码头，应增加将大船中的货物输送到小船中进行转运的装卸流程。由于船-船直取的货种和转运量均具有不确定性，因此这种作业过程也应采用共用转运管道的装卸流程。该作业过程减少了液体化工品先在罐区储存再进行装船外输的中间环节，不仅可以提高码头的泊位利用率，缩短了货物的在港时间，而且减少了货物对港口及库区设施的占用，降低了能耗和工人的劳动强度。船-船过驳转运典型流程如图2所示。过程减少了液体化工品先在罐区储存再进行装船外输的中间环节，不仅可以提高码头的泊位利用率，缩短了货物的在港时间，而且减少了货物对港口及库区设施的占用，降低了能耗和工人的劳动强度。船-船过驳转运典型流程如图2所示。液体化工品一般有一定的毒性，为减小装卸过程中对人体及环境的影响，液体化工品配套码头应配置相应公共回气管道，以保证装卸船过程中的密闭，减少有害介质的排放。液体化工品商业罐区存在储货种多，不同货种对吹扫介质要求不同及个别物料需要伴热输送等特点，需通过管道把压缩空气、氮气和蒸汽等从罐区引至码头上，因此其配套码头的工艺设计时还应考虑设计这些公用工程管道的流程。
3.2管道平面的布置
管道布置应在满足工艺管道及仪表流程图要求的前提下，管道布置应力求规划布局整齐美观，生产操作、安装及维修方便。液体化工品商业罐区配套码头在码头操作平台上布置的管道数量较多，且需要预留一定的位置作为新增物料管道的安装，因此码头操作平台上的管道布置宜采用双层管道的布置方式，以减少操作平台的占地面积和水工结构的投资。这样的布置方式可缩小软管吊机的包络范围及减短软管船泊之间的连接长度，从而降低软管吊机的投资和操作工人的劳动强度。其典型管道布置方式如图3所示。管廊上的管道布置应把大直径管道靠近管廊柱子布置，小直径管道、气体管道、公用工程管道宜布置在管廊中间;需设置∏型补偿器的高温管道，应布置在靠近柱子处，且∏型补偿器宜集中布置;低温介质管道不应靠近热管道布置，也不要布置在热管道的正上方;气体管道、热管道、公用工程管道、仪表和电气电缆桥架宜布置在上层，剧毒、腐蚀性介质管道、低温管道等宜布置在下层[1]。在管廊上两根平行布置的管道之间，任何突出部位至另一管子或突出部或隔热层外壁的净距不宜小于25mm，裸管的管壁与管壁间净距小宜小于50mm，在热(冷)位移后隔热层外壁不应相碰[2]。
3.3管道材料的选择
管道材料的选择涉及到管道器材标准体系的选用、材质的选用、压力等级的确定和管道及其元件形式的选用等。管道材料设计正确与否直接影响到压力管道的可靠性和经济性[3]。我国压力管道设计应用的标准体系较多，而且各标准体系之间有些是不能配套使用的，在以往的工程实际中经常遇到由于罐区设计院和码头设计院所选用的标准体系不一致而造成罐区管道和码头管道之间连接不上的情况出现，因此在液体化工品商业罐区配套码头的设计中首先要确认与库区设计院选用相同的标准系列，主要是要明确管子标准体系(英制管和公制管)和法兰标准体系(欧标法兰和美标法兰)是否统一。液体化工品商业罐区配套码头装卸的货种繁多，在工艺设计时应按易燃易爆、腐蚀性、毒性等进行分类，然后按照管道输送介质的设计温度、设计压力分成不同类别的等级编制管道等级表，明确每一等级所选用管子、管件、阀门、紧固件和垫片等的材质和规格。对于需要清管的共用管道上的阀门应选用全通径阀门，选用的弯头曲率半径R不应小于2.5D，所有的等径三通及管道上开孔超过其直径50%以上的都要在支管上设置遮挡蓖，以防止清管器卡位。
4、结语
1)大原则安全可靠、经济合理、节能清洁。
2)工艺流程设计要流程短，适应性广，装卸便捷，易于增加和更换货种。
3)管道布置要根据输送介质特性和管径的大小合理布置，使操作、安装及维修更为方便，布置整齐美观，并预留适当的发展空间。
4)管道材料选择要适应物料特性、设计压力、设计温度和通清管器的要求，标准体系的选用要与库区统一。遵循以上原则可使码头的工艺设计更为符合商业罐区市场化要求，装卸作业更为方便灵活，并可减少水工结构和工艺管道的一次性投资，降低化工品装卸过程中的损耗和能耗。
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