烯烃输送管道建设与运行的技术问题

E & C Technology |工程技术烯烃输送管道建设与运彳的技术问题侯学瑞中国石化集团管道储运公司华东管道设计研究院江苏徐州221008摘要以扬于石化一扬州化工园区的烯烃输送管道为例，分析了烯烃管道在施工和运行期间的环境污染和危害因素,提出了管道设计、建设及运营期间的安全和环境保护措施。从环境保护和安全运行的角度出发,认为在管道设计上应确保管道的本质安全，在施工和运营上应加强管理工作。关键词烯烃管道环境保护危险因素设计施工运行安中图分类号TU7文献标识码B文章编号1672-9323 (201 1)01 -0068-031管道概况2009年底建设的扬于石化-扬州化工园区的烯烃管道工正常运营期内的废气主要来自清管扫线排气、系统超压排程是从扬于石化铺设2条管线分别输送20万t/a乙烯和16万气和无组织排气等,主要污染物为乙烯丙烯,废气纳入首末站t/a丙烯至扬州化工园区。管道长度36.3 km,其中埋地管道的焚烧系统焚烧后排放。29km,管廊(已建成)架空管道7.3km。管道经过南京六台区和.2.2废水扬州仪征市。全线设首、末两座站场,乙烯管径273mm,设计压施工期间产生的废水主要为施工人员的生活污水和试压所力4.1MPa,输送介质为气相乙烯;丙烯管径168mm,设计压力产生的废水。施工期间不在野外设集中营地，施工人员生活依托4.0MPa,输送介质为液相丙烯,设计输送温度为-10~60C。宾馆原有的生活设施解决。分段试压的废水主要含铁锈和泥沙，根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008的规拟经沉淀过滤处理后重复使用,重复利用率可达50%,只有少量定,乙烯和丙烯都属于甲A类危险物质,与空气能形成爆炸性排人地表水体或作为灌溉用水。混合物,遇热源、明火或与氧化剂接触,有燃烧爆炸的危险。一旦营运期间的废水有生产废水和生活污水，生产废水为场地泄露，将会产生严重的后果。对于跨区域长距离的烯烃输送管机械冲洗水，站场的废水排人当地的污水处理厂进行处理。道,目前国内尚未制订可以直接执行的标准和规范。该烯烃输送2.3固体废物管道在工程设计.施工和运营过程中,结合实际情况,参照执行施工期间的固体废物来源于施工废料、试压用水的沉淀物了国内外的相关标准规范，并进行了专题的安全评价和环境影和生活垃圾。施工弃土大部分就地平整,顶管穿越产生的弃土可响评价,采取了积极的环保和安全控制措施,为其它类似管道的作为填土处置或在指定地点堆放;定向钻穿越过程中产生的以环境保护和安全运行提供了有益的借鉴。膨润土为主要成分的废弃泥浆，应安全填埋或送当地环保部门2环境污染.危险因素分类指定的垃圾堆放场处置。生活垃圾由环卫部门进行处理,焊接废2.1废气料等不得随意丢弃,应集中回收利用。施工期间的废气主要为机动车辆和施工机械作业燃油产生营运期间的固体废物主要是站场的生活垃圾，由当地环卫的废气和扬尘。管道所经区域雨水多,气候湿润,管道施工采用部门收集处置。清管作业及检修产生的少量废渣,作为危废由当边开挖边埋设管道的措施,因此施工中产生的扬尘极少。管道悍地职能处理部门有偿处置。接、管沟开挖、顶管和定向钻穿越所使用的柴油机等设备会产生2.4噪声少量的燃烧废气,但由于施工现场在野外,有利于废气的扩散,施工期间的噪声主要来自施工机械产生的噪声，由于施工且产生的废气量小,废气污染源具有间歇性和流动性的特点，且点多在野外,通过台理安排施工作业时间,噪声-般不会对居 民68|石油化工建设201.01的相互影响,也减少了气相管道遭到破坏的几率。产生影响。运行期间的噪声主要为泵机组和压缩机组运行时驱动电机自然地画自然地面所产生的，应选用低噪声电机和输送设备。2.5危险因素乙烯和丙烯为甲A类危险物质,属易燃易爆、易挥发危险物，有燃烧爆炸的危险。乙烯管道4273( )乙烯,常温常压下为带有甜味的无色可燃气体。几乎不溶于水,溶于有机溶剂。乙烯在低浓度时,有刺激作用,高浓度时具有较强的麻醉作用，但无明显兴亩阶段,麻醉快,清醒也快。对皮肤粘膜没有刺激作用。主要中毒途径是呼吸道吸人，其次为皮肤接丙烯管道触1900丙烯,常温下为无色、无臭.稍带有甜味的气体。不溶于水，L__ 10」L_100溶于有机溶剂。属低毒类。丙烯的麻醉作用及对心血管系统的毒图1乙烯.丙烯管道管沟布置图(单位: mm)性较乙烯强。丙烯是经呼吸道侵入人体吸人可导致感觉异常和(5) 管道焊接及检验意识丧失。管道悍接采用氩弧焊打底，手工下向焊填充盖面的焊接方3管道建设期间的安全与环境保护措施式。焊接施工前先进行焊接工艺评定,焊接作业严格按照焊接工3.1管道设计艺规程的要求进行。(1) 钢管选择焊缝先进行外观质量检查，外观检验合格后方可进行超声钢管类型结合输送工艺及沿线管道的敷设条件，按照安全.波检测和x射线检测,超声波检测1级焊缝为台格,射线检測可靠、经济的要求进行选择。结合本工程管径较小，选用o级焊缝为台格。不合格的焊缝按照修补作业规程进行返修。L245NB等级的无缝钢管，钢管执行质量和检验要求相对较高(6)清管.试压和氮气置换的《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分:B级钢分段试压前采用清管器进行分段清管，清管应确保将管道管》GB/T9711.2-1999,并编制了补充技术规定,对钢管的化学内的污物清除干净。成分、力学性能、几何尺寸.制造及检验等提出附加要求。管道下沟后分段进行强度试压及严密性试压，试验介质采管道壁厚参照输气管道工程设计规范)GB50251-2003中用清洁水.其中强度试验压力为1.5倍的设计压力,严密性试验的三级地区进行设计,强度设计系数取0.5,穿跨越公路和河流压力为设计压力。强度试验以稳压4h,无泄漏为合格:严密性试处强度设计系数取0.4,通过提高管道的强度设计系数来确保验以稳压24h.压降不大于1%的试验压力值且不大于0.1MPa管道的本质安全。为台格。(2)防腐层选择管道试压、清管结束后采用干燥空气进行吹扫吹扫完毕充为避免管道因腐蚀造成泄露，根据管道敷设地段的土壤腐人干燥氮气,并保持管内0.12~0.15MPa的微正压密封,防止蚀情况和植被类型.管道采用三层PE加强级防腐层,并在末站外界湿气重新进入管内。设置阴极保护站1座，采取外防腐层和外加强制电流的联合阴(7) 截断阀室设置极保护来确保管道不受腐蚀;在沿线每隔skm设置均压线,以为了在管道发生事故时减少输送介质泄漏量、减轻管道事消除两管道间的电位差;在管道下沟完成后，采用地面低压音频故可能造成的次生灾害，便于管道的维护抢修，全线设置两座检漏仪对防腐层进行检查,发现漏点进行修补。RTU截断阀室.阀门采用全通径全焊接球阀。(3)安全间距(8)线路标志和警示带设置参照《城镇燃气设计规范)GB 50028- 2006中关于液态液管道建成后，为便于对管道的养护和检修,在管道上方设置化石油气埋地管道与相临设施安全间距的要求，管道与村镇、居线路标志柱和警示牌。民点及公共建筑的距离不应小于40m，与高速公路、I口级公路埋地管道全线加设警示带，警示带置于管道上方约0.5m和其它管道平行數设时,安全间距不宜小于10m.四级及以下公处，宽度不小于0.5m。警示带采用聚乙烯材料制作,厚度不小于路不宜小于5m。0. 2mm,底色为黄色警示带上书写“下有化工原料管道，禁止挖(4)管沟布置掘,危险!”等警示语,以提请第三方施工时注意保护管道。由于乙烯丙烯在输送时分属不同的液相和气相，同沟敷设3.2管道建设采取分层布置管道的措施,液相乙烯置于管沟上方,气相丙烯处管道建设期间作业带的临时占地及线路标志桩和截断阀室于管沟下方(埋设相对较深) ,管道水平净距约1.7m.坚向净距的永久占地将不可避免地对当地的农业、林业.种植业等产生一约1m。在方便施工减少工程投资的前提下，尽可能避免两管道石油化工建设2011.01 |69E & C Technology |工程技术定的影响;管道敷设和穿越作业,也会改变一定范围内的土壤结(1) 制定严格的操作规章制度。对操作人员进行岗位培训,构,可能影响到土地利用,引起水土流失;穿越施工可能会影响提高操作人员的素质和技能,防止误操作、违章作业及操作失误到水生物的洄游和栖息环境，施工产生的弃渣可能会对附近的带来的风险事故。地表水环境产生影响;开挖穿越道路,还会给当地居民的生活出(2)设置自动检测系统。利用DCS系统对输送过程的重要行产生一定的不便。参数进行监控,并实现输送过程的操作控制和安全控制;同时信在管道建设期间，应严格按照国家现行的法律法规和标准号随光缆传输，实现首站和末站间的通讯联络;两端均设置流量规范的要求，从施工设备和现场管理两方面着手加强现场的管计,监测、计量流量的变化。里。施工作业过程中要严格控制作业带的宽度,不得随意扩大施(3) 按规定对设备进行维护、保养,更换易损、老化部件,防工带宽,开挖施工保证生土和熟土分开堆放,回填时先填生土再止跑、冒、滴、漏的发生。填熟土;河流大中型穿越采用定向钻方式，河流开挖穿越施工应(4)加强外管道的管理。设置专职的巡线员,增加巡线的频在枯水期进行，道路穿越尽量采用顶管方式。管道建设完毕后，次,以便能及时发现对管道直接或潜在的危害作业,除正常的农通过种植新的草皮和植被,恢复沿线地表原貌,以减少对生态环业生产外，不得在管道附近从事其它活动，严禁在管道附近取境的影响。土.挖塘或修建其它构筑物。4管道运营期间的安全要点(5)建立管道风险事故处理应急系统,制定完善的管道风管道采用密闭输送工艺，正常情况下不会对当地的环境产险事故应急措施。设立抢维修中心，配备必要的抢维修机具,用生不利影响,但在发生事故的情况下,烯烃的泄漏会污染当地的于发生泄漏事故后应急抢修工作,以确保管道安全、可靠、高效环境,并可由此引起的火灾,爆炸.中毒事故。运行。在管道运营期间，采取以下的措施来预防和防范事故的发(收稿日期:2010-10-30)生(上接67页)在稳定塔下端出油口处安装一闸阀,阀门外侧安装进水口,我们觉得为了防止硫化亚铁自燃而引发爆炸，仍然有一些缓慢上水;开启稳定塔顶部排气阀，向稳定塔体内充水,待稳定问题值得探讨:塔顶部排气阀溢水为止,确保塔体内残余气体排尽。在原油处理工艺系统内,只要有硫存在,必然会产生硫化亚(3) 注人氮气,排空积水铁。活性硫腐蚀产物一FeS是含硫原油处理及储运设备检修、拆从稳定塔顶部排气阀向塔体内注人氮气,开启稳定塔底部除的一大“隐形杀手”,目前国内外主要采取隔离法、清洗法和钝的进水口闸阀，直至塔内的水排尽,关闭塔顶的排气阀和稳定塔化法等方法防止硫化亚铁自燃。下端的进水闸阀。隔离法:即防止硫化亚铁与空气中的氧气接触,如采用情性(4)吊车预吊,割断裙座气体保护或水封保护。本工程采用隔离法用于原油处理设备的采用80t吊车将稳定塔顶部吊起，并使钢丝绳负载。采用火.拆除施工,成功避免了因硫化亚铁自燃引发的爆炸事件。焰切割，切断稳定塔体底部裙座。清洗法:对容器设备采用蒸汽.酸性溶液或碱性溶液等化学(5)起吊塔体,缓慢放倒清洗方法。清洗的废液必须进行一定的化学处理，否则会对环境采用80t吊车吊起塔体顶部，同时55t吊车配合吊起塔底,造成一定的伤害。将稳定塔体缓慢平放。钝化法:用钝化剂对设备进行处理,将易自燃的硫化亚铁转(6) 二次充水,排除氮气化为稳定的化台物,从而防止硫化亚铁的自燃。这是防止硫化亚再次将稳定塔体充水,置换塔体内的氮气后密封。铁自燃最为安全的方法,通过钝化消除其活性,达到阻止其自燃(7)带水切割,纵向“剖腹”的目的，而且对设备腐蚀性小，对环保无影响,但成本较高。在平放的稳定塔上侧，沿塔体全长纵向切开。选用何种方法预防硫化亚铁自燃，应因时因地.因设备、因(8)环向肢解，移运站外环境而确定。对稳定塔环向切割成三部分,迅速移运站外。由于塔体内部参考文献已完全暴露在空气中，硫化亚铁自燃产生的大量热量散发到空|刘忠生，王有华，戴金铃.酸性水罐氮气保护防止硫化亚铁自燃事故气中,也就不可能引发爆炸。的设计分析|刀].当代化工, 2009,(02).2万成略,汪丽.可燃气体含氧量安全限 值的探索.中国安全科学学3问题讨论经过项目部周密的部署,严格遵守制定的施工措施,原油稳报,1999.3谢传欣，王慧欣.硫化铁自燃防范研究报告.中国石化青岛安全工程研定塔及9台设备和管网按期、安全.顺利的完成了拆除任务。究院, 2006.(收稿日期:2010-07-22)70|石油化工建设20101