大型化工储罐区管道工艺与配管研究

杨芬芬 郭春杰（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司华东分院，江苏无锡214063）

大型化工储罐区管道工艺与配管研究

杨芬芬 郭春杰（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司华东分院，江苏无锡214063）

本文通过江苏某储运公司化工储罐区项目，对大型化工储罐区管道的工艺与配管进行了初步研究，根据生产工艺要求设计了软管交换站和PIG清管技术的工艺方案，项目在使用过程中取得了较好效果。

储罐区；软管交换站；清管器

大型化工储罐区的管道工艺和配管相对于一般化工厂区的罐区管道设计，有相似之处，也有其设计的不同点。本文以江苏某储运公司化工储罐区项目为例，对大型化工储罐区的工艺和配管设计进行了研究，并针对该储运公司管道输送介质需要经常更换的特点，设计了软管交换站和PIG清管技术的工艺方案，设计过程中对清管器的接发球装置的管件图进行了详细的设计和研究。

1.项目概况

本项目罐区工程工艺系统包括3个罐区、卸船系统、装船系统、汽车装车系统等。储罐区共37个固定顶和内浮顶储罐（分别为5000m3、3000m3和2500m3的化工储罐），火灾类别为甲B类（储存介质：乙二醇、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醇等），共计12.9万m3的储罐区工程。

项目设计过程中不仅要满足国家标准和规范，还需满足大型储罐区物料品种频繁更换的工艺特点。由此，根据工艺和客户的生产需求，设计了软管交换站和管道清洗球的工艺方案。

2.储罐区管道工艺和配管设计

2.1 卸船系统：自码头输送来的物料经船舶动力泵输送至总交换站或罐区交换站，前者需在总交换站经过软管交换后输送至各自罐区交换站，最终物料经罐区交换站送至各个储罐。

2.2 装船系统：罐区物料由各自罐区装船泵通过各罐区交换站及外管输送至船上。

2.3 汽车装车系统：罐内的产品经装车泵分别输送至装车栈台，经鹤管装车。装车系统需考虑静电接地设施。

2.4 根据储存物质的不同，选用不同的储存形式，选用球罐、内浮顶储罐或固定顶储罐（设有氮气保护等）。

2.5 储罐、输送泵、管道等设有液位、压力、温度等检测报警措施，卸船、装车设有报警联锁装置。

2.6 为了防止罐区物料泄漏，在储罐的进出料管道上使用双阀。

2.7 储罐的进出口管线及管墩，设计时应考虑罐体下沉问题，应在储罐的进出口管线第一个阀门后安装金属软管。金属软管安装时要求一端为固定支撑，另一端为滑动支撑，软管中间不允许加管架。

2.8 本项目由于管道的管径较大，管线较长，为了防止日晒引起管道内物料受热膨胀，应考虑膨胀的介质能流到储罐内，故在罐子的进出料管道上设置了DN25的旁通管道，在装车泵的进出口管道上设DN50的旁通管道。

3.软管交换站

软管交换站在化工生产过程中的应用还是比较普遍的。如医药中间体厂房中，设计多台反应釜，根据每次生产的产品不同，需要更改进料品种，但在设计过程中不可能将所有物料管道都接至反应釜，这种情况应当考虑软管交换站的设置，将原料罐区的物料通过外管接到厂房内软管交换站，每个反应釜只要配几根管道到软管交换站，就能满足生产不同产品的原料进料的需求。

同样，针对本项目的37个储罐，如果每个储罐由码头至储罐的管道单独设置的话，就需要37根管道（管径DN200，管道长度将近5km）。如此庞大的管道数量，不仅增加了施工量，也增加了造价。所以我们考虑在3个储罐区外单独设置软管交换站，罐区交换站与码头中间再设置总交换站，总交换站可以满足罐区之间的物料的互相转移。每个罐区交换站连接到总交换的管道为1根，连接到码头的管道为2根，这样从罐区连接到总交换站的管道只有3根，从罐区连接到码头的管道只有6根，从总交换站连接到码头的管道只有3根。既满足了工艺的要求，又减少了管道的数量，降低了造价。

由于本项目管道直径较大，软管交换站设计时需要留有足够的空间进行软管连接，并且需要设置围堰，防止物料泄漏。罐区交换站内设置装船泵，既能满足装船的要求，又能实现不同罐区之间物料的互相转移。

4.PIG清管技术

由于市场需求的变化，储罐区储存物料会经常更换，并且因为使用了软管交换站，有很多管道是共用管道，所以需要经常对管道进行清洗。

管道清洗一般分为化学清洗、高压水清洗和PIG清管。

化学清洗是采用化学药剂，用临时管道和循环泵站从管道的两头进行循环化学清洗；高压水清洗是采用50MPa以上的高压水射流，对管道内表面污垢进行高压水射流剥离清洗；PIG清管技术是依靠泵推动流体产生的推动力或压缩气体等驱动PIG（清管器）在管内向前推动，将堆积在管线内的污垢排出管外，从而达到清洗的目的。

综合考虑，本项目管道输送的介质为有机物料，为了保证纯度，不能与水和其他介质接触，且管径大、管道输送距离长，故选用PIG清管技术对管道进行清洗。该技术被广泛用于各类工艺管道、油田输油输气管道等清洗工程，特别是对于长距离输送流体的管道清洗，具有其他技术无法替代的优势。

本项目选用球状清管器，清管器的发球装置设置在码头和交换站处，收球装置设置在交换站和罐区处，最终清理的物料被压缩空气或氮气（本项目选用氮气作为动力源）输送至罐区储罐内。由于管道距离较长，需要对管道进行分段清理。在码头-总交换站，总交换站-罐区交换站，罐区交换站-罐区分别设置了清管器的接发球装置。清管器接发球装置的配管管件图详见图1-图3。

图1 清管器发球装置管件图（码头和交换站）