烯烃输送管道建设与运行的技术问题

2011-09-24侯学瑞

石油化工建设 2011年1期

关键词：丙烯乙烯管道

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

烯烃输送管道建设与运行的技术问题

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

以扬子石化—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。

烯烃管道环境保护危险因素设计施工运行安全

1 管道概况

2009 年底建设的扬子石化-扬州化工园区的烯烃管道工程是从扬子石化铺设2条管线分别输送20万t/a乙烯和16万t/a丙烯至扬州化工园区。管道长度36.3 km，其中埋地管道29km，管廊（已建成）架空管道7.3km。管道经过南京六合区和扬州仪征市。全线设首、末两座站场，乙烯管径273mm，设计压力4.1MPa，输送介质为气相乙烯；丙烯管径168mm，设计压力4.0MPa，输送介质为液相丙烯，设计输送温度为-10～60℃。

根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008的规定，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，为其它类似管道的环境保护和安全运行提供了有益的借鉴。

2 环境污染、危险因素分类

2.1 废气

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。管道焊接、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，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，且随着工程施工完成而结束，因此对局部环境的影响很小。

正常运营期内的废气主要来自清管扫线排气、系统超压排气和无组织排气等，主要污染物为乙烯、丙烯，废气纳入首末站的焚烧系统焚烧后排放。

2.2 废水

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，拟经沉淀过滤处理后重复使用，重复利用率可达50%，只有少量排入地表水体或作为灌溉用水。

营运期间的废水有生产废水和生活污水，生产废水为场地机械冲洗水，站场的废水排入当地的污水处理厂进行处理。

2.3 固体废物

施工期间的固体废物来源于施工废料、试压用水的沉淀物和生活垃圾。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，焊接废料等不得随意丢弃，应集中回收利用。

营运期间的固体废物主要是站场的生活垃圾，由当地环卫部门收集处置。清管作业及检修产生的少量废渣，作为危废由当地职能处理部门有偿处置。

2.4 噪声

施工期间的噪声主要来自施工机械产生的噪声，由于施工点多在野外，通过合理安排施工作业时间，噪声一般不会对居民产生影响。

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，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，但无明显兴奋阶段，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入，其次为皮肤接触。

丙烯，常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。不溶于水，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性较乙烯强。丙烯是经呼吸道侵入人体，吸入可导致感觉异常和意识丧失。

3 管道建设期间的安全与环境保护措施

3.1 管道设计

（1）钢管选择

钢管类型结合输送工艺及沿线管道的敷设条件，按照安全、可靠、经济的要求进行选择。结合本工程管径较小，选用L245NB等级的无缝钢管，钢管执行质量和检验要求相对较高的《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：B级钢管》GB/T9711.2-1999，并编制了补充技术规定，对钢管的化学成分、力学性能、几何尺寸、制造及检验等提出附加要求。

管道壁厚参照《输气管道工程设计规范》GB50251-2003中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管道的本质安全。

（2）防腐层选择

为避免管道因腐蚀造成泄露，根据管道敷设地段的土壤腐蚀情况和植被类型，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极保护来确保管道不受腐蚀；在沿线每隔5km设置均压线，以消除两管道间的电位差；在管道下沟完成后，采用地面低压音频检漏仪对防腐层进行检查，发现漏点进行修补。

（3）安全间距

参照《城镇燃气设计规范》GB 50028-2006中关于液态液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、居民点及公共建筑的距离不应小于40m，与高速公路、ⅠⅡ级公路和其它管道平行敷设时，安全间距不宜小于10m，Ⅲ级及以下公路不宜小于5m。

（4）管沟布置

由于乙烯丙烯在输送时分属不同的液相和气相，同沟敷设采取分层布置管道的措施，液相乙烯置于管沟上方，气相丙烯处于管沟下方（埋设相对较深），管道水平净距约1.7m，竖向净距约1m。在方便施工减少工程投资的前提下，尽可能避免两管道的相互影响，也减少了气相管道遭到破坏的几率。

（5）管道焊接及检验

管道焊接采用氩弧焊打底，手工下向焊填充盖面的焊接方式。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艺规程的要求进行。

焊缝先进行外观质量检查，外观检验合格后方可进行超声波检测和X射线检测，超声波检测Ⅰ级焊缝为合格，射线检测Ⅱ级焊缝为合格。不合格的焊缝按照修补作业规程进行返修。

（6）清管、试压和氮气置换

分段试压前采用清管器进行分段清管，清管应确保将管道内的污物清除干净。

管道下沟后分段进行强度试压及严密性试压，试验介质采用清洁水，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；严密性试验以稳压24h，压降不大于1%的试验压力值且不大于0.1MPa为合格。

管道试压、清管结束后采用干燥空气进行吹扫，吹扫完毕充入干燥氮气，并保持管内0.12～0.15MPa的微正压密封，防止外界湿气重新进入管内。

（7）截断阀室设置

为了在管道发生事故时减少输送介质泄漏量、减轻管道事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RTU截断阀室，阀门采用全通径全焊接球阀。

（8）线路标志和警示带设置

管道建成后，为便于对管道的养护和检修，在管道上方设置线路标志桩和警示牌。

埋地管道全线加设警示带，警示带置于管道上方约0.5m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0.2mm，底色为黄色，警示带上书写“下有化工原料管道，禁止挖掘，危险！”等警示语，以提请第三方施工时注意保护管道。

3.2 管道建设

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行产生一定的不便。

在管道建设期间，应严格按照国家现行的法律法规和标准规范的要求，从施工设备和现场管理两方面着手加强现场的管理。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，通过种植新的草皮和植被，恢复沿线地表原貌，以减少对生态环境的影响。