韦振兴

摘 要：根据低温液化气工艺管线特性，结合华安公司码头装卸工艺系统，分析了低温液化气工艺管道布置设计特殊要求，低温阀门选型和低温液化 管线保冷结构的不同要求，以及低温管道管托结构和设置中需要注意事项，达到安全生产和节约成本目的。

关键词：低温液化气；工艺系统；配管；

1.引言

运输大宗液态丙烷、丁烷，一般采用常压低温方式储存，特点是储存容量大、运行压力低、操作维护成本低和生产安全性较高等优点，本文探讨了华安公司码头低温液化气（丙烷、丁烷）装卸工艺系统管线配管的设计事项。

2.概况

华安公司液化气场站拥有5万吨级卸货码头泊位一个、5千吨级装货码头泊位一个主要装卸货种有丙烷、丁烷。卸船时，为了避免低温液化气物料初始卸船时突然进入常温工艺管道系统造成温变剧烈冲击而导致管道应力破坏，在卸船操作前必须进行管道预冷循环。

3.低温液化气管道特点

为了保护阀体密封结构不被破坏，低温阀门本体应具有泄放压力的结构。同样在封闭液相管段内，管道中的低温液化气 受外部环境的热影响而膨胀或气化，如果封闭管段中充满了液态介质，没有气相压缩空间，管道中的静压力会急剧升高。因此，在有可能两端封闭的工艺管道上设置单独的热膨胀安全阀，防止工艺管道系统超压[2]。

4.低温液化气管道布置设计的要求

根据低温液化气介质的物料特性，低温液化气工艺管道的布置设计除了应满足一般工艺管道的设计要求外，还应满足如下8个方面要求[3-4]。

（1）管道首先考虑在地面上采用架空敷设，如因特殊条件所限采用地下管沟敷设方式时，管沟内应充填砂或者采取其他能够有效防止丙烷、丁烷可燃气体在管沟内积聚的措施；

（2）在满足工艺管道柔性应力分析前提下，低温管道的布置设计应尽可能的短，减少弯头的数量，最大程度上避免管道低点积液和高点气化。宜通过改变管道的走向布置充分利用自然补偿或采用水平“π”型补偿器，不得采用填料型补偿器。

（3）在跨越人行通道或设备的管道上，不应设置易产生泄漏隐患的管件阀件。低温液化气工艺管道间距应根据保冷后法兰、阀门、测量元件的厚度以及管道的侧向位移确定。

（4）两端切断阀门有可能关闭的工艺管道系统应设置热膨胀安全阀，避免受外界热影响时管道内压力超压。

（5）管道采用钢材质，在装有安全阀管段的入口段不宜采用保冷结构，可通过人为形成气阻段，降低管道系统冷量损失，并且避免低温液体介质排出后立即气化大量吸热，导致管道结霜直至结冰，甚至使管道温度降到超过管道材质低温耐候范围。

（6）为了保证管道检修拆卸螺栓时不破坏主工艺管道上的保冷结构层，弯头、三通和异径管等管件不可与低温液化气管道上的法兰直接焊接，而需要额外延长一段直管段，可焊接一段短管后再焊接法兰。

（7）由于低温液化气 管道温度很低，为保证管道的保冷隔热效果，保冷层厚度很大，个别小口径管道保冷厚度甚至大于管线的直径。低温液化气主干工艺管道的高点放空、低点导淋阀门要伸出保冷层，放空和导淋管的最小安装尺寸均应考虑不同保冷结构厚度。

（8）工艺系统停车检修，应采用氮气吹扫，不得采用蒸汽吹扫，避免在蒸汽吹扫过程中，造成管道热应力超标或位移过大管托移位脱落。

5.低温液化气管道阀门的特殊要求

（1）低温阀门一般指在低温工况下的阀门，通常情况下工作温度低于-40℃的阀门即可称为低温阀门[5]。通常情况下所有低温阀门成型低温金属材料应进行深冷处理，以保证该材料在低温情况下的最小失真；低温阀门的密封填料和垫片在低温密封情况下能够保持密封效果，防止冷流。

（2）低温液化气阀门与传统工艺阀门不同，当其关闭时，在阀体内部残留的低温介质膨胀或气化形成阀门内部压力。工艺流程图应明确标注泄压孔安装方向位于工艺系统承压的高压侧，而与物料工艺流程流动的方向无关。

（3）低温阀门的阀体低温部分与操作手轮间装有加长阀杆，其内部的密封填料不能耐受低温，为了避免低温液体介质在重力作用下渗透到阀杆的密封填料层，造成填料盖被冻结，破坏密封填料，导致密封失效，低温液化气工艺管道上的阀门宜安装在水平管上，阀杆方向宜垂直向上，偏置时与垂直方向的夹角不应大于45°。

6.低温液化气管道保冷结构的要求

工艺管道“保冷”截然不同于“保温”，其主要不同之处在于，保冷结构中湿气是从外向里侵入，而保温结构中的湿气是从里向外扩散，因此，保冷结构的设计有专门的要求。对“保冷”结构来说，由于低温管道内外温差形成由外向内的蒸气压力差，如果没有外层完善的防潮层，在内层低温压差的影响下，水蒸汽将向温度更低、蒸汽分压力更低的内层扩散，直到低温工艺管道的的金属表面。

随着水蒸汽对保冷结构的不断渗透，保冷材料的保冷性能急剧恶化。与此同时水凝结成冰体积膨胀，加速了保冷结构的破坏。为了减少冷量损失，保证保冷结构的长期整体性、稳定性和可靠性，本工程低温液化气 管道的保冷结构由内至外依次设置防锈层、保冷层、防潮层、保护层。

（1）防锈层。管道涂漆前必须严格喷砂除锈，除锈质量达到Sa2.5级标准，涂刷两道冷底子油。

（2）保冷層。保冷材料采用阻燃型聚氨酯泡沫塑料，内外层缝隙应错缝搭接，搭接缝处用胶均匀粘牢，不得有缝隙。捆扎保冷层选用12mm×0.5mm的不锈钢带。

（3）防潮层。防潮层的设置不仅要能够防止外界雨水侵入，更重要的是要阻止空气中的水蒸汽渗透进入保冷层，进而破坏保冷隔热结构的完整性，增加工艺系统冷量损失。

（4）保护层。保护层是保冷结构的最外围结构，主要保护内部保冷层及防潮层的完整性，避免外力对保冷层的破坏，延长保冷结构的使用寿命。本工程的保冷层是硬质聚氨酯泡沫塑料管壳，用0.6mm的铝板做保护层，接缝拼接采用咬合结构。

7.低温液化气 管道管托设置的要求

通常高温工艺管道设计中用的普通管托，在工艺管道、管托和管架之间会形成一个热桥，很大一部分热量通过这个热桥散发掉，如果在低温输送管线中仍使用类似管托，将会产生“冷桥”现象造成相当部分的冷量损失。在低温液化气管道支吊架的选型和设计过程中，应注意如下几点事项：

（1）受工艺管道内部低温液化气介质的影响，管道低温工况下冷缩导致的变形量比常温工艺管道大很多，因此对低温液化气 管道管托的设计要求也大幅提高。以专用保冷滑动管托为主，结合应力分析结果辅以专用保冷固定管托，水平π型补偿器上设置专用保冷导向管托的方法，以保证低温管道在冷态收缩时不会发生位移过大而导致管托失效的情况。

（2）由于低温液化气管道保冷结构较厚，不同于普通工艺管道管廊结构设置，低温液化气 管架结构横向支撑梁的高度及预埋悬挑梁支撑件的悬臂长度，应能够满足保冷结构安装要求。

（3）为了避免保冷结构破坏，应根据工艺管架上保冷层的计算厚度确定低温液化气工艺管道的管底标高，并且要考虑分支管路口径变化。

8.结语

工艺管线的布置设计是液体化工港口设计中的重要环节，在工艺管线布置过程中，往往由于对某些工艺管道的特殊性了解不够深入，或者在一些设计选型细节上把握不好，而造成现场施工返工，增加了工期时间成本和投资采购费用。对于低温液化气的工艺管线布置设计，要结合其低温工艺特点和物料特性进行设计，才能降低设计的失误率，提高整体工艺的设计质量。

参考文献：

[1]张德姜，王怀义，刘绍叶.工艺管道安装设计手册（ 第四版） [M]. 北京： 中国石化出版社， 2009.

[2]中华人民共和国石油化工行业标准. SH/T 3010-2013.石油化工设备和管道绝热工程设计规范[S].