港口化工碼頭裝卸工藝的探討

楊曉東(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

由于成品油、化工品等方面的需求量不斷增加，港口化工碼頭成為物質(zhì)輸送與儲備的重要環(huán)節(jié)，有效地加快了進(jìn)出口貿(mào)易的速度和總量。然而，港口化工碼頭輸送的各類物質(zhì)均具有特殊性，若處理不當(dāng)極易引發(fā)爆炸、燃燒等事故，帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也會造成嚴(yán)重的污染問題，由此可見，港口化工碼頭的裝卸工藝顯得尤為重要。

1 港口化工碼頭裝卸工藝的主要設(shè)備

1.1 儲罐

港口化工碼頭在裝卸過程中會輸送許多的液體化工品，包括汽油、柴油、航空煤油、石油等，由于這些物質(zhì)具備特殊性，若在常溫下直接裝卸，極易因環(huán)境的變化引起液體質(zhì)量的改變，引發(fā)揮發(fā)、燃燒等情況。想要對這些特殊的介質(zhì)進(jìn)行有效地存儲，大多將其存放在儲罐內(nèi)，所以，所有的裝卸作業(yè)都與儲罐有著密不可分的聯(lián)系。在港口化工碼頭裝卸工藝中，選擇必要的儲罐時(shí)，大多從材質(zhì)與功能兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。儲罐的材質(zhì)主要包括金屬和非金屬兩類，使用哪種材質(zhì)要根據(jù)介質(zhì)的類型來決定。功能方面是為了避免石油、汽油等液體在存儲的過程中出現(xiàn)質(zhì)量的變化，比如浮頂油罐適合存儲容易揮發(fā)的介質(zhì)，反之可以用拱頂油罐。與此同時(shí)，為了達(dá)到提升儲罐安全性的目的，許多先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)也得到了廣泛的運(yùn)用，例如在拱頂罐上安裝氮封裝置、或者在儲罐內(nèi)涂抹特殊涂料等。

1.2 裝卸器械

裝卸器械是港口化工碼頭裝卸作業(yè)必不可少的設(shè)備，其中裝卸臂為最常見的裝卸器械，由于其自身的結(jié)構(gòu)和工作原理，不僅能夠讓裝卸作業(yè)的效率得到顯著提升，也能確保裝卸過程的可靠性。與此同時(shí)，由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，裝卸臂的類型也發(fā)生較大的變化，不僅在器械長度、口徑方面產(chǎn)生較大的改變，也能夠根據(jù)輸送介質(zhì)的類型配備專用的裝載臂，例如輸送石油、汽油、航空煤油等介質(zhì)時(shí)，可以運(yùn)用液體裝載臂完成作業(yè)，即通過裝載臂與貨船輸油口有效地連接，可以更好地提升裝卸作業(yè)的穩(wěn)定性，相比傳統(tǒng)的螺栓連接方式，在可靠性方面更具優(yōu)勢。也可以根據(jù)化工碼頭的功能區(qū)分布情況運(yùn)用移動裝載臂，能夠讓裝載臂迅速適應(yīng)碼頭功能區(qū)的不斷變化[1]。

1.3 裝卸管道

由于港口化工碼頭裝卸作業(yè)的物質(zhì)存在差異，有些結(jié)構(gòu)特殊的物質(zhì)無法利用裝卸臂完成裝卸作業(yè)，只能運(yùn)用裝卸管道進(jìn)行相應(yīng)的處理，才能達(dá)到裝卸的目的。由于港口化工碼頭的裝卸作業(yè)存在相應(yīng)的距離，而且為了保證石油、汽油等截止到質(zhì)量不會發(fā)生改變，裝卸管道的材質(zhì)通常采用金屬與非金屬兩種材料，其中金屬裝卸管道多以鋼作為材料，因?yàn)殇摰姆忾]性好、能夠消除裝卸過程中產(chǎn)生的靜電問題，有效地保證了裝卸過程的安全性。非金屬的裝卸管道以橡膠軟管和復(fù)合軟管為主，其中橡膠軟管因其在可塑性、拉伸力方面的性能比較優(yōu)秀，能夠承受裝卸過程中不同油品的重力，確保裝卸過程的穩(wěn)定性，也能夠根據(jù)不同情況進(jìn)行運(yùn)用。

1.4 船泵

船泵是港口化工碼頭裝卸作業(yè)中不可缺少的設(shè)備，因?yàn)楦劭诖a頭的功能分區(qū)設(shè)計(jì)存在差異，泊位設(shè)置的合理性也有所不同，經(jīng)常存在船舶作業(yè)用時(shí)長的問題。為了能夠提升化工碼頭的裝卸效率，通常采用增加儲罐或軟管的方式進(jìn)行作業(yè)。但是這種方式會增加裝卸的距離，降低作業(yè)效率，此時(shí)需要利用船泵提升作業(yè)的動能，以達(dá)到提高裝卸效率的目的。船泵的排量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速等方面要根據(jù)船舶與碼頭的距離或介質(zhì)類型進(jìn)行選擇，比如裝卸天然氣等介質(zhì)時(shí)，要通過控制船泵的轉(zhuǎn)速和排量確保壓力的平衡。

2 港口化工碼頭裝卸工藝的相關(guān)內(nèi)容

2.1 裝船作業(yè)

2.1.1 重力流動

港口化工碼頭裝船作業(yè)是將碼頭儲罐內(nèi)的液體介質(zhì)裝入貨船中的過程，常見的方式有重力作業(yè)和裝船泵驅(qū)動，其中重力流動是利用重力讓儲罐內(nèi)的液體介質(zhì)通過裝卸軟管流入船舶內(nèi)。這種方式只需要將儲罐設(shè)置在較高的位置，利用高低差讓液體介質(zhì)迅速流抵貨船即可，由于不需要投入過多的成本，相比其他裝船作業(yè)方式，能夠節(jié)省大量的成本。但是作業(yè)效率相對較低。

2.1.2 裝船泵驅(qū)動

裝船泵驅(qū)動是將轉(zhuǎn)船泵作為主要的動力，將儲罐中的液體介質(zhì)輸送到貨船內(nèi)，相較之下，這種方式的作業(yè)效率更高，而且具有良好的可擴(kuò)展性，也就是可以根據(jù)碼頭與貨船間的連接距離調(diào)整裝船泵的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送的同時(shí)，也能夠通過自動化技術(shù)對裝船泵的排量、轉(zhuǎn)速以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，提升裝船作業(yè)的穩(wěn)定性[2]。比如利用自動化控制系統(tǒng)建立的模型，對裝船過程中出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行檢測，若期間存在問題可自動執(zhí)行關(guān)閉閥門、停泵等操作，有效地降低裝船過程中出現(xiàn)事故的概率。

2.2 卸船作業(yè)

2.2.1 增加卸罐區(qū)

由于港口化工碼頭卸貨的貨船與儲罐區(qū)存在一定的距離，想要直接將石油、汽油等介質(zhì)直接輸送到儲罐中是比較困難的，不僅需要對化工碼頭的功能區(qū)分布情況進(jìn)行調(diào)整，也需要在輸油管道、動力泵等方面給予大量的投入。所以，為了能夠更好地解決這個(gè)問題，可以通過增加卸罐區(qū)的方式來實(shí)現(xiàn)。也就是在相距碼頭特定距離的位置設(shè)置卸罐區(qū)，便于縮短卸船輸油的距離，卸罐區(qū)與碼頭的距離通常大于3km，小于5km，也可以根據(jù)實(shí)際情況相應(yīng)的增加，比如海南煉化的經(jīng)營產(chǎn)品種類較多，下屬港口化工碼頭的吞吐量較大，卸罐區(qū)可以設(shè)置在距離碼頭8km 的位置，如果因距離較遠(yuǎn)，接力泵的揚(yáng)程難以滿足輸送要求，可以利用加壓處理來解決該方面的問題。雖然這種方式能夠解決卸船作業(yè)時(shí)距離較遠(yuǎn)的問題，但是需要加大資金用于解決空間、能源損耗、設(shè)備量增加等問題，無法達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益，需要根據(jù)情況進(jìn)行考慮。

2.2.2 串聯(lián)輸油加壓

串聯(lián)輸油加壓的方法進(jìn)行卸船作業(yè)與增加卸罐區(qū)類似，不同的是，增加卸罐區(qū)的方法需要較多的中間油罐，不僅增加占地面積，也會在處理的過程中增加石油、汽油等介質(zhì)的損耗量。串聯(lián)輸油加壓法無需上述的相關(guān)設(shè)備，只需要將卸油泵與加壓泵進(jìn)行串聯(lián)，就能夠讓各種液體介質(zhì)經(jīng)輸油管道進(jìn)入儲罐中，也能夠與自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行緊密的配合，實(shí)現(xiàn)對不同液體化工品高效地輸送，避免當(dāng)中出現(xiàn)因輸送間斷或二次輸送造成的資源浪費(fèi)問題。這種方式在港口化工碼頭泊位不足且同類液體化工品較多的情況下能夠起到良好的效果。但是這種方法對設(shè)備的精度以及自動化控制系統(tǒng)的水平方面擁有較高的要求，即只有自動化技術(shù)能夠?qū)斢捅谩恿Ρ玫冗M(jìn)行精準(zhǔn)控制才能保證卸船效率。

2.2.3 利用裝卸器械

為了能夠確保輸油過程的安全性，往往會在相應(yīng)的環(huán)節(jié)增加裝卸器械，其中裝卸臂是應(yīng)用最多的設(shè)備之一。因?yàn)榻?jīng)過技術(shù)的發(fā)展，裝卸臂的結(jié)構(gòu)和性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化，與自動化技術(shù)也形成充分地融合，工作效率得到大幅提高。裝卸臂在輸油作業(yè)時(shí)，能夠與貨船的集貨口進(jìn)行充分地連接，再利用自動化技術(shù)，可以更好地提升輸油作業(yè)效率，而且當(dāng)中還配備了緊急脫離裝置，在出現(xiàn)問題時(shí)迅速切斷貨船與裝卸軟管間的聯(lián)系，最大程度的避免事故的蔓延，保障貨船的安全。與此同時(shí)，隨著貨船運(yùn)輸能力的增強(qiáng)，裝卸器械在尺寸方面也在逐漸加大，能夠保證碼頭良好的作業(yè)效率，縮短卸船作業(yè)的時(shí)間。與此同時(shí)，由于裝卸臂在精度與工作效率方面的優(yōu)勢，也可以應(yīng)用在多卸船作業(yè)的情況，即兩艘貨船同時(shí)輸油或一艘貨船向多個(gè)儲罐輸油的情況。在這種情況下，裝卸臂的安裝位置無需做太多的變化，只需要確保輸送的介質(zhì)能夠流經(jīng)管道順利輸送即可，至于輸送分配問題由分配站的閥門組進(jìn)行切換處理[3]。

2.3 直取作業(yè)

直取作業(yè)是在船與船之間進(jìn)行的輸油作業(yè)，也就是需要輸油作業(yè)的貨船不會直接向儲罐輸油，是與事先?？吭诓次簧系牟煌贿M(jìn)行相應(yīng)的操作。這種作業(yè)方式能夠縮短卸船作業(yè)時(shí)間和貨船的?？繒r(shí)長，減少碼頭在運(yùn)行過程中的成本投入，帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。只是想要實(shí)現(xiàn)這樣的輸油方式，需要提前設(shè)置相應(yīng)的連通管道系統(tǒng)，便于在貨船抵達(dá)時(shí)能夠迅速開展卸船作業(yè)。需要注意的是，在作業(yè)的過程中，各類液體介質(zhì)和化工品的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量存在差異，極易在輸送過程中產(chǎn)生靜電問題，從而引發(fā)爆炸、燃燒等事故，因此，必須針對作業(yè)運(yùn)用的管線進(jìn)行全方位的優(yōu)化，才能夠避免此類問題的發(fā)生。例如直取作業(yè)時(shí)的連通管道在連接過程中要配備靜電消除器等設(shè)備，或者在輸送液體化工品時(shí)，要根據(jù)介質(zhì)特征、管線口徑等方面設(shè)置相應(yīng)的流速，做到逐漸提升輸送速度，因?yàn)橥蝗患哟罅魉贂屢后w介質(zhì)在進(jìn)入儲罐后與罐壁產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊，從而引起靜電，至于最大流速控制在4.5m/s 以內(nèi)即可。

2.4 泄空殘留

卸船作業(yè)結(jié)束后，裝卸軟管等輸油管道的內(nèi)壁會殘留許多的物質(zhì)，不僅有油質(zhì)，也會存在水、氣體等各類物質(zhì)，如果不將這些物質(zhì)完全清除，會引起不同介質(zhì)間的物理和化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)相應(yīng)的事故，畢竟港口化工碼頭的吞吐量在日益增長，輸油管道中的殘留物質(zhì)的結(jié)構(gòu)會變得越來越復(fù)雜，引發(fā)事故的概率也隨之上升。因此，在裝卸作業(yè)結(jié)束后，要及時(shí)對裝卸臂、輸油管道的內(nèi)部進(jìn)行清潔，確保不會有殘留的物質(zhì)。清除液體殘留的方式較多，主要包括運(yùn)用清管器和泄空泵。清管器能夠?qū)斢凸艿肋M(jìn)行深度的清潔，也就是將管道當(dāng)中的殘留油質(zhì)全部吹掃至船艙，或者在裝卸軟管的內(nèi)部沿著管壁進(jìn)行移動，以達(dá)到清除殘留物質(zhì)的目的。泄空泵主要用于對裝卸臂的清理，通過將氮?dú)夤嗳胙b卸臂內(nèi)，利用氮?dú)獾拇祾哌_(dá)到清除內(nèi)部殘留的目的[4]。另一方面，資源損耗問題在裝卸過程中也是比較常見的，因?yàn)槭汀⑵偷纫后w介質(zhì)會在流動時(shí)被蒸發(fā)消耗，造成資源的浪費(fèi)，特別是在港口化工碼頭吞吐量日益增長的過程中，產(chǎn)生的資源損耗問題極其嚴(yán)重，因此，企業(yè)也應(yīng)當(dāng)重視港口化工碼頭裝卸作業(yè)造成的資源浪費(fèi)問題。

3 結(jié)語

綜上所述，為了確保港口化工碼頭物質(zhì)輸送過程的安全，必須要對裝卸工藝予以嚴(yán)格的把控，即不僅要重視儲罐、裝卸器械、裝卸管道等設(shè)備的質(zhì)量，也要對裝船、卸船、直取、泄空殘留等方面的作業(yè)予以高度的重視，保證各類化工品順利輸送的同時(shí)，也能夠最大程度的提高裝卸效率，提升港口化工碼頭的利用率。