港口化工碼頭裝卸工藝的探討

楊曉東(中國(guó)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(chǔ)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(lèi)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(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也會(huì)造成嚴(yán)重的污染問(wèn)題，由此可見(jiàn)，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(chǔ)罐

港口化工碼頭在裝卸過(guò)程中會(huì)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(duì)這些特殊的介質(zhì)進(jìn)行有效地存儲(chǔ)，大多將其存放在儲(chǔ)罐內(nèi)，所以，所有的裝卸作業(yè)都與儲(chǔ)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(chǔ)罐時(shí)，大多從材質(zhì)與功能兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。儲(chǔ)罐的材質(zhì)主要包括金屬和非金屬兩類(lèi)，使用哪種材質(zhì)要根據(jù)介質(zhì)的類(lèi)型來(lái)決定。功能方面是為了避免石油、汽油等液體在存儲(chǔ)的過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量的變化，比如浮頂油罐適合存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(jiàn)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(guò)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(lèi)型也發(fā)生較大的變化，不僅在器械長(zhǎng)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(lèi)型配備專(zhuān)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(guò)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(shì)。也可以根據(jù)化工碼頭的功能區(qū)分布情況運(yùn)用移動(dòng)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(wú)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(huì)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(guò)程中產(chǎn)生的靜電問(wèn)題，有效地保證了裝卸過(guò)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(guò)程中不同油品的重力，確保裝卸過(guò)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(zhǎng)的問(wèn)題。為了能夠提升化工碼頭的裝卸效率，通常采用增加儲(chǔ)罐或軟管的方式進(jìn)行作業(yè)。但是這種方式會(huì)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(dòng)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(lèi)型進(jìn)行選擇，比如裝卸天然氣等介質(zhì)時(shí)，要通過(guò)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(dòng)

港口化工碼頭裝船作業(yè)是將碼頭儲(chǔ)罐內(nèi)的液體介質(zhì)裝入貨船中的過(guò)程，常見(jiàn)的方式有重力作業(yè)和裝船泵驅(qū)動(dòng)，其中重力流動(dòng)是利用重力讓儲(chǔ)罐內(nèi)的液體介質(zhì)通過(guò)裝卸軟管流入船舶內(nèi)。這種方式只需要將儲(chǔ)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(guò)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(duì)較低。

2.1.2 裝船泵驅(qū)動(dòng)

裝船泵驅(qū)動(dòng)是將轉(zhuǎn)船泵作為主要的動(dòng)力，將儲(chǔ)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(guò)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)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(dòng)化控制系統(tǒng)建立的模型，對(duì)裝船過(guò)程中出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行檢測(cè)，若期間存在問(wèn)題可自動(dòng)執(zhí)行關(guān)閉閥門(mén)、停泵等操作，有效地降低裝船過(guò)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(chǔ)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(chǔ)罐中是比較困難的，不僅需要對(duì)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(dòng)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(wèn)題，可以通過(guò)增加卸罐區(qū)的方式來(lái)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(yíng)產(chǎn)品種類(lèi)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(mǎn)足輸送要求，可以利用加壓處理來(lái)解決該方面的問(wèn)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(wèn)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(wèn)題，無(wú)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(lèi)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(huì)在處理的過(guò)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(wú)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(chǔ)罐中，也能夠與自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行緊密的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(wèn)題。這種方式在港口化工碼頭泊位不足且同類(lèi)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(duì)設(shè)備的精度以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的水平方面擁有較高的要求，即只有自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)斢捅?、?dòng)力泵等進(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(guò)程的安全性，往往會(huì)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(guò)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(dòng)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(dòng)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(wèn)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(shì)，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(chǔ)罐輸油的情況。在這種情況下，裝卸臂的安裝位置無(wú)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(wèn)題由分配站的閥門(mén)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(huì)直接向儲(chǔ)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(zhǎng)，減少碼頭在運(yùn)行過(guò)程中的成本投入，帶來(lái)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(kāi)展卸船作業(yè)。需要注意的是，在作業(yè)的過(guò)程中，各類(lèi)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(guò)程中產(chǎn)生靜電問(wèn)題，從而引發(fā)爆炸、燃燒等事故，因此，必須針對(duì)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(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。例如直取作業(yè)時(shí)的連通管道在連接過(guò)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?huì)讓液體介質(zhì)在進(jìn)入儲(chǔ)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?xún)?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(huì)殘留許多的物質(zhì)，不僅有油質(zhì)，也會(huì)存在水、氣體等各類(lèi)物質(zhì)，如果不將這些物質(zhì)完全清除，會(huì)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(zhǎng)，輸油管道中的殘留物質(zhì)的結(jié)構(gòu)會(huì)變得越來(lái)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(duì)裝卸臂、輸油管道的內(nèi)部進(jìn)行清潔，確保不會(huì)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(dòng)，以達(dá)到清除殘留物質(zhì)的目的。泄空泵主要用于對(duì)裝卸臂的清理，通過(guò)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(wèn)題在裝卸過(guò)程中也是比較常見(jiàn)的，因?yàn)槭?、汽油等液體介質(zhì)會(huì)在流動(dòng)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(zhǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生的資源損耗問(wèn)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(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了確保港口化工碼頭物質(zhì)輸送過(guò)程的安全，必須要對(duì)裝卸工藝予以嚴(yán)格的把控，即不僅要重視儲(chǔ)罐、裝卸器械、裝卸管道等設(shè)備的質(zhì)量，也要對(duì)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(lèi)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。