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固體雜質(zhì)對輸油站安全運行的影響及預控措施

文檔作者：郭崇文檔來源：中國石化銷售有限公司華中分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月26日
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★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)★
PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY 2016年第32卷第5期
固體雜質(zhì)對輸油站安全運行的影響及預控措施
郭崇
(中國石化銷售有限公司華中分公司，湖北武漢43001 1)
摘要：介紹了成品油管道內(nèi)固體雜質(zhì)的組成及來源，結(jié)合具體實例，分析固體雜質(zhì)對
輸油站安全運行的影響，并針對性地提出預控固體雜質(zhì)不利影響的措施：對于卡阻現(xiàn)象，應
采取措施防止固體雜質(zhì)進入設備并及時對設備內(nèi)的固體雜質(zhì)進行清理；對于堵塞設備和管道
的現(xiàn)象，應增加其通過面積或及時給予疏通；對于可能對管道造成的沖擊磨損，應避免固體
雜質(zhì)在低點沉積，并消除可能引起固體雜質(zhì)對管道局部反復進行沖擊磨損的動力來源。
關鍵詞：固體雜質(zhì)安全運行預控措施
某成品油管道主管段管徑中273．1 mm×
6．4 mm，為兩站式點對點輸油管線，某輸油站是
管道末站，由首站輸油泵加壓輸送過來的成品油
(0號柴油、車用柴油、93號汽油和97號汽油)
經(jīng)過濾器、流量計進入站內(nèi)，下載至下游油庫。
混油段根據(jù)密度分別切割進入富柴罐和富汽罐，
混油罐內(nèi)油品在下載純油時按適當比例進行回
摻，進站壓力超過2．0 MPa時泄壓閥啟動。按照
功能可以將該站劃分為進站過濾(含收球)區(qū)、下
載計量區(qū)和混油(泄放)回摻區(qū)。站場現(xiàn)有主要設
備包括l臺收球筒，3臺質(zhì)量流量計，1套密度
計，9臺過濾器，25臺電動閥，1臺泄壓閥，2
臺混油泵，1臺轉(zhuǎn)油泵和3臺200 m3儲罐。
該成品油管道投油運行已近十年，管道內(nèi)
產(chǎn)生的固體雜質(zhì)不斷進人該輸油站，加之設計
缺陷和設備維護保養(yǎng)不到位，引發(fā)了混油回摻
管道磨損穿孔和多處設備故障，對該站的安全
運行造成了不利影響。
1 管道內(nèi)固體雜質(zhì)的組成及來源
1．1固體雜質(zhì)形狀
近期，按照計劃對該成品油管道進行了兩個
階段的通球清管，該站累計收集固體雜質(zhì)約
3 900 kg。雜質(zhì)形狀分別為細微粉末、直徑2～
4 mm的小顆粒和塊片狀固體雜質(zhì)，其尺寸為2～
4 mm厚、30～40 mm寬、60～70 mm長。塊片狀
固體雜質(zhì)的產(chǎn)生說明該成品油管道的內(nèi)腐蝕狀況
已經(jīng)比較嚴重。
1．2管道內(nèi)固體雜質(zhì)的組成
委托中國科技大學理化科學實驗中心對管道
內(nèi)固體雜質(zhì)的組成進行分析。分析結(jié)果顯示它的
主要成分由鐵銹和油泥組成，其中有機物質(zhì)約占
總質(zhì)量的17．5％，主要為分子量相對較大的直鏈
飽和烷烴，無機物質(zhì)以鐵氧化物(Fe：0，、Fe，0。
等)為主，占雜質(zhì)總質(zhì)量的78％左右，其他物質(zhì)
還含有Si、S、N、Ca、Mg等元素和微量的cl‘，
詳見表1。
表1某站成品油管道內(nèi)固體雜質(zhì)組成％
樣品鐵氧鈣鎂鹽酸
編號
有機物硫、氮氯離子
化物可溶物不溶物
1號
17．47 78．32 0．86 3．16 0．14 0．05
雜質(zhì)樣品
2號
17．73 78．05 0．79 3．24 O．1 7 0．02
雜質(zhì)樣品
3號
17．57 77．94 0．83 3．5l O．11 o．04
雜質(zhì)樣品
收稿日期：2016—02—18。
作者簡介：郭崇，男，2001年畢業(yè)于大慶石油學院
高分子化工專業(yè)，2011年取得華東理工大學安全工
程領域工程碩士學位，主要從事成品油儲運安全管
理工作，現(xiàn)任中國石化銷售有限公司華中分公司湖
北輸油處安全總監(jiān)，注冊安全工程師，高級工程師。
E—mail：4921 18548@qq．130m
萬方數(shù)據(jù)
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1．3管道內(nèi)固體雜質(zhì)的來源
在投產(chǎn)初期，成品油管道固體雜質(zhì)以焊渣氧
化生成的鐵銹和不溶于酸的泥、沙為主，這主要
是不規(guī)范施工殘留在管道內(nèi)的物質(zhì)，經(jīng)過一段時
間的運行，管道內(nèi)的固體雜質(zhì)絕大部分是由內(nèi)腐
蝕反應生成的鐵氧化物和油泥組成的混合物，具
體可分為以下幾類腐蝕¨j。
1．3．1投產(chǎn)前管道腐蝕
鋼管采購運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，通常不會立即
使用，而是在露天環(huán)境中存放一段時間，而且長
輸成品油管道的施工周期較長。在這段時期內(nèi)，
未作任何防腐處理的管道表面與大氣直接接觸，
導致管道內(nèi)壁腐蝕，腐蝕速率可達0．01 mm／a舊J。
1．3．2酸性水溶液腐蝕
如果輸送的成品油中含有微量的硫化氫
(H：s)、氯化氫(HCl)等酸性物質(zhì)，對管道腐蝕
具有一定程度的影響。在酸性環(huán)境中，氯離子形
成一種含H：S和HCI溶液的多孔硫化亞鐵(FeS)
膜，在多孔膜和受腐蝕鋼管間的覆蓋物中形成氯
化亞鐵(FeCl：)，由于FeCl：的介入，不能形成具
有保護性的FeS膜。在這種情況下，多孔膜作為
陰極，鋼管作為陽極而受到腐蝕，氯離子含量越
高，其水溶液越易導電，進而降低了電解液的電
阻，增大了腐蝕速度。
1．3．3含硫和聚硫化物腐蝕
溫度和壓力降低導致硫化物分解，生成硫原
子，產(chǎn)生一種含硫的過飽和溶液。過量的硫原子
積存在管壁上，形成結(jié)晶體，會阻止鋼材表面鈍
化膜的形成，并在腐蝕電池中起氧化劑作用，進
而產(chǎn)生腐蝕。
1．3．4油品本身腐蝕
成品油管道所輸送的汽油、柴油中含有一定
量的硫化物和抗靜電添加劑等物質(zhì)，它們對碳鋼
都具有一定的腐蝕作用。頻繁的啟、停輸將加快
成品油管道的腐蝕舊1。
1．3．5游離水產(chǎn)生的腐蝕
成品油中含有微量的水，向前運移過程中不
斷聚結(jié)，因油水密度差而聚集在管道下部和低洼
處。成品油管道在投產(chǎn)過程中均采用油頂水的方
式驅(qū)水，對于落差較大的成品油管道，成品油與
水之間的密度差較大，而粘度差較小，在同等大
小的勢能作用下，油的爬坡能力強于水，可能出
現(xiàn)油品已越過高點，而水沿管道下壁逆流的現(xiàn)
象，進而造成管道低點積水。管道中的游離水在
管壁上形成親水膜，創(chuàng)造了形成原電池的條件，
進而導致電化學腐蝕。電化學腐蝕往往比較強
烈，造成管壁大面積減薄或一系列深坑，嚴重時
會導致管道腐蝕穿孔。
2 固體雜質(zhì)對安全運行造成的影響及預控
措施
固體雜質(zhì)對設備和管道造成的不利影響可以
分為三類”。，分別為：卡阻，導致閥門關閉不嚴
或密度計泵不能正常運轉(zhuǎn)；堵塞，過濾器堵塞導
致進站壓力升高、排污閥堵塞導致排污不暢；沖
擊磨損，導致管道管壁減薄直至穿孑L。
2．1 固體雜質(zhì)卡阻設備
2．1．1 固體雜質(zhì)粉末卡阻密度計泵
1)事件及影響
該成品油管道清管工作完成后，該站密度計
泵多次出現(xiàn)泵體溫度升高和不能正常運行的現(xiàn)
象，造成密度計讀數(shù)失真，操作人員無法準確判
斷混油段的油頭切換，進而導致混油罐液位升
高，混油回摻壓力增大。
2)原因分析及預控措施
將密度計解體后發(fā)現(xiàn)，泵體隔離套與內(nèi)磁轉(zhuǎn)
子之間的通道被固體雜質(zhì)(鐵銹粉末)填滿，內(nèi)磁
轉(zhuǎn)子內(nèi)、外和內(nèi)外套筒之間吸附了大量的鐵銹粉
末，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子被卡死。將固體雜質(zhì)粉末清理干凈
回裝后，機泵運行正常。據(jù)分析，清管過程中管
道內(nèi)產(chǎn)生的細小鐵銹粉末穿過過濾器濾網(wǎng)進入密
度計泵，引起內(nèi)磁轉(zhuǎn)子卡阻，因此密度計泵頻繁
發(fā)生故障與清管有關。
針對此問題，技術(shù)人員研究后決定，在密度
計泵前的過濾器內(nèi)加裝強力磁鐵，以吸附鐵銹粉
末。從前期的運行情況來看，強力磁鐵提高了過
濾器對細小鐵銹粉末的過濾和吸附效果，密度計
泵運行正常。以后計劃利用密度計專項維修項目
將泵前過濾器更換為磁芯過濾器。
2．1．2 固體雜質(zhì)卡阻平板閘閥
1)事件及影響
該站富汽回摻泵、富柴回摻泵的進、出口平
板閘閥全都關閉不到位，不利于操作控制，給生
萬方數(shù)據(jù)
★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)"A- 2016年第32卷第5期
產(chǎn)管理帶來難度，每次停止回摻操作后必須關閉
混油罐根閥，加大了操作人員的勞動強度。
2)原因分析及預控措施
由于閥門排渣不及時，加之混油管線內(nèi)油品
流速較低，閥門內(nèi)底部沉積了較多的固體雜質(zhì)，
在閘板的反復作用下，固體雜質(zhì)已經(jīng)硬化，難以
實現(xiàn)在線排渣。決定將閥門逐臺更換下來，對閥
門底部的固體雜質(zhì)進行徹底清理。同時要求站場
操作人員和搶維修隊加強設備的維護保養(yǎng)，定期
做好閥門的注脂和排渣等工作。
2．2 固體雜質(zhì)堵塞設備
2．2．1 固體雜質(zhì)顆粒堵塞過濾器
1)事件及影響
該成品油管道第二階段清管工作結(jié)束后，管
道內(nèi)清理下來的同體雜質(zhì)陸續(xù)到達該站。尤其是
當柴油進站時，該站進站過濾器和下載區(qū)消氣過
濾器清理極為頻繁，平均每班清理過濾器達到
7～8次，當班人員勞動強度極大。嚴重時一路過
濾器正在清理，另一路過濾器的壓差已經(jīng)超出了
限值，如果當班人員不能及時迅速地切換清理過
濾器，有可能引發(fā)泄壓閥動作甚至導致緊急
停輸。
2)原因分析及預控措施
檢查更換下來的過濾器提籃堵塞情況發(fā)現(xiàn)，
過濾器提籃內(nèi)雖然沉積了一定量的固體雜質(zhì)(以
片狀和大顆粒雜質(zhì)為主)，但真正的原因是一些
小顆粒的固體雜質(zhì)鑲嵌在過濾網(wǎng)網(wǎng)孔上，降低了
過濾網(wǎng)的有效通過面積，引起進站壓力快速上
升。針對這一情況，借鑒兄弟單位的經(jīng)驗，在清
管工作結(jié)束的一段時間里，在保證成品油質(zhì)量不
受影響的前提下，將進站過濾器更換為10目的過
濾網(wǎng)，流量計前過濾器安裝30目過濾網(wǎng)，以減緩
過濾器堵塞的頻率，降低當班人員的勞動強度，
也降低對站場安全運行的不利影響。
2．2．2 固體雜質(zhì)堵塞排污管
1)事件及影響
過濾器清理、收球筒打開查驗前等待排油的
時間由正常情況下的幾分鐘延長到半個小時至1
個小時。
2)原因分析及預控措施
部分同體雜質(zhì)進入收球筒的排污管線，并沉
積在排污閥以上的一段管線內(nèi)，堵塞管線，導致
排污時間延長?，F(xiàn)在采取的措施是在設備內(nèi)存油
排盡后，將排污閥拆下，對管線進行疏通。
2。3 固體雜質(zhì)沖擊磨損管線
2．3．1事件經(jīng)過及原因分析
2014年11月4日，因該站回摻管線穿孑L，
導致油庫圍墻外發(fā)生火情。經(jīng)分析造成管線穿孔
的主要原因是油品中固體雜質(zhì)較多，且泵的進口
管與主管是下接方式，固體雜質(zhì)沉積在泵進口管
的低點處，隨著回摻泵的往復運行，固體雜質(zhì)不
斷對管道低點進行沖擊和摩擦，最終將管道磨損
穿孔，發(fā)生油品泄漏。
2．3．2預控措施
1)將混油回摻泵的進口管線從主管的下方接
出改為從主管的上方接出，消除混摻泵進口管線
的低點，避免固體雜質(zhì)進入泵的進口管線進而在
泵進口管的低點沉積，減緩固體雜質(zhì)在泵的往復
運動帶動下，對管線的局部進行不斷地沖刷
磨損。
2)泵人口管線接入點改為斜上方連接，雖然
可以避免固體雜質(zhì)在泵進口管的低點沉積，但固
體雜質(zhì)仍然存在于管道內(nèi)，在往復泵作用下，仍
然有對管道沖刷磨損的風險。為根本解決這一問
題，擬用離心泵加流量計的方式替代雙隔膜計量
泵，配套設置部分閥門和管道，對混油回摻系統(tǒng)
進行全面改造，這一方案已由華東管道設計院完
成設計，計劃近期實施，屆時將徹底消除某站混
油回摻系統(tǒng)因泵的往復運動帶來的固體雜質(zhì)對管
道的沖擊磨損。
3結(jié)語
固體雜質(zhì)對輸油站安全運行的影響是多方面
的，如果發(fā)現(xiàn)不及時或處置不當，就有可能造成
設備故障，影響生產(chǎn)甚至引發(fā)油品泄漏及次生事
故。其主要表現(xiàn)形式是卡阻、堵塞和沖擊磨損。
對于產(chǎn)生卡阻的現(xiàn)象，應采取的措施包括防止固
體雜質(zhì)進入設備和及時對設備內(nèi)的固體雜質(zhì)進行
清理等；對于堵塞設備和管道的現(xiàn)象，應采取措
施增加其通過面積或及時給予疏通；對于可能對
管道造成的沖擊磨損，應采取措施避免固體雜質(zhì)
在低點沉積，并消除可能引起固體雜質(zhì)對管道局
部反復進行沖擊磨損的動力來源?？傊ㄟ^加
(下轉(zhuǎn)第53頁)

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