天然气厂站污水密闭收集系统设计思路-.pdf

ENV． RONME NT 籼 PR O E C O 期 N}环 境 保 IP I 8 5 I TE TI l环 境 保 l o 天然气厂站污水密闭收集系统设计思路 李静 ’ 赵琼 韩国强 ’ 刘永茜 陈青海 ’ 罗 宁 丁志新 1 ． 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司天然气事业部， 新疆库尔勒8 4 1 0 0 0 2 ． 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司， 四川成都6 1 0 0 4 1 摘要 天然 气厂站 常规排水 收集 系统是 以市政工程排水规 范为基础 ， 采用“ 来水一 排水检查井 排水管 道一 污水处理装置” 的敞开式排水系统 ， 天然 气厂站排放污水 中有毒 、 有害物质 的挥发 ， 造成安全生产 和职业健康隐患。 随着安全环保和职 业卫生要求 的不断提高 ， 传 统厂站 的有毒 、 有害污水收集系统模 式 已不能适应气 田的发展 需求。应进 一步研究和 改进污水收集系统技术 ， 不 断提高污水收集 系统 的 设计水平， 在保证生产的同时， 关注生产操作环境 、 保护生产人员的身心健康， 对厂站有毒、 有害污水 收集系统进行 密闭化设计 。通过对 国内外天然气厂站生产污水 收集和排放系统设计工艺 的分析 ， 提 出了较为合理 、 便 于实施 的有毒 、 有害污水收集系统的设 计思路 。 关键 词 天然气厂站 ； 有毒 、 有害污水 ； 安全环保 ； 密闭收集系统 文献标 志 码 A． 文章编号 1 0 0 6 5 5 3 9 2 0 1 2 0 6 0 0 8 5 0 4 0前言 在气 田建设工程 中， 厂站排水系统是根据油气 田 排水特点 ，以市政工程排水规范及常规做法为基础 ， 形成适合气 田开发的污水 收集系统设计工艺 ， 多采用 “ 来水一 排水检查井 排水管道一 污水处理装置” 的敞开 式排水系统 ， 污水 中的挥发油蒸汽和臭气会顺着排水 检查井井盖缝隙散发出来 ； 天然气处理工艺采用 的药 剂 ， 不 同程度地排放到生产污水中 ， 与污水 中其它物 质混合反应 ， 产生刺鼻性气味 ， 严 重影 响工作人员 的 身心健康 ， 同时带来安全隐患。随着安全环保 和职业 卫生要求 的不断提 高 ， 传统的厂站 内有毒 、 有害污水 收集系统模式已不能适应气 田的发展需求 ， 应进一步 研究 和改进污水收集系统技术 ， 提高设计水平 ， 在保 证生产 的同时 ， 关注生产操作 环境 、 保护生产人员的 身心健康 ， 对厂站有毒 、 有 害污水 收集系统进 行密 闭 化设计。 1 需要解决 的关键技术 a 分析天然气厂站工艺装置排水体系 ， 尽可能使 工艺装置排水采用压力流排放 ， 中间无泄压点 。 b 对天然气厂站 内重力流排水种类和工 艺进行 分析 ， 在排水管道收集系统中选择性采用替代型管道 清通设施 ， 平衡排水管 内压力 ， 不 出现正压喷溅 、 负压 抽 吸的现象。 c 对密闭排水设施 的橇装化工艺技术进行探讨 ， 与整套排水 系统配套 ， 设 置小型成橇设备 ， 收集或转 输 污水 。 收稿 日期 2 01 2 08 1 0 基 金项 目 异 常高压气 田及 高压凝析气 田集输及处理工艺集成及技术规范资助项 目 作者简 介 李静 1 9 8 0 一 ， 女 ， 黑龙江牡丹江人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事天然气处理及腐蚀防护工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 l N A TU ～ R AL GA ⋯ S AN D O 由 I L l 2。 2 年 2月 。一 ～ 一 ⋯ 由 l 2012 年 12月 2 国 内天然气厂 站污水 收集系统现 状 2 ． 1 污水种 类及 排放 规律 分析 以凝析油气 田为例 ， 生产中排出的污水含有大量 凝析油 ， 在污水收集过程 中环境污染和安全隐患尤为 突出。生产污水主要为气 田水 、 工艺装置生产污水及 设备检修期的检修污水等。其中， 气 田水、 生产污水和 检修污水中都不同程度含有凝析油 、 药剂 乙二醇 、 甲 醇 、 缓蚀剂等 及 固体杂质等 。在以上污水 中， 乙二醇 再生及 注醇装置 的再生塔顶 回流冷凝液和集气 装置 液液分离器排出的气田水是连续带压排放 ， 其余污水 都属于间歇重力流排放n ] 。 2 ． 2排水 处置 油气处理厂的污水水质差异较大 ， 排水规律各不 相同， 遵照清污分流 、 分别处置的原则进行设计 。 2 ． 2 ． 1 生产 污水 包括工艺装置排出的含油污水 、检修污水等 ， 主 要含油 、 醇 等污染物 ， 由生产污水管道系统重力流进 行收集 ， 汇人污水处理装置进行处理 。 2 ． 2 ． 2 气田水 气 田水靠余压带压管输至污水处理装置 ， 与生产 污水一 并处 理 2 ] 。 2 ． 3 天然气厂站污水收集系统现状分析 由已建天然气厂站污水收集系统 的现状可知 ， 除 气 田水和部分生产污水带压排出外 ， 其余生产污水和 检修污水均为常压排放。按工艺装置污水排放工艺 以 及 G B 5 0 0 1 4 2 0 1 1 4 室外排水设计规范 相关规定的要 求 ， 生产污水和检修污水的收集系统多为重力流排水 系统 ， 即工艺装置将生产污水和检修污水无压排出装 置区后 ， 采用水封井和污水检查井将污水以重力流带 坡度方式收集和输送至污水处理装置进行相应处理。 在输送过程中，按照 G B 5 0 0 1 4 2 0 1 1的相关条款 ， 污 水管道管径为 D N 2 0 0 ～ 3 0 0 ， 坡度 为 0 ． 0 0 5左右 ， 污水 管道为非满流 ， 最大设计充满度为 0 ． 5 5 。为防止管道 内的污物淤积， 方便清通 ， 必须在污水管线上设置检查 井， 最大间距不超过 4 0n o_ ， 且在管道交汇 、 转弯 、 管径或 坡度改变处、 跌水处和直线管段上均要设置口 。 污水检查井的设置 ， 使污水收集系统成为一种开 式系统。检查井井盖上通气的小孔及井盖与井身之间 的缝 隙，使污水 中的挥发性气体向外部空间扩散 ， 造 成大气环境的污染和安全隐患 ， 影响生产人员的工作 环境和身心健康。随着多个气 田的开发 ， 特别是凝析 油气 田的开发 ， 该问题 日渐突出。所 以不仅要考虑污 水收集排放线路的设计 ， 更要从污水排放源头进行分 析 ， 掌握各类污水的排放水质 、 排放规律 ， 确定需进行 密闭收集的污水类别 ， 以此作为污水密闭收集系统设 计 的基 础 。 3国外密 闭收集工艺 分析 国外天然气 厂站 的生产污水密 闭式排水系 统工艺 ， 总结 目前 国外公司对厂站有毒 、 有 害污水密 闭收集系统设计的思路和做法。 处理厂排放污水是在维修过程 中由公用工程和 站外设备产生的。 为 了收集正常生产过程中来 自各工 艺装置的烃类污水 ， 设置了密闭排污 系统排污罐及排 污泵 ， 见 图 1 。 3 ． 1 密闭排污系统排污罐 采用密闭排污系统排污罐 目的是为储存高液位和 低液位之间的滞留量。排污罐被放置在地下以便检修 污水可以自流进入。如果排污罐接收的液体可能含有 高于 1 0 0 0 mg ／ l 如来 自段塞流捕集器的碳氢化合物 的 H S等，则排污罐的设计应为致命介质和蒸汽外漏 操作状态。通常密闭排污系统排污罐上还设置电加热 图 1 密闭排污 系统排污罐及排污泵设置 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 器 ， 加热可以降低重质碳氢化合物粘度 ， 减轻泵负荷H ] 。 3 ． 2密闭排污系统排污泵 密闭排污系统排污泵流量的选择是基于 2 h转输 完储存高液位和低液位之间的滞留量。由于排水设备 维护是手动完成的， 所以排污泵没有设置 自动启 、 停功 能 。 3 ． 3 系统描 述 密闭排污系统排 污罐 接收公用工程和站外设备 产生 的检修污水。排污罐为埋地式 ， 检修污水排污管 道以一定的坡度进行连接 ，使污水密闭排 至排污罐。 排污罐释放的蒸汽排放至常压火炬系统。 密闭排污系统排 污罐 中累计的液体 由排污泵转 移至污水储罐 或者不合格冷凝罐储存 。该泵是手动 启 、 停 ， 必要 时， 可使用 电加热器加热。加热可降低液 体粘度 ， 尤其是重质碳氢化合物 ， 可减轻泵负荷。 3 ． 4安全 与关 闭 联锁 3 ． 4 ． 1 系统保护 因为密闭排污系统排污罐为常压罐 ， 罐内闪蒸汽 排放至常压火炬系统 ， 故不设置压力安全阀。 3 ． 4 ． 2 过 程干 扰 密闭排污系统排污泵根据低液位进行停泵。 4 厂 站污水密 闭收集 系统推 荐做 法 通 过国内外 同行业厂 站同类 污水 收集系统设 计 的对 比 ， 目前我 国天然气厂站有毒 、 有害污水的常规 收集 系统 已不能有效适应气 田工程现状 ，为满足环 保 、 安全要求 ， 提高天然气厂站排水系统的建设水平 ， 必须在传统污水排放工艺基础上 ，结合 国际先进工 艺 ， 总结 出一套适应我 国气 田开发厂站有毒 、 有害污 水收集工艺。该工艺针对厂站有毒 、 有害污水的排放 ， 采用封闭式排水工艺系统 ， 对污水排放源头和排水管 道进行不 同形式 的密闭 ， 满足压力式输送及重力流输 送 状 态下 的要 求 。 4 ． 1 压 力排放 污水 的收 集 和排 放 天然气厂站内有部分生产污水是从工艺装置 ， 如集 气装置的液液分离器或气液分离器、 凝析油稳定装置等 带压排出， 其排出污水多为从天然气中分离出的凝结水 或气田水 ， 排放压力可根据进入污水处理装置界区的需 求进行调节。从工艺装置带压排放的污水 ， 不泄压采用 压力管道单独收集管输至污水处理装置。 4 ． 2 重 力 流排 放污 水 的收 集和 排放 天然气厂站 内的检修污水 、 设备 冲洗和部分生产 污水多为重力流排放。为保证收集和输送过程 中的密 闭性 ， 推荐采用储罐式收集与密闭式排水管道 系统相 E NV． RONME N T 第 P 3 。 RO 卷 TE善 T 6IO 期N}环 壤 保 拍 I8 7 l C l环 壤 保 拍 lo ， 结合 的方式。 4 ． 2 ． 1 储罐式收集 ‘ 在各工艺装置区设置地下零位污水储罐 ， 将无压 排放 的生产污水收集至储罐内 ，通过泵将污水加压 ， 密闭输送至污水处理装置 ； 罐 内挥发性气体排放到低 压火炬燃烧 ； 初分 的烃类 、 油类用原加压送 至焚烧坑 焚烧 或 到 回收装置 进 行 回收处 理 。 该储罐 根据储存水质 和挥发性物质情况考虑是 否采用气封 ， 防止与大气相通。 4 ． 2 ． 2 排污管道的密闭 生产污水采用密闭储罐收集的同时 ， 在其输送过 程中尚需结合应用密闭式排污管道和密封性污水检 查井 。 4 ． 2 ． 2 ． 1 污水检查井的密封和有序排气 G B 5 0 1 6 0 2 0 0 8 石油化工企业设计防火规范 规 定 “ 甲、乙类工艺装置 内生产污水管道的支干管 、 干 管的最高处检查井宜设排气管”为防止火灾蔓延 ， 排 水 管道 中多处设置水封 ， 若不设排气管 ， 污水 中挥发 出的可燃气体无法排出 ， 只能通过井盖处外溢 ， 遇火 源可能引起爆炸着火。可燃气体无组织排放是引起排 水管道着火的重要因素 ， 支干管 、 干管均设排气管 ， 可 使水封井隔开的每一管段中的可燃气体有组织排放 ， 避免或减少可燃气体与明火接触 ， 减少火灾事故 。 G B 5 0 1 6 0 2 0 0 8 石油化工企业设计防火规范 规 定 “ 甲 、 乙类工艺装 置内 ， 生产污水管道 的检查井井 盖与盖座接缝处应密封 ， 且井盖不得有孔洞” ， 目的是 为了防止可燃气体外溢 ] 。 上述规定配合使用 ， 前者解决排水管道 中挥发出 的可燃气体的出路 ， 后者限制可燃气体从检查井井盖 处溢出， 有效减少排水管道的火灾爆炸事故 。 4 ． 2 ． 2 ． 2 管道检查 口的使用 由于污水重力流排放的流速和充满度 限制 ， 该类 管道 比压力流管道更易堵塞和淤积 ， 因此在管线上相 隔一定距离需设置污水检查井 ， 便于清通 。可采用能 清通管道又能密闭的管道检查 口， 替代传统污水检查 井 的设 置 。 管道检查 口一般采用钢制管道制作 ， 管径不宜小 于D N3 0 0 。 受管材限制 ， 与之相连的污水管道应采用相 同或能与之 自由转换连接的其他材质。管道检查 口与 地下排水管道相接 ， 高出地面 2 0 0 - 3 0 0 m m， 采用法兰 盲板进行封堵 ， 如需清通时可拆卸操作 ， 见图 2 、 3 。 5 结论 通过对 国内外天然气厂站污水收集和排放系统 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 ⋯⋯⋯⋯l 2。，2年 2 月 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ l 2。，2年 2 月 检修法 兰 高出地坪3 0 0 mm 图 2 污水管道及 管道检查 口连接示意图 厂 坡 度4 ． O ％ - ● P W ． DⅣ 3 O 0 图 3管 道 检 查 口 设计工艺的分析探讨 ， 对厂站有毒 、 有 害污水 的密闭 收集和排放建议采取下列措施 a 工艺装置排放 的带压污水 ， 不泄压采用压力管 道单独收集管输至污水处理装置； b 为保证重力流污水在收集和输送过程 中的密 闭性 ， 推荐采用储罐式收集与封闭式排水管道系统相 结 合 的方式 。 c 污水收集装置可根据实际情况采取密闭措施。 参考文献 [ 1 ] 赵琼． 立式除油罐的设计原理及改进[ J ] ． 天然气与石油， 2 0 0 9， 2 7 5 4 7 -5 1 [ 2 ] 赵琼 ， 陈朝晖 ， 张永红． 克拉 2气 田水 处理 装置设计 浅析 [ J ] ． 天然气与石 油， 2 0 0 6 ， 2 4 3 3 一 3 2 ． [ 3 ] G B 5 0 0 1 4 2 0 1 1 ， 室外排水设计规 范[ s ] ． [ 4 ] 李化 民， 苏显举 ， 马文铁 ， 等． 油田舍油污水处理 [ M ] ． 北 京 石 油 工 业 出版 社 ． 1 9 9 2 ． [ 5 ] G B 5 0 1 6 0 2 0 0 8 ， 石油化工企业设 计防火规 范[ s ] 上 接 第 5 9页 由于该站建站时间较早 ， 部分管道运营时间近 1 5 年 ， 管道 防腐层漏损现象较严重 ， 共发现防腐层破损 点 1 1 2个。根据现场环境实际情况 ， 共开挖探坑 l 2处 对应的破损漏 电点共计 2 0个对 P C M检测结果准 确性进行验证 ， 除主进气管道检测出的三个点后经电 火花检测验证为误报外 ，其余 l 7个点均被证实存在 破损漏电点 ，检测成功率为 8 5％ 主进气管道三个点 均有工艺 区接地线经过 ， 疑为受其干扰导致误测 。 现场检测验证了 P C M检测的可靠性 ， 对 P C M 设 备的优化设计提 出建议 。检测仪信号接入管道时 ， 为 连通 电流信号 ， 必须破开管道绝缘层 ， 才能将导线与 管道金属接触连通。探管仪采用的磁场夹信号接入方 法无需破开管道绝缘层就可给管道施加 电流信号 ， 考 虑采用相似的磁场夹产生电流信号 ， 避免破开防腐层 带来 的二次破坏 ， 可提高检测效率 。 4结论 对 比各种检测手段 ，由于 P C M 非开挖检测设备 的易操作性 以及检测结果的准确性 ， P C M检测仍是埋 地管道防腐层缺陷检测的理想方法 。检测原理简单 、 设备操作易上手 ， 但 由于检测准确性直接影响后续开 挖修复的工程量 ， 对技术人员的熟练程度和操作经验 要 求较高 ， 要准确排 除干扰 ， 判断设备反馈数据的可 靠性就要依托技术人员经验的积累。 参考文献 [ 1 ] 邱焕勇，杨 鑫． P C M 防腐层检测技 术在燃 气管道 防腐层 检测中的应用[ J ]全面腐蚀控制， 2 0 0 9 ， 2 3 9 1 0 1 3 ， [ 2 ]刘 合 ， 王淑英 ， 孙洪义 埋地 管道 防腐层 不开挖检测技 术 探讨及应用L J ] l 油气田地面工程， 2 0 0 0 ， 1 9 1 4 9 ， 7 6 ． [ 3 ] 李长俊 ， 汪玉春 ， 陈祖泽 ， 等． 天然气管道输 送[ M] ． 北京 石 油 工 业 出版社 ， 2 0 0 8 ． 2 6 6 2 8 7 ． [ 4 ] 唐林华 ， 蔡英华 ， 路芳 ， 等． 川西气田输气管道防腐层检测 调查分析_L J ] ． 天然气与石油， 2 0 0 8 ， 2 6 4 1 9 2 3 ． [ 5 ] 廖柯熹 ， 牛 化昶 ， 张学洪， 等 川气东送管道典型站场风险量 化评价[ 1 ] ． 天然气与石油， 2 0 1 2 ， 3 0 1 5 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m