石油化工企業排水系統管道材質的選擇研究

徐彩霞（中國天辰工程有限公司 天津科技大學，天津 300000）

石油化工企業排水系統管道材質的選擇研究

徐彩霞（中國天辰工程有限公司 天津科技大學，天津 300000）

石油化工企業排水管道設計的考慮因素很多，其廢水的危害性很大，因此廢水管道材質的選擇需要針對各類不同的廢水特性進行單獨考慮。本文分析了石油化工企業廢水特點，將排水系統分為含油廢水系統、含鹽廢水系統、生活污水系統、回收利用水系統等，對各個廢水系統的管道材料提出了參考選擇，并進行了相關的使用實驗驗證，得到了各種材質的管道使用效果。最后，提出了石油化工企業排水管道設計建議。

石油化工；排水系統；管道材質

現代石油化工是以石油、天然氣為原料，生產各種各樣的石油產品以及化工副產品的產業。石油化工企業的產品包含石油產品和石油化工產品兩大類。石油產品是指汽油、煤油、柴油、潤滑油、液化石油氣、石油焦碳、石蠟、瀝青等，這些各式的油品通過石油直接煉制加工得到。石油化工產品是以煉油過程提供的原料油進一步化學加工獲得的，包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等化工原料。由此可見，石油化工產業產品繁多，因此石油化工企業在生產各種各樣的產品時，其產生的廢水種類同樣很多。各種成分復雜的廢水在排放時，需要使用各類材質的管道進行排放，排放過程中要保證管道材質不會被廢水腐蝕。目前，國家并沒有出臺相關行業規范，對輸送石油化工企業廢水的管道材質進行要求，這就使得相關排水系統設計工程人員在管道設計過程中，沒有權威性的參考。本文針對現代石油化工企業產生的各類廢水成分進行分析，對輸送各類廢水的管道材質的選擇和使用效果進行了研究。

1 石油化工企業廢水特點

由于石油化工企業產品多種多樣，一個石油化工公司通常都會有很多各種各樣的煉油生產裝置，這些設備每天都要產生很多廢水，比如煉油化學反應產生的水、油氣分離時的洗滌水、機泵冷卻水等。有的廢水是油水混合物，甚至還包含一些可燃性氣體，這些廢水具有易燃、易爆、強腐蝕等特點。有的廢水是生產橡膠等產品排放出來的，其中除包含有酸、堿、硫化物、氰化物等強腐蝕性的化學物質，還存在一些有機物、顆粒物以及懸浮物等。還有一些廢水是生產有機溶液產生的，因此其中包含有未分離的有機溶劑，比如說酮類、醚類、醛類等。

2 石油化工企業排水系統分類

石油化工企業排放的廢水總的來說，主要分為含油廢水、含鹽廢水、生活廢水等幾大類。因此，石油化工企業的排水系統可以分4種：含油廢水系統、含鹽廢水系統、生活污水系統、回收利用水系統，以下便分別對這4種污水排放系統進行詳細的介紹。

（1）含油廢水系統

含油廢水系統的作用是采集和傳送含油廢水，含油廢水主要來自于石油化工裝置排放和污染區雨水。含油廢水的處理過程是廢水在重力的作用下，先自然流至含油廢水預處理處，進行簡單的凈化處理之后，若滿足污水處理廠的進水水質要求，則需要通過加壓泵進行加壓處理，然后把含油廢水輸送給污水處理廠，污水處理廠對含油廢水進行進一步的處理，直到達到正常污水的排放標準，再進行排放。

（2）含鹽廢水系統

含鹽廢水系統是收集和輸送含鹽廢水的排水系統，含鹽廢水主要來自于石油化工產品加工設備。含鹽廢水的處理與含油廢水類似，同樣是廢水先通過重力自然流至收集處，再送至廢水預處理處，達到污水送出標準后，加壓送至污水處理廠，進行進一步的處理。

（3）生活污水系統

石油化工企業的生活污水主要來自于石油化工產品加工設備、輔助生產設施、化驗室、衛生間等建筑物。生活污水的處理相對更為簡單，通過管道收集后的污水，先進入化糞池處理，然后再送入污水處理廠進行處理。

（4）回收利用水系統

顧名思義，回收利用水就是將一部分廢水通過凈化處理之后，再進行回收利用，其目的是為了節約用水。回收利用的水主要是用于像鍋爐這種高溫裝置的循環冷卻水、植物綠化澆水等地方。

表1 石油化工企業廢水系統管材選用參考

3 石油化工企業排水管道材料選擇

總的來說，石油化工企業排水管道材料無非分為金屬材料和非金屬材料兩大類，金屬材料管道通常是灰鑄鐵管和球磨鑄鐵管兩種，非金屬管通常包含鋼筋混凝土管、玻璃管等，還有一些塑料材質或者復合材質的管道，如聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、涂塑鋼管等[1-2]。石油化工企業排水管道材料隨著復合材料等新興技術的發展，也正出現著日新月異的變化，耐腐蝕、壽命長的管道材料也越來越多，排水系統工程設計人員需要與時俱進，大膽創新。

在石油化工企業排水系統的設計過程中，工程設計人員在選擇排水系統管道材質的時候，需要充分考慮到該石油化工企業的污水水質特點，有針對性的進行選材，在保證適合廢水水質特性、可靠的安全性的情況下，還需要考慮具有一定的經濟性。根據石油化工企業通常包含的幾種廢水排放系統，在考慮其廢水成分和水質特性的情況下，提出各種廢水排放系統管道材料的參考選擇，如表1所示。

其中，根據國家相關規定，排水系統管道接口和埋藏深度都具有相關的要求：鋼管的連接通常通過電焊和法蘭盤進行連接；鑄鐵管的連接部件是T型接口，配以石棉水泥或者丁晴橡膠圈進行密封[3-4]；HDPE纏繞管的密封部件也是橡膠圈，但需要通過電熔焊來進行加固；鋼骨架PE管的材料是復合型材料，因此得用法蘭連接，電熱熔進行密封[5]。石油化工行業的管道存在被腐蝕的可能性，因此設計時需要考慮一定的腐蝕裕度，通常規定管道材料的腐蝕厚度不允許超過1.5mm。同樣，管道系統的埋藏深度也具有一定的要求，各類管道必須埋到冰凍線以下，也就是1.6m以下，才能保證溫度最低時期管道不會結冰。總而言之，此處給出的石油化工企業管道材料選用為研究參考，實際的運行效果還需要進行進一步的驗證。

4 石油化工企業排水管道使用效果驗證

石油化工企業排水管道設計需要考慮的影響因素較多，如輸送廢水的水溫、水質和所處的環境等。本文就提出的石油化工企業排水管道材料參考設計進行了實際使用效果驗證，使用時間為期兩年，下面對各種廢水系統的管道腐蝕使用情況進行詳細說明。

含油廢水系統的管道材料為無縫鋼管，通過焊接連接。在兩年的使用周期之中，管道并沒有出現什么大問題，但是管道內壁出現了一定的腐蝕現象，究其原因應該是鐵碳材料的鋼管內壁沒有做防腐蝕處理，從而被含油廢水給腐蝕了一小部分，但是隨著使用周期的加長，腐蝕現象會變得越來越嚴重，因此在后期的管道內壁處理時應當增加防腐處理工藝。

含鹽廢水系統的管道材料為鋼骨架聚乙烯管，聚乙烯具有很強的耐腐蝕性，在這種含堿、酸鹽的廢水中具有很強的適應性。在實際使用過程中，管道也沒有出現異常。但是在設計的過程中，應當注意含鹽廢水水溫的影響，溫度不得超過管道材料的耐受值，否則將會使管道材料特性變化，甚至出現爆管的危險。

生活污水系統的管道材料為高密度聚乙烯（HDPE）雙壁波紋管，在為期兩年的使用過程中，也并未出現很大的問題。同樣需要注意的是，高密度聚乙烯（HDPE）雙壁波紋管的溫度耐受值在40℃左右，輸送污水的水溫應該小于該值，否則也會對管道造成損害。

清凈廢水系統的管道材料為高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管。實驗過程中，出現了管道局部開裂的現象，尤其是在直徑超過800mm的大管道上，這種現象的出現是會導致廢水泄露的發生，需要重新進行處理。高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管的剛性不足是導致開裂現象發生的原因之一，需要更換剛性更高的材料。

回用水系統的管道材料與含鹽廢水系統使用的材料一致，都是鋼骨架聚乙烯管，這部分的廢水腐蝕性小、溫度低，因此系統整體運行狀況良好，沒有出現任何異常現象。

總的來說，石油化工企業排水管道使用效果驗證實驗暴露了一些問題，如含油廢水無縫鋼管管道內壁的防腐處理問題、含鹽廢水鋼骨架聚乙烯管受高溫出現局部爆管現象的問題等。所以，在石油化工企業排水管道的材質選用過程中，應當充分考慮可能存在的極端現象，如超出管道材料能夠承受的溫度和壓力范圍。同時，在大口徑的管道施工安裝時，需要保證管道的剛度滿足要求，不能出現開裂等現象。綜上而言，管道材質設計時，需要綜合考慮廢水介質的成分、腐蝕性、溫度和壓力，管道材料的剛度、耐腐蝕性和埋深等多方面的因素。

5 石油化工企業排水管道設計建議

根據石油化工企業排水系統的多次驗證實驗，總結石化行業管道系統的特點，提出排水管道設計的一些建設性建議，主要包含以下幾項：

（1）含油廢水中含油可燃氣體和可燃液體，輸送過程中可能會出現起火爆炸的現象，這類廢水的輸送考慮的首要因素便是安全性。因此，含油廢水的排水管道嚴禁使用塑料材質的管道，因為塑料材料具有可燃性，一旦發生廢水著火，火勢會沿著管道進行擴大蔓延，造成不可估計的后果。這類管道的材質建議使用無縫鋼管，通過焊接或者法蘭進行連接。

（2）塑料管道的使用應當注意有機溶劑的腐蝕作用，因此塑料管道不能用來輸送含有各種有機溶劑的廢水，否則可能會出現管道腐蝕的現象，造成有機溶劑廢水泄露，這將可能導致周圍地下水的污染，后果十分嚴重。通常這類廢水的輸送管道材質是采用不銹鋼復合管或者涂塑鋼管，同時還要進行防漏防滲透處理。

（3）對于不含有油、鹽等腐蝕性介質的廢水，可以采用鋼骨架塑料管道或者混凝土管道。這類廢水沒有腐蝕性，通常是清凈廢水、雨水、達標廢水、回用水等，因此管道材料的選擇上可以考慮一定的經濟性，以節約成本。

（4）對于管道直徑較大的管道，通常管徑大于700mm時，應當選用鋼筋混凝土管道或者玻璃管，同時還要注重管道的支撐點設計，通常采用架空鋪設或者埋土鋪設。

6 結語

石油化工企業排水管道設計的考慮因素很多，管道材質的選擇需要針對各類不同的廢水特性進行單獨考慮，由于目前缺乏相關的規范，能借鑒的工程案例也較少，因此對于工程設計人員來說是比較大的挑戰。本文提出的石油化工企業排水系統管道材質的選擇，也是基于實驗所得出的相關經驗，還需要進行實際的考證，該領域的相關研究也需要更加努力地鉆研。

[1]胡子斌，李真茹.UPVC排水管安裝中存在的問題[J].工業用水與廢水，2000，31(5):38-39.

[2]原芝泉，揚洪東，張敏玲，等.鋼塑復合管及其應用[J].工業用水與廢水，2002,33(6):49-50.

[3]陳應新.石油化工企業給水排水管道工程的設計總結[J].化工設計，2000,10(1):38-39.

[4]陳龍飛.給排水工程的管材選用[J].遼寧化工，2010,1(1): 78-79.