管輸工藝

管道輸送是通過管道系統將液體或氣體的長距離輸送。 2014年的最新數據顯示，全球120個國家的管道總量略低於2,175,000英里（3,500,000公里）。美國有65%，俄羅斯有8%，加拿大有3%，因此75%的管道都在這三個國家。

基本介紹

• 中文名：管輸工藝
• 外文名：Pipeline transport
• 本質：將液體或氣體的長距離輸送

簡介

Pipeline和Gas Journal的全球調查數據表明，118,623英里（190,905公里）的管道正在規劃和建設中。其中，88,976英里（143,193公里）代表規劃和設計階段的項目; 29,647英里（47,712公里）反映了不同施工階段的管道。液體和氣體通過管道輸送，任何化學穩定的物質都可以通過管道輸送。管道存在用於運輸原油和精鍊石油，燃料（如石油，天然氣和生物燃料）以及其他流體，包括污水，泥漿，水，啤酒，熱水或蒸汽，用於較短距離。當管道需要在山上移動時，或者由於考慮到蒸發，污染或環境影響而導致運河或渠道選擇不當時，管道可用於長距離輸送飲用水或灌溉用水。

輸油管道由鋼管或塑膠管制成，通常埋在地下。油沿著管道通過泵站移動通過管道。天然氣（和類似的氣體燃料）輕微加壓成稱為天然氣液體（NGL）的液體。天然氣管道由碳鋼製成。氫氣管道輸送是通過管道輸送氫氣。輸送易燃或爆炸性材料（如天然氣或石油）的管道存在特殊的安全問題，並且發生了各種事故。管道可能成為盜竊，破壞，破壞甚至恐怖攻擊的目標。在戰爭中，管道通常是軍事攻擊的目標。

石油和天然氣

還不確定第一條原油管道何時建成。[3]管道運輸發展的信譽受到爭議，[引證需要]與19世紀末弗拉基米爾舒霍夫和Branobel公司的競爭要求，以及首先建造2英寸（51毫米）鍛鐵管道的石油運輸協會在19世紀60年代，從賓夕法尼亞州的一個油田到油溪的火車站，長達6英里（9.7公里）的軌道。管道通常是在陸地上運輸大量石油，成品油或天然氣的最經濟的方式。

天然氣（和類似的氣體燃料）被輕微加壓成液體，稱為天然氣液體（NGL）。小型NGL加工設施可以位於油田中，因此丁烷和丙烷液體在125磅/平方英寸（860 kPa）的輕微壓力下，可以通過鐵路，卡車或管道運輸。丙烷可以用作油田中的燃料，以加熱油田中使用的石油鑽井工人或設備和卡車所使用的各種設施。 EG：丙烷將在輕壓，100 psi的壓力下從氣體轉化為液體，根據溫度提供或取出，並在零售站以低於125 psi（860 kPa）的速度泵入汽車和卡車。管道和軌道車使用的壓力是壓力的兩倍，以250 psi（1,700 kPa）的速度泵送。

由於成千上萬的天然氣加工廠位於油田內或油田附近，因此將丙烷運往市場的距離要短得多。北達科他州，蒙大拿州，曼尼托巴省和薩斯喀徹溫省天然氣田的許多巴肯盆地石油公司將該油田的NGL分開，允許鑽井商將丙烷直接出售給小批發商，從而消除了煉油廠對丙烷或丁烷產品和價格的大規模控制。

最近在北美開始運營的主要管道是TransCanada天然氣管線，向北穿越尼亞加拉地區，與來自賓夕法尼亞州的Marcellus頁岩氣和其他與甲烷或天然氣源相連的橋樑進入加拿大安大略省。 2012年秋季，供應安大略省所有天然氣的16%。

這種新的美國天然氣取代了原先從加拿大西部阿爾伯塔省和曼尼托巴省運往安大略省的天然氣，因此從氣源到消費者的距離明顯縮短，從而放棄了政府監管的管道運輸費用。與鐵路運輸相比，管道單位成本更低，容量更高。出於多種原因，管道優於卡車運輸。已完成的管道上的就業僅占卡車運輸行業的1%。

為了避免延誤和美國政府的監管，北達科他州的許多小型，中型和大型石油生產商決定在加拿大北部運輸一條輸油管道，以便從西向東與加拿大石油管道運輸石油進行會面。這使得Bakken盆地和Three Forks石油生產商能夠獲得更高的石油協定價格，因為它們不僅限於美國的一個批發市場。北達科他州北威爾斯頓最大的油田距離加拿大 - 美國邊境和馬尼托巴僅約85英里或137公里。共同基金和合資企業是新的石油和天然氣管道的重要投資者。在2012年秋季，美國開始向歐洲出口丙烷，即LPG，因為批發價格遠高於北美。此外，正在從北達科他州到伊利諾州建造一條管道，通常稱為Dakota Access Pipeline。

隨著越來越多的北美管道建成，美國三個沿海地區的液化天然氣，丙烷，丁烷和其他天然氣產品的出口量將進一步增加。為了提供見解，北達科他州巴肯地區的石油產量從2007年到2015年增長了600%。北達科他州的石油公司正在通過油罐車運輸大量的石油，因為他們可以將石油引導到市場，提供最優惠的價格，而軌道車可以用來避免擁擠的石油管道將油輸送到不同的管道中。為了更快地將石油推向市場，或者為了不那么繁忙的煉油廠。但是，管道提供了更便宜的運輸方式。

加拿大的Enbridge正在申請撤銷從東到西（9號線）的石油管道，並將其擴建並用它向東運送加拿大西部的瀝青油。從每天250,000桶當量的管道，它將擴大到每天100萬至130萬桶。到2014年初，它將把西部石油運往安大略省，密西根州，俄亥俄州，賓夕法尼亞州，魁北克省和紐約州的煉油廠。新不倫瑞克省還將對這些加拿大西部原油進行精煉，並從其深水油ULCC向歐洲出口一些原油和成品油。裝貨港。

雖然管道可以在海底建造，但該過程在經濟和技術上要求很高，因此海上的大部分石油都是由油輪運輸的。同樣，以LNG的形式運輸天然氣通常更經濟可行，但LNG和管道之間的盈虧平衡點將取決於天然氣的體積及其行進的距離。

Enbridge Sandpiper管道建議將有價值的石油從北達科他州西部轉移到明尼蘇達州西北部。管道直徑為24-30英寸。它每天將攜帶超過30萬桶石油，波動性為32.

市場

在2008年經濟衰退之前，石油和天然氣管道建設的市場規模經歷了巨大的增長。在2009年步履蹣跚之後，隨著能源產量的增長，對管道擴建和更新的需求隨後增加。到2012年，將近32,000英里的北美管道正在規劃或正在建設中。當管道受到限制時，額外的管道產品運輸選擇可包括使用減阻劑，或通過卡車或鐵路運輸產品。

建設和運營

輸油管道由鋼管或塑膠管制成，內徑通常為4至48英寸（100至1,220毫米）。大多數管道通常埋在約3至6英尺（0.91至1.83米）的深度。為了保護管道免受衝擊，磨損和腐蝕，使用了多種方法。這些可包括木材包膠（木板條），混凝土塗料，岩石，高密度聚乙烯，進口沙墊和填充機。

原油含有不同量的石蠟，在較冷的氣候中，蠟可能在管道內發生積聚。這些管道通常使用清管器進行檢查和清潔，使用稱為“豬”的設備對管道進行各種維護操作。這些設備也被稱為“刮刀”或“Go-devils”。 “智慧型豬”（也稱為“智慧型豬”）用於檢測管道中的異常情況，如凹陷，腐蝕，開裂或其他機械損傷引起的金屬損失。這些裝置從豬發射器站發射並穿過管道，在下游的任何其他站點接收，清潔蠟沉積物和可能已累積在管線內的材料或檢查和記錄管線狀況。

對於天然氣，管道由碳鋼製成，直徑從2到60英寸（51到1,524毫米）不等，具體取決於管道的類型。氣體由壓縮機站加壓，除非與管理機構要求的硫醇氣味混合，否則無氣味。

氨

高毒性氨在理論上是通過長距離管道運輸的最危險物質。然而，氨運輸線上的事件並不常見 - 與工業氨加工設備不同。一條主要的氨管道是 烏克蘭Transammiak線路連線俄羅斯的TogliattiAzot設施和出口的黑海港口敖德薩。

酒精燃料

管道已被用於巴西的乙醇運輸，巴西和美國也有幾個乙醇管道項目。與管道輸送乙醇有關的主要問題是其腐蝕性和吸收管道中的水和雜質的傾向，這不是石油和天然氣的問題。數量不足和成本效益是限制乙醇管道建設的其他考慮因素。

煤和礦石

泥漿管道有時用於從礦井運輸煤或礦石。待輸送的物料在引入管道之前與水緊密混合;在遠端，材料必須乾燥。一個例子是一條525公里（326英里）的泥漿管道，計畫將鐵礦石從Minas-Rio礦（每年生產2650萬噸）運輸到巴西的Açu港。一個現有的例子是位於澳大利亞塔斯馬尼亞的85公里（53英里）Savage River Slurry管道，可能是世界上第一條建於1967年的管道。它包括一個366米（1,201英尺）的橋樑跨度167米（548英尺） ）在薩維奇河上方。

氫

主條目：氫氣管道運輸

氫氣管道輸送是通過管道輸送氫氣作為氫氣基礎設施的一部分。氫氣管道輸送用於連線氫氣生產或氫氣輸送點與需求點，運輸成本與CNG相似，該技術得到證實。大多數氫氣是在工業生產設施每50到100英里（160公里）的需求地點生產的。1938年萊茵 - 魯爾240公里（150英里）的氫氣管道仍在運行。[22]截至2004年，美國有900英里（1,400公里）的低壓氫氣管道，歐洲有930英里（1,500公里）。

發展和規劃

在建造管道時，建設項目不僅包括鋪設管道和建造泵/壓縮機站的土木工程工作，還必須涵蓋與支持遠程操作的現場設備的安裝相關的所有工作。

管道沿著所謂的“通行權”路由。管道通常使用以下階段開發和建造：

開放季節以確定市場興趣：潛在客戶有機會註冊新管道的部分容量權利。

路線（路權）選擇

管道設計：管道項目可採取多種形式，包括建造新管道，將現有管道從一種燃料類型轉換為另一種燃料類型，或改進當前管道路線上的設施。

獲得批准：一旦設計完成並且第一個管道客戶購買了他們的容量份額，該項目必須得到相關監管機構的批准。

調查路線

清除路線

挖溝 - 主要道路和過境點（道路，鐵路，其他管道等）

安裝管道

安裝閥門，交叉路口等

覆蓋管道和溝槽

測試：一旦施工完成，新管道將進行測試以確保其結構完整性。這些可能包括水壓試驗和線路包裝。[38]

俄羅斯有“管道部隊”作為後勤服務的一部分，他們接受過培訓，可以建造和修理管道。俄羅斯是擁有管道部隊的國家。

危害

因為稀釋劑的溶劑部分通常包含揮發性芳族化合物如石腦油和苯，所以可以預期合理快速的載體蒸發可以跟隨地上溢出 - 表面上能夠通過僅留下遷移緩慢的粘性殘餘物來及時干預。儘量減少石油化學蒸汽暴露的有效方案已經確立，並且從管道溢出的石油不太可能到達含水層，除非採用另一種載體（例如一系列暴雨）進行不完全修復。

將苯和其他揮發性有機化合物（統稱為BTEX）引入地下環境會加劇管道泄漏帶來的威脅。特別是如果隨後下雨，管道破裂將導致BTEX溶解和苯在水中的平衡，然後將混合物滲透到含水層中。苯可導致許多健康問題，並且對於飲用水，EPA最大污染物水平（MCL）設定為5μg/ L是致癌的。儘管尚未對其進行充分研究，但單一苯暴露事件與急性致癌作用有關。此外，家畜（主要是牛）接觸苯已被證明會引起許多健康問題，例如神經毒性，胎兒受損和致命中毒。

可以直接檢查地上管道的整個表面是否存在材料破壞。匯集的石油是明確的，容易被發現，並指出所需修理的位置。由於遠程檢測的有效性受到監測設備成本，感測器之間的差距以及需要解釋的數據的限制，埋地管道中的小泄漏有時會被檢測不到。

管道開發人員並不總是優先考慮有效的泄漏監控。埋地管道減少投訴。它們在環境溫度下與極端絕緣，它們不受紫外線的影響，並且它們較少暴露於光降解。埋地管道與空中碎片，電風暴，龍捲風，颶風，冰雹和酸雨相隔離。它們受到保護，不受築巢鳥類，車轍哺乳動物和流浪糞便的影響。埋地管道不易受到事故損壞（例如汽車碰撞）的影響，並且不易受到破壞者，破壞者和恐怖分子的侵害。