pvc和eva有什么區(qū)別
很多人一定聽說過pvc，但是糊里糊涂的并不清楚它到底是個(gè)什么。其實(shí)pvc就是一種在生活中用途廣泛的材料，幾乎每個(gè)人都用到過用pvc制成的東西。然而現(xiàn)實(shí)中卻很少有人真的搞清楚了pvc是什么意思，那就跟著專業(yè)人士來了解了解真正的pvc是什么意思呢。
pvc
pvc是英文polyvinylchloride的簡稱，中文學(xué)名也就是聚氯乙烯。采用非結(jié)晶性材料作為原材料，在抗氧化，抗強(qiáng)酸以及抗還原上都有著超高的性能。聚氯乙烯還具有高強(qiáng)度和優(yōu)秀的穩(wěn)定性，并且不易燃，能夠抵抗氣候變化帶來的腐蝕侵害等現(xiàn)象。是非常好的材料，因其安全性高，所以在生活中隨處可見。
與此同時(shí)，pvc作為全球產(chǎn)量巨大的塑料產(chǎn)品，分為軟硬兩種pvc類型，分別為不同的使用場合提供了不同的選擇。其中軟pvc通常被當(dāng)做地板以及天花板的表層材料使用，而硬pvc材料則更多地被運(yùn)用在瓦楞板，門窗結(jié)構(gòu)，各種化學(xué)工業(yè)制造中。并且pvc材料還具有可改變性，通過加入不同的添加劑，能夠改變pvc的物理性能已經(jīng)其力學(xué)性能，能夠應(yīng)對不同的使用場合。例如上文提到過的軟硬兩種pvc，甚至還能制成透明材料以供特殊需求。
特性
pvc材料不僅具有耐腐蝕，不易燃，絕緣，抗氧化等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)樗目稍偌庸ひ约爸谱鞒杀镜土忍攸c(diǎn)，使得pvc在材料市場上始終保持著居高不下的銷量。這同時(shí)也要?dú)w功于它廣泛的用途以及親民的價(jià)格。多種功能并沒有讓它身價(jià)上漲，反而一直以便宜的價(jià)格霸占著材料市場的一塊地。目前我國在pvc材料的改進(jìn)以及設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。從以前的需要從國外進(jìn)口特殊pvc材料到如今已經(jīng)可以用我們自主研發(fā)生產(chǎn)的pvc來代替進(jìn)口，并且以及開始向國外出口產(chǎn)品。
主要危害
聚氯乙烯也是經(jīng)常使用的一種塑料，它是由聚氯乙烯樹脂、增塑劑和防老劑組成的樹脂，本身并無毒性。但所添加的增塑劑、防老劑等主要輔料有毒性，日用聚氯乙烯塑料中的增塑劑，主要使用對苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯等，這些化學(xué)品都有毒性，聚氯乙烯的防老劑硬脂酸鉛鹽也是有毒的。含鉛鹽防老劑的聚氯乙烯(pvc)制品和乙醇、乙醚及其他溶劑接觸會析出鉛。含鉛鹽的聚氯乙烯用作食品包裝與油條、炸糕、炸魚、熟肉類制品、蛋糕點(diǎn)心類食品相遇，就會使鉛分子擴(kuò)散到油脂中去，所以不能使用聚氯乙烯塑料袋盛裝食品，尤其不能盛裝含油類的食品。另外，聚氯乙烯塑料制品在較高溫度下，如50℃左右就會慢慢地分解出氯化氫氣體，這種氣體對人體有害，因此聚氯乙烯制品不宜作為食品的包裝物。
由于一次性醫(yī)療器械產(chǎn)品大多采用醫(yī)用級聚氯乙烯(pvc)或聚碳酸酯(pc)，而pvc加工過程中的熱分解物對鋼材有較強(qiáng)的腐蝕性，pc則硬度高，粘性大，因而對塑化部分的零部件材質(zhì)要求必須是能抗腐蝕、抗磨損而且有較高的拋光性能。大多數(shù)醫(yī)用注塑機(jī)采用機(jī)筒螺桿鍍硬鉻的辦法或者采用不銹鋼為材料制作機(jī)簡螺桿以達(dá)到上述特殊要求。另外，為了防止pvc加工過程中熱分解產(chǎn)生氣體，要求對動(dòng)定模板表面進(jìn)行鍍鋁處理，而且對外圍板金也進(jìn)行鍍鋁處理或者采用不銹鋼板制作板金，板金拼縫采用無毒硅膠進(jìn)行密封，以防塑料加工過程中產(chǎn)生的氣體跑到外面(塑料加工過程中產(chǎn)生的氣體可通過專用設(shè)備進(jìn)行集中收集再經(jīng)過凈化處理方可排入大氣中)。
pvc是二惡英的主要來源。二惡英(tcdd)，二氧(雜)芑家族中最致命的物質(zhì)，是一種眾所周知的致癌物質(zhì)和荷爾蒙分解者及一種有毒的化合物，對人和動(dòng)物有著很大的危害。當(dāng)pvc生產(chǎn)、回收和在焚燒爐中毀棄時(shí)，或者pvc的產(chǎn)品在意外燃燒時(shí)如垃圾掩埋時(shí)，就會產(chǎn)生二惡英。
在有大量需求的情況下，就容易出現(xiàn)魚龍混雜，質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)象。尤其是在普通用戶自己購買pvc材料的時(shí)候，往往容易被小店家的黑心老板忽悠。劣質(zhì)的pvc材料在耐磨性，抗污染上的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上質(zhì)量好的pvc材料。用劣質(zhì)的pvc制成的產(chǎn)品不僅功能性欠佳，并且使用壽命也非常的短。因此大家在自行購買pvc材料時(shí)請一定要到相關(guān)的專賣店內(nèi)進(jìn)行選購。以上就是有關(guān)pvc是什么意思的內(nèi)容，希望能對大家有所幫助！
石油行業(yè)發(fā)展前景
全球的石油化工工業(yè)產(chǎn)品銷售額可達(dá)每年2．9萬億美元，遠(yuǎn)高于全球市場上的石油銷售額，而且雖然需求量高度集中在成熟的市場，但在新興經(jīng)濟(jì)體中也得到了強(qiáng)勁的增長，石油化工市場已真正實(shí)現(xiàn)了全球化（非洲的情況可能是個(gè)例外，那里的需求量僅僅占全球需求量的3％）。石油化工產(chǎn)品已成為工業(yè)與人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙偾覠o法替代的組成部分，直接產(chǎn)品有塑料包裝袋、農(nóng)用化學(xué)品、涂料，這些產(chǎn)品占化工產(chǎn)品總量的80％以上。一些尚未被人們熟悉的產(chǎn)品有飛機(jī)制造（10％）、房屋用品（20％）、制藥設(shè)備（30％）?；ぎa(chǎn)品的用途日益廣泛是新興經(jīng)濟(jì)體的關(guān)鍵因素，從基礎(chǔ)建設(shè)到工業(yè)包裝、消費(fèi)者產(chǎn)品領(lǐng)域都得到了發(fā)展。乙烯本身的直接應(yīng)用并不多（如在西班牙，人們將乙烯用于西紅柿的催熟，但應(yīng)用得并不廣泛）。同樣，乙烯也有許多衍生物，如塑料（聚乙烯、聚氯乙烯）和纖維（聚對苯二酸鹽和聚醋）。在美國，約70％的終端利用是非耐用產(chǎn)品，包括管材、汽車部件和電器部件。許多廣泛的用途都集中在基本經(jīng)濟(jì)活動(dòng)上，如包裝業(yè)與建筑業(yè)。石油化工工業(yè)與gdp之間有著非常密切的關(guān)系。
不同的產(chǎn)品與區(qū)域之間的gdp變化主要取決于它們的成熟程度。正如我們所看到的那樣，在中國與東南亞所出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)高速增長已經(jīng)導(dǎo)致亞洲（日本除外）乙烯的需求量增長率高達(dá)75％，世界其他地區(qū)的增長率則僅為3．2％。隨著gdp構(gòu)成的多重性，這種增加可以擴(kuò)大在整體經(jīng)濟(jì)增長中這些變化的影響程度，進(jìn)而導(dǎo)致庫存物資的大規(guī)模流通，對于可儲存的下游產(chǎn)品來說，這種特征更加突出。暫時(shí)的短缺對價(jià)格的影響更大，涉及消費(fèi)者與儲備供應(yīng)兩個(gè)方面，由于較高的利潤會刺激較高的工業(yè)發(fā)展，對此，生產(chǎn)與供應(yīng)就會表現(xiàn)出某些靈活性。然而，更難保證的就是那些潛在的需求中任何額外的增加而不是暫時(shí)的供給中斷，原因在于國際制裁與消費(fèi)主流中的長期交付期，以及新增的產(chǎn)能。
過多的利潤會促使過度投資，幾乎與此同時(shí)發(fā)生的是生產(chǎn)能力過剩與利潤的大幅度下跌。即使在過去的10年中出現(xiàn)了一些合并，乙烯工業(yè)依然保持著相對的分散性，對任何天然氣市場機(jī)遇的限制都會導(dǎo)致由減產(chǎn)引起的投資減少。由于高密度資本的投入與大量石油化工產(chǎn)品與市場的高度融合，獲利的生產(chǎn)者感到有必要繼續(xù)生產(chǎn)，即使他們已經(jīng)受到損失也在所不惜，因?yàn)樗麄円€(wěn)定價(jià)格，或者在出現(xiàn)一個(gè)循環(huán)的低迷時(shí)期，生產(chǎn)者也會努力保住自己的領(lǐng)先地位。石油化工工業(yè)的極速增長，曾經(jīng)發(fā)生在20世紀(jì)70年代的工業(yè)化國家中。對于當(dāng)代的石油化工工業(yè)來說，一個(gè)關(guān)鍵因素就是需求的增長與現(xiàn)有的生產(chǎn)能力之間的失衡，這與需求增長或生產(chǎn)的價(jià)格優(yōu)勢嚴(yán)重脫節(jié)有關(guān)。
20世紀(jì)80年代，美國的生產(chǎn)能力再次增加，開始開采大量便宜的天然氣，而歐洲人則致力于將石腦油作為滿足當(dāng)?shù)匦枨蟮淖畋阋速Y源。這兩種方式現(xiàn)已無人采納，新興的市場既可滿足需求也可供給充足的生產(chǎn)原料，這可以體現(xiàn)競爭優(yōu)勢。這種失衡的解決可能會使這些生產(chǎn)者感到痛苦，但卻可為那些善于把握的人們提供重要機(jī)遇。
影響需求、供給、利潤和價(jià)格的原因是什么？石油化工生產(chǎn)能力的新浪潮還有空間嗎？如果沒有，會有贏家嗎？或者僅剩輸家？正是它的重要性，使得乙烯工業(yè)顯得極其有效－－－－－－它是整個(gè)石油化工工業(yè)關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)力的標(biāo)志。碧水源 的mbr項(xiàng)目是什么意思
mbr又稱膜生物反應(yīng)器（membrane bio-reactor）,是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。膜的種類繁多,按分離機(jī)理進(jìn)行分類,有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類,有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無機(jī)膜) ;按膜的結(jié)構(gòu)型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。
一、 mbr 工藝的組成
膜- 生物反應(yīng)器主要由膜分離組件及生物反應(yīng)器兩部分組成。通常提到的膜 - 生物反應(yīng)器實(shí)際上是三類反應(yīng)器的總稱： ① 曝氣膜 - 生物反應(yīng)器(aeration membrane bioreactor, ambr) ； ② 萃取膜 - 生物反應(yīng)器（ extractivemembrane bioreactor, embr ）； ③ 固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器（ solid/liquid separationmembrane bioreactor, slsmbr, 簡稱 mbr ）。
二、曝氣膜 - 生物反應(yīng)器
曝氣膜 -生物反應(yīng)器最早見于 cote.p 等 1988年報(bào)道，采用透氣性致密膜（如硅橡膠膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)（ bubble point）情況下，可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。如圖 [1] 所示。
圖 [1]
三、萃取膜 - 生物反應(yīng)器
萃取膜 - 生物反應(yīng)器 又稱為 embr （extractive membrane bioreactor）。因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會造成大氣污染。為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者 livingston研究開發(fā)了 emb 。其工藝流程見圖 2。廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內(nèi)流動(dòng)，而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如 hrt 和 srt 可分別控制在最優(yōu)的范圍，維持最大的污染物降解速率。
四、固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器
固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類膜 -生物反應(yīng)器，是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/l左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間（ hrt ）與污泥齡（ srt）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的 25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。針對上述問題， mbr將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌 (特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時(shí)，通過降低 f/m比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。
五、 mbr 工藝類型
以下討論的均為固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器。 根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的組合方式，可將 膜 - 生物反應(yīng)器 分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類型。分置式和一體式的 mbr 請參見圖 3 。
分置式膜 - 生物反應(yīng)器把膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置，如圖 3所示。生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統(tǒng)處理水；固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。分置式膜 -生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，易于膜的清洗、更換及增設(shè)；而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環(huán)泵提供較高的膜面錯(cuò)流流速，水流循環(huán)量大、動(dòng)力費(fèi)用高 (yamamoto, 1989)，并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象 ( brockmann and seyfried, 1997 ) 。
一體式膜 - 生物反應(yīng)器是把膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部，如圖 4 所示。進(jìn)水進(jìn)入膜 -生物反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由膜過濾出水。這種形式的膜 -生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，并且靠抽吸出水，能耗相對較低；占地較分置式更為緊湊，近年來在水處理領(lǐng)域受到了特別關(guān)注。但是一般膜通量相對較低，容易發(fā)生膜污染，膜污染后不容易清洗和更換。
復(fù)合式膜 - 生物反應(yīng)器在形式上也屬于一體式膜 - 生物反應(yīng)器，所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜 - 生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀，如圖 5 所示：
mbr 工藝的特點(diǎn)
與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比， mbr 具有以下主要特點(diǎn)：
一、出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定
由于膜的高效分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈， 懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除 ，出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（ cj25.1-89 ），可以直接作為非飲用市政雜用水進(jìn)行回用。
同時(shí)，膜分離也使 微生物被完全被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)， 使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器對進(jìn)水負(fù)荷（水質(zhì)及水量）的各種變化具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)。
二、剩余污泥產(chǎn)量少
該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量低（理論上可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放），降低了污泥處理費(fèi)用。
三、占地面積小，不受設(shè)置場合限制
生物反應(yīng)器內(nèi)能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負(fù)荷高，占地面積大大節(jié)??； 該工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積省，不受設(shè)置場所限制，適合于任何場合，可做成地面式、半地下式和地下式。
四、可去除氨氮及難降解有機(jī)物
由于微生物被完全截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細(xì)菌的截留生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時(shí)，可增長一些難降解的有機(jī)物在系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間，有利于難降解有機(jī)物降解效率的提高。
五、操作管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制
該工藝實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間（ hrt ）與污泥停留時(shí)間（ srt ）的完全分離，運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定，是污水處理中容易實(shí)現(xiàn)裝備化的新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制，從而使操作管理更為方便。
六、易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造
該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級污水處理廠出水深度處理（從而實(shí)現(xiàn)城市污水的大量回用）等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
膜 - 生物反應(yīng)器也存在一些不足。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
o 膜造價(jià)高，使膜 - 生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝；
o 膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來不便；
o 能耗高：首先 mbr 泥水分離過程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力，其次是 mbr 池中 mlss 濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強(qiáng)度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成 mbr 的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高。
mbr 工藝用膜
膜可以由很多種材料制備，可以是液相、固相甚至是氣相的。目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固相膜。根據(jù)孔徑不同可分為：微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜；根據(jù)材料不同，可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜，無機(jī)膜主要是微濾級別膜。膜可以是均質(zhì)或非均質(zhì)的，可以是荷電的或電中性的。廣泛用于廢水處理的膜主要是由有機(jī)高分子材料制備的固相非對稱膜。
膜的分類如圖所示：
一、 mbr 膜材質(zhì)
1、高分子有機(jī)膜材料： 聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
有機(jī)膜成本相對較低，造價(jià)便宜，膜的制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應(yīng)用廣泛，但運(yùn)行過程易污染、強(qiáng)度低、使用壽命短。
2、無機(jī)膜 ：是固態(tài)膜的一種，是由無機(jī)材料，如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無機(jī)高分子材料等制成的半透膜。
目前在 mbr 中使用的無機(jī)膜多為陶瓷膜，優(yōu)點(diǎn)是：它可以在 ph ＝ 0~14 、壓力 p<10mpa 、溫度 10mm; 毛細(xì)管式－ 0.5~10.0mm ；中空纖維式 。
表：各種膜組件特性
名稱/項(xiàng)目 中空纖維式 毛細(xì)管式 螺旋卷式 平板式 圓管式
價(jià)格（元 /m 3 ） 40~150 150~800 250~800 800~2500 400~1500
沖填密度 高 中 中 低 低
清洗 難 易 中 易 易
壓力降 高 中 中 中 低
可否高壓操作 可 否 可 較難 較難
膜形式限制 有 有 無 無 無
mbr 工藝中常用的膜組件形式有：板框式、圓管式、中空纖維式。
板框式：
是 mbr 工藝最早應(yīng)用的一種膜組件形式，外形類似于普通的板框式壓濾機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是：制造組裝簡單，操作方便，易于維護(hù)、清洗、更換。缺點(diǎn)是：密封較復(fù)雜，壓力損失大，裝填密度小。
圓管式：
是由膜和膜的支撐體構(gòu)成，有內(nèi)壓型和外壓型兩種運(yùn)行方式。實(shí)際中多采用內(nèi)壓型，即進(jìn)水從管內(nèi)流入，滲透液從管外流出。膜直徑在 6~24mm 之間。圓管式膜優(yōu)點(diǎn)是：料液可以控制湍流流動(dòng)，不易堵塞，易清洗，壓力損失小。缺點(diǎn)是：裝填密度小。
中空纖維式：
組裝形式如下圖所示：
[ 圖 ]
外徑一般為 40 ～ 250 μm ，內(nèi)徑為 25 ～ 42μm 。優(yōu)點(diǎn)是：耐壓強(qiáng)度高，不易變形。在 mbr中，常把組件直接放入反應(yīng)器中，不需耐壓容器，構(gòu)成浸沒式膜 -生物反應(yīng)器。一般為外壓式膜組件。優(yōu)點(diǎn)是：裝填密度高；造價(jià)相對較低；壽命較長，可以采用物化性能穩(wěn)定，透水率低的尼龍中空纖維膜；膜耐壓性能好，不需支撐材料。缺點(diǎn)是：對堵塞敏感，污染和濃差極化對膜的分離性能有很大影響。
mbr 膜組件設(shè)計(jì)的一般要求：
o 對膜提供足夠的機(jī)械支撐，流道通暢，沒有流動(dòng)死角和靜水區(qū)；
o 能耗較低，盡量減少濃差極化，提高分離效率，減輕膜污染；
o 盡可能高的裝填密度，安裝，清洗、更換方便；
o 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
膜組件的選用要綜合考慮其成本，裝填密度、應(yīng)用場合、系統(tǒng)流程、膜污染及清洗、使用壽命等。
mbr 的應(yīng)用領(lǐng)域
進(jìn)入 90 年代中后期，膜 - 生物反應(yīng)器在國外已進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。加拿大 zenon 公司首先推出了超濾管式膜 -生物反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于城市污水處理。為了節(jié)約能耗，該公司又開發(fā)了浸入式中空纖維膜組件，其開發(fā)出的膜 -生物反應(yīng)器已應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)地方，規(guī)模從 380m 3 /d 至 7600m 3 /d。日本三菱人造絲公司也是世界上浸入式中空纖維膜的知名提供商，其在 mbr 的應(yīng)用方面也積累了多年的經(jīng)驗(yàn)，在日本以及其他國家建有多項(xiàng)實(shí)際 mbr工程。日本 kubota 公司是另一個(gè)在膜 -生物反應(yīng)器實(shí)際應(yīng)用中具有競爭力的公司，它所生產(chǎn)的板式膜具有流通量大、耐污染和工藝簡單等特點(diǎn)。國內(nèi)一些研究者及企業(yè)也在 mbr實(shí)用化方面進(jìn)行著嘗試。
現(xiàn)在，膜 - 生物反應(yīng)器已應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
一、 城市污水處理及建筑中水回用
1967年第一個(gè)采用 mbr 工藝的廢水處理廠由美國的 dorr-oliver 公司建成，這個(gè)處理廠處理 14m 3 /d 廢水。 1977年，一套污水回用系統(tǒng)在日本的一幢高層建筑中得到實(shí)際應(yīng)用。 1980 年，日本建成了兩座處理能力分別為 10m 3 /d 和 50m 3 /d的 mbr 處理廠。 90 年代中期，日本就有 39 座這樣的廠在運(yùn)行，最大處理能力可達(dá) 500m 3 /d ，并且有 100 多處的高樓采用mbr 將污水處理后回用于中水道。 1997 年，英國 wessex 公司在英國 porlock 建立了當(dāng)時(shí)世界上最大的 mbr系統(tǒng)，日處理量達(dá) 2 ， 000 m 3 ， 1999 年又在 dorset 的 swanage 建成了 13 ， 000m 3 /d 的mbr 工廠 [14] 。
1998 年 5 月，清華大學(xué)進(jìn)行的一體式膜 - 生物反應(yīng)器中試系統(tǒng)通過了國家鑒定。 2000年初，清華大學(xué)在北京市海淀鄉(xiāng)醫(yī)院建起了一套實(shí)用的 mbr 系統(tǒng)，用以處理醫(yī)院廢水，該工程于 2000 年 6 月建成并投入使用，目前運(yùn)轉(zhuǎn)正常。2000 年 9 月，天津大學(xué)楊造燕教授及其領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在天津新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)普辰大廈建成了一個(gè) mbr 示范工程，該系統(tǒng)日處理污水 25噸，處理后的污水全部用于衛(wèi)生間的沖洗及綠地澆灑，占地面積為 10 平方米，處理每噸污水的能耗為 0.7kw · h 。
二、. 工業(yè)廢水處理
90年代以來， mbr 的處理對象不斷拓寬，除中水回用、糞便污水處理以外， mbr在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用也得到了廣泛關(guān)注，如處理食品工業(yè)廢水、水產(chǎn)加工廢水、養(yǎng)殖廢水、化妝品生產(chǎn)廢水、染料廢水、石油化工廢水，均獲得了良好的處理效果。 90 年代初，美國在 ohio 建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業(yè)廢水的 mbr 系統(tǒng)，處理規(guī)模為 151m 3 /d，該系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷達(dá) 6.3kgcod/m 3 · d ， cod 去除率為 94%，絕大部分的油與油脂被降解。在荷蘭，一脂肪提取加工廠采用傳統(tǒng)的氧化溝污水處理技術(shù)處理其生產(chǎn)廢水，由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，結(jié)果導(dǎo)致污泥膨脹，污泥難以分離，最后采用 zenon 的膜組件代替沉淀池，運(yùn)行效果良好。
三、. 微污染飲用水凈化
隨著氮肥與殺蟲劑在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，飲用水也不同程度受到污染。 lyonnaisedeseaux 公司在 90 年代中期開發(fā)出同時(shí)具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的 mbr工藝， 1995 年該公司在法國的 douchy 建成了日產(chǎn)飲用水 400m 3 的工廠。出水中氮濃度低于 0.1mgno 2 /l，殺蟲劑濃度低于 0.02 μ g/l 。
四、. 糞便污水處理
糞便污水中有機(jī)物含量很高，傳統(tǒng)的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，固液分離不穩(wěn)定，影響了三級處理效果。 mbr 的出現(xiàn)很好地解決了這一問題，并且使糞便污水不經(jīng)稀釋而直接處理成為可能。
日本已開發(fā)出被稱之為 ns 系統(tǒng)的屎尿處理技術(shù)，最核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應(yīng)器組合的系統(tǒng)。 ns 系統(tǒng)于 1985年在日本琦玉縣越谷市建成，生產(chǎn)規(guī)模為 10kl/d ， 1989 年又先后在長崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設(shè)施。 ns 系統(tǒng)中的平板膜每組約0.4m 2 共幾十組并列安裝，做成能自動(dòng)打開的框架裝置，并能自動(dòng)沖洗。膜材料為截流分子量 20000 的聚砜超濾膜。反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度保持在15000~18000mg/l 范圍內(nèi)。到 1994 年，日本已有 1200 多套 mbr 系統(tǒng)用于處理 4000 多萬人的糞便污水。高凝高黏原油輸送技術(shù)
由于中國近海油田產(chǎn)出的原油多具有高凝固點(diǎn)、高黏度以及高含蠟特性，因此在渤海灣、北部灣和珠江口海域已開發(fā)的海上油田所鋪設(shè)的海底輸油管道，全部采用熱油輸送工藝和保溫管道結(jié)構(gòu)。
海底高凝、高黏原油管道輸送技術(shù)，是我國從海底管道工程起步階段就注意研究和引進(jìn)的。從20世紀(jì)80年代初期渤海的埕北、渤中28-1、到渤中34-2/4油田和南海北部灣潿10-3油田開發(fā)配套的海底輸油管道工程，都涉及如何解決好原油輸送技術(shù)的問題。我們結(jié)合油田原油特性，與日本和法國石油工程界合作，研究采用了安全可靠的工程對策，學(xué)習(xí)引進(jìn)了相關(guān)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理技術(shù)。隨后在渤海灣和北部灣自營開發(fā)的諸多油田開發(fā)工程中，設(shè)計(jì)、鋪設(shè)了眾多海底輸油管道，形成了我國一套完整的海底高凝、高黏原油管道輸送技術(shù)。通過大量工程實(shí)踐應(yīng)用和檢驗(yàn)，證明該技術(shù)是實(shí)用和可靠的。
一、輸送工藝
針對高凝、高黏原油的管道輸送，國內(nèi)外在油田及外輸管道工程上使用了各種減阻、降黏方法，諸如加化學(xué)藥劑、乳化降黏、水懸浮輸送以及黏彈性液膜等，進(jìn)行過大量研究和試驗(yàn)，但由于技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的種種原因，均未得到廣泛應(yīng)用。目前，最實(shí)用、最可靠的方法仍是采用加熱降黏防止凝固的輸送工藝。
對高凝原油，為防止原油在管道輸送過程中凝固，依靠加熱使管道中的原油溫度始終維持在凝固點(diǎn)以上。
對高黏原油，采用加熱降低黏度，滿足管道壓降需求和節(jié)約泵送能耗。當(dāng)然，在采用熱油輸送工藝的同時(shí)，一般都相應(yīng)采用保溫管道結(jié)構(gòu)。
（一）工藝模擬計(jì)算分析
海上油田開發(fā)工程涉及到的海底輸油管道，其輸送工藝模擬計(jì)算，一般要根據(jù)油田地質(zhì)開發(fā)提供的逐年產(chǎn)量預(yù)測（并考慮一定設(shè)計(jì)系數(shù)），計(jì)算不同情況（管徑、輸量、入口溫度等）下的壓降、溫降以及管道內(nèi)液體滯留量和一些必要的工藝參數(shù)。依此選擇最佳管徑，確定出不同情況下的工藝參數(shù)（不同生產(chǎn)年的輸送壓力、溫度等）。
近年來，原油管道輸送工藝模擬計(jì)算分析普遍采用計(jì)算機(jī)模擬程序進(jìn)行。中國海油從加拿大neotec公司引進(jìn)了pipeflow軟件，該軟件與流行的pipesim、pipephase等商業(yè)軟件類同，匯編了各種計(jì)算方法及一些修正系數(shù)、參考數(shù)據(jù)庫，供設(shè)計(jì)分析者選用。
（二）保溫材料的選擇和厚度確定
對采用熱油輸送工藝的海底管道，熱力計(jì)算是非常重要的環(huán)節(jié)，而其中管道傳熱系數(shù)k值又是管道熱力條件的綜合表現(xiàn)。k值除受管道結(jié)構(gòu)影響外，埋地的地溫條件、保溫材導(dǎo)熱系數(shù)和保溫材厚度是三大影響因素。
從計(jì)算分析結(jié)果看，由于地溫變化不大對k值影響不明顯，只是在低輸量時(shí)，要注意其對終溫的影響。
保溫材性質(zhì)和保溫層厚度是影響k值最關(guān)鍵的因素，也是影響管道終溫的關(guān)鍵因素。目前國內(nèi)選用的保溫材料與國外最常用的一樣，是采用聚氨酯泡沫塑料。這是一種有機(jī)聚合物泡沫，能形成開孔或閉孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)?。ā?.03w/m2·h．℃）、密度低（40～100kg/m3）和吸水率?。ā?%），且化學(xué)穩(wěn)定性好，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)成熟，價(jià)格相對便宜。從保溫效果考慮，當(dāng)然是保溫層厚度越大越好，但是，當(dāng)保溫層厚度達(dá)到一定值時(shí)，保溫效果的增加和厚度的增量不再呈線性增加的關(guān)系，而是增加十分平緩。特別是對海底管道，保溫層厚度增加意味著外管直徑增加，就長距離管道而言，外管增加一級管徑，鋼管用量和施工費(fèi)增加都是十分可觀的。因此，根據(jù)計(jì)算分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，認(rèn)為選用保溫層厚度為50mm是合理的。
（三）停輸和再啟動(dòng)計(jì)算分析
停輸和再啟動(dòng)計(jì)算分析是高凝、高黏原油海底管道工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，將直接關(guān)系到管輸作業(yè)的安全和可靠。
停輸后的溫降分析，視為最終確定管道安全時(shí)間。對于采用熱油輸送工藝的管道停輸后，隨著存油熱量散失，原油將從管壁向管中心凝固，凝層的加厚及凝結(jié)時(shí)釋放的潛熱將延緩全斷面凝固的過程。存油凝固時(shí)間取決于管道保溫條件、油品熱容、停輸時(shí)的溫度和斷面直徑。通常這些數(shù)值越大，全斷面凝固時(shí)間就越長。一般凝油層厚度在管道軸向是一個(gè)變化值，通常以管道終斷面凝油厚度作為安全停輸時(shí)間的控制值。
對于加熱輸送的高凝、高黏原油管道發(fā)生停輸，且預(yù)計(jì)在安全停輸時(shí)間內(nèi)時(shí)，不能恢復(fù)管道輸油，為保證管道安全，最有效的措施是在管內(nèi)存油開始凝固時(shí)，用水或低凝油將其置換。
停輸后的再啟動(dòng)分析，是考慮管道發(fā)生停輸后可能出現(xiàn)的最不利工況和環(huán)境條件，此時(shí)要恢復(fù)通油，需計(jì)算所需的再啟動(dòng)壓力和提出實(shí)現(xiàn)再啟動(dòng)要采取的措施以及增設(shè)必要的設(shè)備和設(shè)施。
通常，再啟動(dòng)壓力（p），用下式計(jì)算：
中國海洋石油高新技術(shù)與實(shí)踐
式中：p為再啟動(dòng)壓力（pa）;p。為管道出口壓力（pa）;di為管道內(nèi)徑（m）；τ為原油在停輸環(huán)境溫度下的屈服應(yīng)力（pa）;l為管道可能凝固的長度（m）。
（四）水化物和沖蝕的防止措施
海上油田開發(fā)工程涉及的輸油管道，是一種與陸上原油長輸管道和海上原油轉(zhuǎn)輸管道不同的管道，它是從井口平臺產(chǎn)出的原油氣水混輸至中心處理平臺或浮式生產(chǎn)貯油裝置的油田內(nèi)部集輸管道。該類海底管道輸送時(shí)伴有從井口采出的水和氣，屬于混輸管道，對這類油管道，也是采用加熱輸送工藝和保溫管道結(jié)構(gòu)。
做這類混輸油管道的工藝設(shè)計(jì)，除做凈化原油輸送管道通常要進(jìn)行的模擬計(jì)算分析外，還要增加段塞流分析和防止水化物和沖蝕產(chǎn)生的分析。
段塞流現(xiàn)象是油氣混輸過程中的一個(gè)重要問題。正常輸送過程中，如何判定是否出現(xiàn)嚴(yán)重的段塞流，以及如何確定段塞流長度，目前已經(jīng)有了通用的分析計(jì)算判斷方法。在清管作業(yè)過程中，由于管道內(nèi)存在一定的滯留液量，因此在清管器前將形成液體段塞流。在下游分離設(shè)備設(shè)計(jì)中必須考慮清管作業(yè)引起的段塞流影響，一般是設(shè)計(jì)一定的緩沖容量，使容器操作始終維持在正常液位與高液位報(bào)警線之間，確保生產(chǎn)正常。
水化物是影響海底混輸管道操作的一大隱患，特別是在以下三種工況下可能出現(xiàn)水化物，為此提出了防止形成水化物的措施：①低輸量狀況，為防止水化物生成，要求在輸送過程中，管道內(nèi)油氣溫度始終維持在水化物生成溫度以上。但在低輸量狀況下，溫降很快，根據(jù)水化物生成曲線判斷，可能會生成水化物。此時(shí)應(yīng)及時(shí)注入甲醇之類的防凍液（水化物抑制劑），以防止水化物生成；②停輸過程，在長期停輸狀態(tài)下，由于管道內(nèi)油氣溫度降到了環(huán)境溫度，且管內(nèi)壓力仍保持較高壓力狀態(tài)，所以可能生成水化物。此時(shí)，應(yīng)采取的措施，一是給管道卸壓，二是往管道內(nèi)注入水化物抑制劑；③重新啟動(dòng)，通常停輸后再啟動(dòng)，需要高于正常操作壓力的啟動(dòng)壓力，而這時(shí)溫度又往往很低，故很容易生成水化物。此時(shí)應(yīng)采取連續(xù)注入水化物抑制劑的做法，直到管道內(nèi)溫度達(dá)到正常操作溫度為止。
防止產(chǎn)生沖蝕是油氣混輸管道工藝設(shè)計(jì)不容忽視的問題。對多相混輸管道，若流速超過一定值時(shí)，液體中含有的固體顆粒會對管道內(nèi)壁形成一種強(qiáng)烈的沖刷腐蝕，特別是在急轉(zhuǎn)彎處如海底管道立管及膨脹彎處。因此設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算避免沖蝕的最大流速，其公式為：
中國海洋石油高新技術(shù)與實(shí)踐
式中：ve為沖蝕速度（ftlft=0.3048m。/s）；pm為在輸送狀態(tài)下，多相混合物的密度（磅1磅＝0.453592kg。/立方英尺l立方英尺＝20831685×10-2m3。）；c為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，連續(xù)運(yùn)行取100，非連續(xù)運(yùn)行取125。
沖蝕速度是混合物密度的函數(shù)，混合物密度越大，沖蝕速度越小，混合物密度越小則沖蝕速度越大。為保證在管道內(nèi)不產(chǎn)生沖蝕現(xiàn)象，應(yīng)控制管內(nèi)流體流速一定低于計(jì)算出的最低沖蝕速度。
（五）操作管理
對海底高凝、高黏原油管道特別要注意以下操作管理問題。
1．初始啟動(dòng)
初始投產(chǎn)運(yùn)營，一般采用以下作業(yè)步驟：①用熱水或熱柴油預(yù)熱管道，使管道建立起適應(yīng)投產(chǎn)作業(yè)的溫度場；②待測得出口溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，按要求開井投產(chǎn)。
2．停輸及再啟動(dòng)
停輸一般分應(yīng)急停輸和計(jì)劃停輸兩大類，停輸情況不同，再啟動(dòng)方式也不同。為確保管道停輸后的再啟動(dòng)，一般在井口平臺上設(shè)置高壓再啟動(dòng)泵。
a．對短期停輸，指管內(nèi)流體最低溫度在某個(gè)設(shè)計(jì)值（如原油凝固點(diǎn)）以上，可使井口油氣直接進(jìn)管道或用高壓泵啟動(dòng)。
b．對長期停輸，在停輸之前，應(yīng)啟動(dòng)高壓泵完成管內(nèi)流體置換作業(yè)。如果事先沒有準(zhǔn)備，屬于意外突然停輸，一旦停輸時(shí)間較長，管道內(nèi)降至環(huán)境溫度，原油析蠟并凝固。此時(shí)，要采用啟動(dòng)高壓泵，用柴油置換出原油，然后按初始啟動(dòng)步驟進(jìn)行。
3．清管
在正常生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況經(jīng)常進(jìn)行清管作業(yè)，清除管內(nèi)蠟沉積和滯留液體，以提高輸送效率和減小腐蝕。
4．化學(xué)劑注入
在正常輸送過程中，應(yīng)考慮注入以下化學(xué)劑：
防垢劑——防止管內(nèi)由于原油含水而結(jié)垢使輸量減少；
防蠟劑——防止原油中蠟?zāi)Y(jié)在管內(nèi)沉積；
防腐劑——可在管內(nèi)壁形成一層保護(hù)膜，使腐蝕液與管內(nèi)壁隔離，起到保護(hù)作用；
防凍劑——甲醇之類，為防止水化物生成。
二、保溫海底管道結(jié)構(gòu)
對采用熱油輸送工藝的海底高凝、高黏原油管道，為使沿程溫降減慢減小，最常見也是最實(shí)用的是將輸油鋼管做成保溫結(jié)構(gòu)。我們廣泛應(yīng)用了海底保溫管道結(jié)構(gòu)，形成了完整的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。
（一）已應(yīng)用的結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)
海底鋼管保溫管道結(jié)構(gòu)（在此不涉及可撓性軟管海底管道），可歸結(jié)為兩大類型：一是雙層鋼管保溫結(jié)構(gòu)；二是單層鋼管保溫結(jié)構(gòu)。
1．雙層鋼管保溫結(jié)構(gòu)。
或稱復(fù)壁管結(jié)構(gòu)，其管體斷面如圖15-3所示。在這一類型中，又存在三種形式。
圖15-3 雙鋼管保溫結(jié)構(gòu)
圖15-4 帶封隔法蘭的雙層鋼管保溫結(jié)構(gòu)
第一種形式：管體結(jié)構(gòu)如圖15-4所示。單根管節(jié)（一般長度為12m或40ft）每端均設(shè)較強(qiáng)的封隔法蘭。在內(nèi)外管之間的環(huán)形空間，注入發(fā)泡材料，形成封閉止水保溫單元。這個(gè)單元內(nèi)外管靠兩端封隔法蘭連為一體，內(nèi)管的熱伸縮靠封隔法蘭強(qiáng)行約束，使內(nèi)外管不發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。海上鋪管時(shí)，相鄰兩個(gè)管節(jié)的外管，用兩個(gè)半瓦短節(jié)相接。這種形式的優(yōu)點(diǎn)在于萬一管道外管或接口處發(fā)生破損，保溫失效就被限制在最小范圍內(nèi)。缺點(diǎn)是接口焊接工作量大，用鋪管船法鋪管，速度上不去，致使工程費(fèi)用高。
圖15-5 帶特殊接頭的雙層鋼管保溫結(jié)構(gòu)
圖15-6 內(nèi)外管可相對移動(dòng)的雙鋼管保溫結(jié)構(gòu)
第二種形式：保溫管節(jié)兩端內(nèi)外管采用特殊接頭連接，如圖15-5所示。最早是由殼牌石油公司等提出研究，后來為意大利snamprogetti公司開發(fā)成專利產(chǎn)品，它已在一些海底管道工程中投入使用。顯然，這種形式已經(jīng)保留了第一種形式的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其不足。在鋪管船上它可以像鋪單層鋼管一樣，多個(gè)焊接站進(jìn)行流水作業(yè)，使海上鋪管速度大大增加。這種形式的問題在于接頭是專利產(chǎn)品，費(fèi)用高。我國南海東部惠州26-1油田的海底輸油管道應(yīng)用了該專利產(chǎn)品。
第三種形式，如圖156所示。這種形式，內(nèi)外管可做相對移動(dòng)。在海上連接時(shí)，內(nèi)管接口焊好后，補(bǔ)上接口保溫材料，然后拉動(dòng)外管進(jìn)行對接，無需采用半瓦管。相對來講，可減少海上焊接工作量，提高鋪管速度。中國海油通過與日本的公司合作，引進(jìn)了這種形式保溫海底管道設(shè)計(jì)與海上安裝技術(shù)，在已經(jīng)鋪設(shè)的諸多海底輸油管道上均采用了這種結(jié)構(gòu)形式。
2．單層鋼管保溫結(jié)構(gòu)。
這類結(jié)構(gòu)與雙層鋼管保溫結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于外面的護(hù)套管不用鋼管。按照外套管材料不同，又可分為以下五種。
第一種，高密度聚乙烯外套（highdensity polyethylene jacket）。高密度聚乙烯是一種超高分子量聚合物，它是阻止水蒸氣通過的極好材料。這種超高分子量改善了鋼管抗磨、抗沖擊、抗撕裂和整體物理強(qiáng)度力學(xué)性質(zhì)。這種預(yù)成型的外套系統(tǒng)，與鋼管外套相比，具有重量輕、無需作防腐蝕保護(hù)的特點(diǎn)。暴露在管節(jié)兩端的保溫泡沫采用熱縮性聚合物端帽保護(hù)，現(xiàn)場接點(diǎn)處也用熱收縮套作止水防腐蝕處理。這種外套系統(tǒng)已被歐美國家的公司在阿拉伯灣、加蓬外海的海底管道工程中應(yīng)用，最近幾年，應(yīng)用水深已達(dá)43m。
第二種，鎖接螺旋鋼外套（spirally crimped steel jacket）。這種外套的特點(diǎn)是用鋼量遠(yuǎn)低于采用常規(guī)鋼管的管道外套?，F(xiàn)場接口處不需對焊，暴露在管節(jié)端部的泡沫保溫材料仍用熱縮性端帽保護(hù)。這種外套系統(tǒng)，在國外已廣為應(yīng)用，最大應(yīng)用水深已達(dá)55m。
第三種，模制的聚氨酯外套（molded polyurethane jacket）。這種外套將防腐蝕材料和聚氯乙烯（pvc）泡沫保溫材料結(jié)合為一體（圖15-7）。其優(yōu)點(diǎn)是：①管道能保持較好的柔度，可用卷繞船鋪設(shè)。②在海底萬一外套被損傷，暴露在水中的保溫材料很少，不像其他系統(tǒng)會整個(gè)管節(jié)泡水。③在保證泡沫干燥方面有較高可靠度。
圖15-7 模制聚氨酯外套保溫結(jié)構(gòu)
圖15-8 橡膠外套保溫結(jié)構(gòu)
第四種，橡膠外套（rubberjacket）。與模制聚氨酯外套相似（圖15-8）。只是外套是由pvc泡沫與橡膠層組成。大約每層pvc厚5～8mm，橡膠層厚1mm，層數(shù)的多少取決于保溫要求，但最外層的pvc泡沫要用較厚的橡膠層來覆蓋保護(hù)。
第五種，取消外護(hù)套系統(tǒng)。在輸油鋼管的外面施加的保溫材料，既能防水也有良好的保溫性能，同時(shí)又能抗較高的靜水壓力和具有抗機(jī)械破壞較強(qiáng)的能力。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該說是真正意義上的單層鋼管保溫結(jié)構(gòu)。
（二）設(shè)計(jì)和施工關(guān)鍵技術(shù)
在我國建成的海底鋼管保溫管道絕大多數(shù)是雙重鋼管保溫結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)是由中國海油從日本引進(jìn)的。
1．設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)
雙重鋼管保溫結(jié)構(gòu)的海底管道設(shè)計(jì)，關(guān)鍵技術(shù)是平管部分結(jié)構(gòu)分析和立管膨脹彎系統(tǒng)的整體分析。
對平管部分的結(jié)構(gòu)分析，應(yīng)用日本新日鐵公司開發(fā)的“dpipe”計(jì)算機(jī)分析程序。該分析程序的結(jié)構(gòu)模型如圖15-9所示。
圖15-9 平管結(jié)構(gòu)分析模型
a,a′—外管的不動(dòng)點(diǎn)；b,b′，e,e′一內(nèi)外管之間的錨固點(diǎn)（隔艙壁）；d—內(nèi)管的不動(dòng)點(diǎn)；kb,kb′—彈簧常數(shù)；wf—與土壤的摩擦荷載；a-a′—不動(dòng)部分（外管）；li+lm,li′＋lm′—可動(dòng)部分（外管）
圖中，模擬兩端立管膨脹彎約束的彈簧剛度kb、kb′由其后說明的立管膨脹彎和平管連接整體分析模型求出。
對埋地管道，管土之間的摩擦荷載wf由下式計(jì)算：
中國海洋石油高新技術(shù)與實(shí)踐
式中：w=r'hdo；μ是摩擦系數(shù)；do為管道外徑；ws為管道水下單位重量；r′為土壤水下容重；h為埋深。
對立管膨脹彎系統(tǒng)的整體分析，采用日本新日鐵公司開發(fā)的大型三維管道結(jié)構(gòu)分析程序“pides”軟件。
圖15-10給出按該軟件建立三維結(jié)構(gòu)分析模型的一個(gè)工程實(shí)例圖。
圖15-10 立管膨脹彎系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析模型實(shí)例示意圖
圖15-11 工況組合分析實(shí)例示意圖
對所建立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析模型，要按規(guī)范要求和工程實(shí)際情況進(jìn)行充分和必要的多種荷載工況組合分析，一般要考慮的荷載有功能荷載（壓力、溫度、質(zhì)量等）、環(huán)境荷載（風(fēng)、浪、流、冰等）、特殊荷載（如地震）以及立管依附的平臺位移和平管膨脹伸長施加的荷載。
圖15-11給出了一個(gè)立管膨脹系統(tǒng)工況組合分析的實(shí)例，荷載作用方向是要考慮的重要因素。
2．施工關(guān)鍵技術(shù)
從日本引進(jìn)的雙重鋼管保溫結(jié)構(gòu)的海底管道陸上預(yù)制和海上安裝技術(shù)，主要特點(diǎn)是：預(yù)制時(shí)單根管節(jié)（12m長）保溫材固定在內(nèi)管上，保溫材與外管內(nèi)壁間有一定量空氣層，允許內(nèi)外鋼管相互移動(dòng)，只是在一定長度上（比如2km或1km）才設(shè)置剛性錨點(diǎn)法蘭形成環(huán)形空間的水密隔艙。這樣，在海上鋪管法安裝時(shí)，管節(jié)連接將能如前圖15-6所示，內(nèi)管焊接合格再補(bǔ)上接口防腐涂裝和相應(yīng)保溫材后，采用拉移外管對口焊接的做法，會明顯減少外管接口焊接工作量，提高海上鋪管速度。
（三）在渤海蓬萊（pl)19-3油田i期海底管道工程中的應(yīng)用
雙重鋼管保溫結(jié)構(gòu)的海底管道，通過我國諸多工程實(shí)踐的檢驗(yàn)表明是安全可靠的，但也存在用鋼量大、海上安裝速度慢導(dǎo)致工程造價(jià)高的缺點(diǎn)。研究和采用單管保溫結(jié)構(gòu)，是保溫海底管道技術(shù)發(fā)展方向。
其中采用鎖接螺旋薄鋼板（厚1mm）作外套的單管保溫結(jié)構(gòu)在2002年由phillips公司操作的蓬萊19-3油田i期海底管道工程中成功地被應(yīng)用了。圖15-12給出了該保溫管道的斷面結(jié)構(gòu)。
中國海油正在研究試制用高密度聚乙烯（pe）作外套的單管保溫結(jié)構(gòu)管道。這項(xiàng)技術(shù)在國外早有應(yīng)用，結(jié)合我國具體情況，特別是在渤海水深小于30m，甚至諸多灘海油田水深小于5米的情況下，采用這種保溫結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)可靠，所用材料和技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)本地化和國產(chǎn)化，有很好的應(yīng)用前景。
圖15-13示出正在研制的pe外套保溫管道斷面結(jié)構(gòu)。
圖15-12 pl19-3海底管道斷面結(jié)構(gòu)
圖15-13 pe外套保溫管斷面結(jié)構(gòu)
表15-3給出所研制保溫管道的技術(shù)參數(shù)。
表15-3 保溫管道技術(shù)參數(shù)表
當(dāng)然，真正意義上的單管保溫結(jié)構(gòu)管道，應(yīng)該是取消外護(hù)套系統(tǒng)，在輸油鋼管外面施加既能防水也具良好保溫性能且有較強(qiáng)抗靜水壓力及抗機(jī)械破損能力的保溫材，無疑這是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的最終方向。目前，在我國南海東部惠州26-1北油田（水深約120m）一條直徑為254mm、長約8.7km的海底保溫輸油管道，通過深入研究和招標(biāo)推動(dòng)，已經(jīng)具備了工程實(shí)用基礎(chǔ)，其技術(shù)可行性和價(jià)格被接受性都得出了較好的結(jié)論。