試論石油化工裝置工藝與其管道設計

謝雅珊 (廣州名創石油化工工程設計有限公司，廣東 茂名 525000)

1 工藝路線選擇和設計

工藝路線設計合理與否是化工石油企業生產高質量石油的關鍵。企業決策人及設計人員需結合石油項目的具體情況，實地考察類似化工企業石油生產的運作情況，針對各個企業所采取的工藝路線就其優缺點和安全性進行綜合評估，并結合本企業的預期建設投資成本和運行成本，最終以生產的安全性為依托點，選擇工藝先進、流程簡單、原料易得及能同時避免使用和產生危險性物質的工藝線路，為本企業高效生產石油提供安全保證和質量保證。此外，要做好相應的應急響應工作。對于明確做出指示的甲類危險性裝置區要嚴格按照國家標準安裝防火防爆設施及相應的應急響應系統。對于生產過程中產生的三廢，即廢氣、廢液、廢渣也要按照相關要求以設備進行處理，待達到國家環保部設定的標準值后方可進行排放處理。

2 裝置布置

裝置布置是根據選址和已有工藝路線進行全廠范圍內各生產裝置的布置和裝置內部設備和建筑物等的布置。裝置布置設計時應滿足全廠總體規劃的要求，并能適應所在地區的自然條件，做到經濟合理，用戶滿意，外觀整齊、美觀。另外在裝置布置設計中必須遵守國家標準規范“防火規范”和“防爆規范”，因為在石油化工企業的工廠和裝置內發生火災和爆炸的幾率最高。防火規范主要指《石油化工企業設計防火規范》GB 50160和《建筑設計防火規范》50016。在裝置布置設計中應盡可能限制和縮小危險區的范圍是防止產生爆炸的措施之一。

3 管道設計

石油化工金屬管道根據其輸送的介質和設計條件可按《GB50517-2010石油化工金屬管道工程施工質量驗收規范》進行管道分級，分為13類。壓力管道級別按《TSGD0001-2009壓力管道安全技術監察規程-工業管道》進行分類。

石油化工管道操作條件復雜，在正常情況下，管道除了要在一定的溫度，壓力下工作外，還要受風載荷、地震載荷等一些環境因素以及其他一些附加因素的影響。石油化工管道及其組成件的設計壓力不應低于操作過程中，有內壓（或外壓）與溫度一起構成的最苛刻條件下的壓力，設計溫度不應低于操作過程中，有壓力和溫度構成的最苛刻條件下。

石油化工管道布置應符合工藝要求，統籌規劃以做到安全、經濟以便于施工、操作和維修。另外，布置管道時盡量利用管道的自然形狀吸收熱脹自行補，當管道柔性不足是時，最常用的方法是改變走向或在某個方向增加管道的長度；管道應盡量“步步高”或“步步低”不出現或少出現氣袋和液袋，盡量避免“盲腸”；除了必要的法蘭或螺紋連接外，應盡可能采用焊接連接，減少泄漏。

4 管道支架設計

一般認為，一次應力的大小是衡量管系能否安全運行的標準之一。一次應力如果過大，管系可能會被破壞。一次應力是由管道的內壓和外載產生的，當裝置的規模確定后，管徑的大小也相應的確定，管道應力和支架承受載荷可以通過設置支吊架加以調整。因此，支吊架的設置對管系一次應力的大小有著直接的關系。二次應力是由于管系變形受阻而引起，工程設計上應正確選擇支吊架，使管系適應變形的需要，或選擇支架去限制關系某個方向的位移，以減少設備管嘴的受力。管系振動會引起管道和管架的疲勞損壞，因此配管設計時應予以考慮。

在選用管道支吊架時，應按照支承點所承受的載荷大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷、管道的材質等條件選用合適的支吊架。管道支架包括支架、管托、管卡、管吊等四大類，工程設計上應根據實際情況選擇合適的支吊架，使其在實際生產中能起到安全運行的作用。

5 管道系統壓力試驗

管道系統壓力試驗，應在管道系統安裝完畢、熱處理和無損檢測合格后進行。壓力試驗分為液體壓力試驗和氣體壓力試驗，液壓試驗介質為工業用水，當生產工藝有要求時，可用其他液體。不銹鋼管道水壓試驗時，水中的氯離子含量不得超過50mg/L。液壓試驗壓力為設計壓力的1.5倍；當承受外壓的管道，液體試驗壓力為設計壓力的1.5倍，且應不小于0.2MPa；當管道系統設計溫度高于試驗溫度時，還應考慮材料在試驗溫度和設計溫度下的許用應力。

6 結語

當今時代，石油仍是非常重要的能源之一，因此石油化工工程設計研究非常必要，設計者設計時應按相應的國家標準和行業標準進行設計，當國家標準和行業標準有沖突時，應按高標準實行。

[1]馬峻.結合實例分析石油化工裝置工藝管道設計的合理性[J].中國石油和化工標準與質量,2013,05(05):80-81.

[2]張德江,王懷義,劉紹葉主編.《石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊》第一篇設計與計算.中國石化出版社.

[3]穆柯,張博.石油化工裝置工藝管道設計探討[J].中國石油和化工標準與質量,2013,25(23).