淺談石油化工裝置工藝管道設計

（北洋國家精餾技術工程發展有限公司，天津 300072）

摘 要：作為工業的血液，石油是一種非常重要的可利用資源，近年我國經濟保持著較快的發展，離不開石油業的支持，我國經濟的發展很大程度上還是依靠石油能源的支撐。當然一切都是雙向的，石油化工相關領域也隨著國家經濟的發展變得逐步壯大。伴隨著相關產業的發展壯大，石油化工裝置規模和數量也不斷變大，這也就對石油化工裝置的工藝管道設計提出來新的要求。工藝管道設計的合理與否，將會決定著石油化工裝置能否正常的運用于生產，也影響著石油化工的安全。本文將著重就石油化工裝置工藝管道設計的安全性和合理性兩個方面進行分析，談下自己對石油化工裝置工藝管道設計的幾點看法。

關鍵詞：石油化工;工藝管道;設計

石油化工裝置中對工藝管道的設計要求相對較高，石油化工裝置中的工藝管道內部儲運的多為易燃、易爆、易揮發的危險品。因為工藝管道儲運物質的特殊性，我們在進行石油化工裝置的工藝管道設計的時候就必須要綜合的考慮安全性和合理性這兩方面的需求，在進行石油化工裝置工藝管道的設計時不能單純的按照其它工業上工藝管道的粗獷的設計思路進行設計，它需要我們進行相應的針對性設計，防止工藝管道中的危險品發生泄漏發生生產事故，甚至爆炸[1]。在實際運行過程中，石油化工裝置的工藝管道可能會受到不同的壓力、變化的溫度、管道內流體性質變化等多重考驗，這就導致石油化工對工藝管道的要求非常之高，也就要求我們在進行石油化工裝置的工藝管道設計的時候一定要注意它的安全性。一般而言，石油化工行業為了追求空間的最大利用率，工藝管道的設計排布是非常密集的，很多工藝管道可能排布在一起，工藝管道的復雜和較大數目要求我們在進行工藝管道的設計時必須要注意其排布的合理性。只有將工藝管道進行有序合理的排布才能使得工藝管道各司其職合理運行，防止工藝管道交錯部分出現故障，導致整體管道無法運行。接下來本文將詳細的就石油化工裝置工藝管道設計的安全性與合理性進行分析。

1 工藝管道設計現狀

工藝管道設計是在石油化工裝置工藝設計的基礎上進行的，所以單純的考慮工藝管道的設計是片面的，在進行石油化工裝置的工藝管道設計的同時，我們也需要就石油化工裝置內部的工藝流程和其裝置的布置進行全盤的思考，不能將工藝管道的設計與工藝流程和裝置的設計割裂開來。

1.1 工藝流程設計

工藝管道的存在，本身就是為了連接工藝流程，使其工藝流程能夠順暢的走下去，一個合理的工藝流程對工藝管道設計的影響非常大。合理的工藝流程設計可以避免冗雜的工藝管道，既能節約成本也可以降低安全隱患。但是很多石油化工企業，尤其是一些基層企業，為減少投資成本，在建設初期沒有進行專業的工藝流程設計只是把其它企業所運用的一些工藝流程進行照搬照抄，使得工藝管道的設計質量偏低。照搬照抄其它企業的工藝流程，自然也就照搬了其它企業的工藝管道設計，但是這帶來了很多問題，例如：部分工藝管道照搬其它企業帶來很大的安全隱患，將有毒有害物質未經處理排放到了外部，這不僅使得生產風險大大增加，也違背了相關的法律法規。也有部分企業在進行工藝流程設計的時候沒有按照相應的消防安全規定進行，工藝流程的設計未按照相關規定，工藝管道的設計自然也會受到較大影響，這就導致在發生緊急情況時無法采取有效的措施去應對，而帶來重大的損失。還有企業在未加評估檢查的情況下就引入了外國的工藝流程和生產技術，使得工藝管道設計復雜，但是在實際的運行中并沒有帶來太大的效果。

1.2 化工裝置布置

石油化工中工藝管道的作用就是連接各個化工裝置，這就可以直接看出相應的化工裝置的布置設計會對工藝管道設計帶來多大的影響。化工裝置的布置設計會直接影響石油化工工藝管道的設計和后期的維護工作。石油化工的工藝管道數目很大，并且排列緊密，一旦發生事故往往就是災難性的，一般而言真正的大型石油化工企業會進行工藝流程設計和化工裝置布置設計，以保證安全和工藝管道的利用度。但是一些小型的石油化工企業沒有進行這兩種設計，導致化工裝置布置雜亂無序，工藝管道冗雜，一旦發生安全事故無法進行合理的減災。

1.3 工藝管道路線設計

工藝管道路線設計是整個設計中的關鍵，需要我們極其重視，然而一些小型石油化工企業進行工藝管道路線設計時沒有執行國家相關規范標準，路線設置的不合適，帶來極大的安全風險。工藝管道設計任務量大，工期短，經常會因為來不及完整的審理設計方案而產生設計問題。工藝管道設計的合理性也直接關乎整個石油化工生產企業的安全，國家對其有相應的嚴格要求，但是在實際的設計中，這一安全要求并沒有百分百被執行。

1.4 工藝管道管架設計

石油化工裝置中工藝管道為了實現其穩定性，一般采用管架進行支撐。但是在實際的工程中我們不難發現：現有的管架設計過于簡化。石油化工裝置工藝管道數量大、種類多，但是設計人員為了簡化設計安裝，現有的管架類型非常少。因為管架類型的單一，很多工藝管道的長期安全性和長期穩定性沒有辦法得到應有的保證。例如：當前使用較多的彈簧鋼架中彈簧的質量無法得到長期有效的保證，容易發生質量問題;部分管架的設計過程中考慮不周，忽略了工藝管道和管架相對運動的情況，使得工藝管道和管架的連接不夠緊密，帶來安全隱患。

1.5 工藝管道材料控制

石油化工裝置工藝管道因其工作條件非常惡劣，可能會有高低壓連接、工藝管道內部流體性質變化、溫度變化等影響，因此石油化工裝置工藝管道對材料的要求也不盡相同。大型的石油化工企業會讓專業技術人員根據不同的工藝管道的工作條件選擇合理的材料使用，使得工藝管道既可以滿足壓力、溫度、流體性質的要求又可以合理利用材料節約成本。但是有部分小型企業，對于工藝管道的材料構成不夠重視，又為了節約成本大幅度的減少優質材料使用，使得其部分工藝管道承載力不足，帶來極大的安全隱患。

2 針對工藝管道設計現狀的幾點應對措施

石油化工裝置工藝管道布置密集，儲運物質多為易燃易爆、有毒有害物質，一旦發生事故就會帶來極大的損失，這就要求我們必須做好其設計工作，保證它的設計安全[2]。在進行工藝管道的設計時，不僅要解決工藝管道所面臨的惡劣工作條件，還要針對工藝管道設計的缺陷和問題提出相應的解決方法，防止出現大的因工藝管道設計缺陷引發的安全責任事故。接下來我們將要針對當前石油化工裝置工藝管道設計現狀提出幾條相應的解決辦法。

2.1 設計完善的工藝流程

好的工藝流程設計不僅可以方便工藝管道設計，也有利于生產出優質的石油化工產品。石油化工企業必須要按照自身的實際條件，參照相應的化工企業，并且要綜合考量各個工藝流程的建設成本、維護費用、安全性等因素。盡量選擇一條流程優化、技術領先、安全環保的工藝流程，為工藝流程加上生產安全和生產質量的雙保險。另外，在進行工藝流程設計的時候一定要遵守相關的法律法規和行業規范，一定要注意進行相應的消防設施的設置，對于化工生產產生的三廢一定要有合理的處理措施。完善的工藝流程，可以使得工藝管道設計更加容易進行，也可以使得石油化工企業更好的生產。

2.2 做好化工裝置的布置

各個化工裝置用工藝管道連接，因此化工裝置的布置設計將會直接影響石油化工工藝管道的設計。所以在進行化工裝置的布置時一定要遵守制定完成的工藝流程來合理安排化工裝置的布置，合理安排化工裝置的布置空間。在布置高危化工裝置時一定要遵守國家制定的標準規范，保留應有的安全距離[3]。

2.3 做好工藝管道設計的組織

工藝管道的設計國家基本已經健全了相應的規范標準，設計時參照相應的規范標準設計就可以達到要求。但是在實際的設計過程中，石油化工裝置工藝管道的設計工作周期短任務大，在設計過程中需要設計人員的通力配合，做好組織協調工作，防止因為設計時間短而忙中出錯，導致一些不合理的設計。做好設計人員的協調工作可以讓他們有序的做好各自的設計工作，盡量規避設計偏差風險[4]。科學合理的組織設計方案的制定可以行之有效的加快設計進度，提高整體的設計質量。另外在進行石油化工裝置工藝管道設計時可以采用計算機模擬技術，運用三維設計技術對工藝管道進行立體模擬，防止設計出現問題，可以使設計完成后的精確度大大提高。最后設計方案制定后一定要通過工程師評定，以便于查漏補缺，使方案更加完美。石油化工工藝管道設計和工藝流程設計、化工裝置布置設計均有較大的關聯性，這就需要相應的設計部門進行有效的信息交流，及時完美的做好整個設計。

2.4 做好管架設計

當前的石油化工裝置工藝管道使用較多的管架是彈簧管架，然而彈簧管架其自身有很大的質量缺陷，彈簧管架中的彈簧使用壽命有限，極易帶來安全隱患，因此雖然短期內彈簧管架的穩定性確實較為優秀，但是我們還是要逐步減少對彈簧管架的使用，對已經使用的彈簧管架一定要多加監管。針對工藝管道和管架相對運動，使得工藝管道和管架的連接不夠緊密的情況，一定要注意安裝相應的鎖定裝置，減少工藝管道與管架的相對運動。同時可以考慮將工藝管道沿塔鋪設，這樣不僅可以加強工藝管道的穩定性，還能減少承重管架的使用，并且能極大的縮短工藝管道的長度。

2.5 優化材料的選用

要根據高低壓連接、溫度變化、工藝管道內部流體性質變化等不同的惡劣工作條件，讓專業人員有針對性的選擇合理的材料使用，使得工藝管道既可以滿足壓力、流體性質、溫度的要求又可以合理利用材料節約成本。需要根據工藝管道的工作條件選擇合適管材，同時也要加強對小型石油化工企業的監管，防止它們在工藝管道選材上偷工減料，以次充好。

3 石油化工裝置工藝管道安全設計

工藝管道設計因其重要性，安全永遠是放在第一位的，它的設計必須要安全且便于操作。進行相應設計時，選用的閥門、管道、管件等構件必須符合要求。對工藝管道的設計應該充分考慮到抗震、抗裂等破壞。一定要對工藝管道高溫、失穩、腐蝕性的工作條件有直觀認識并將這些要素考慮進設計中去[5]。工藝管道上必須按照相關要求安裝安全可靠的安全閥、防爆膜等安全防護措施，同時也要有相應的檢查儀表、報警裝置。針對自然災害如：雷電、冰雹等破壞一定要提前有防護措施。工藝管道的幾個關鍵點，例如：取樣、廢棄物排放等關鍵點一定要設計相應安全措施。輸送高危險介質的工藝管道不可以經過無關建筑，同時多個工藝管道交錯處一定要按照相關規定留足距離，熱料管不可與易燃料管道相鄰，助燃料管道與可燃料管道間距需大于2500mm。工藝管道的連接除特殊情況外，一律采用焊接，輸送有毒物質的工藝管道不可用活接口，不同工藝管道的連接點一定要采用高壓管道的要求配置閥門。

4 石油化工裝置工藝管道合理性設計

石油化工裝置工藝管道設計的合理性，會對工藝管道的安裝和后期維護產生很大的作用，并且有利于石油化工的高效產能，接下來將介紹工藝管道的合理性設計[6]。

4.1 工藝管道材料等級連接點合理性設計

在石油化工工藝管道的設計中經常會有不同壓力、不同溫度的工藝管道的連接點。這類連接點的設計要采用苛刻條件原則，即哪邊的工藝管道對管道材料的要求高就采用哪側的標準設計。

4.2 塔與容器的工藝管道設計

進行塔與容器的工藝管道設計時，不僅僅要滿足它們的工藝要求，還要考慮到建成后的操作和檢修方便。例如分餾塔和汽提塔之間的調節閥一般安裝在汽提塔入口位置。

4.3 泵與工藝管道的合理性設計

泵是一種回旋機械，當泵嘴受到管道的推力作用時會與轉軸發生相對偏移，因此在進行設計時一定要將泵嘴的受力限定在允許的范圍內，防止出現安全隱患。

5 結語

石油化工裝置工藝管道設計關乎重大，會直接影響到石油化工企業的安全和生產效率，且一旦產生安全事故，后果十分嚴重。因此在進行石油化工裝置的工藝設計的時候一定要考慮全面，統籌規劃多方面因素，合理的進行工藝管道的設計工作。當然工藝管道的設計人員在進行石油化工裝置工藝管道設計的時候一定要有極好的職業素養和職業道德，一定要明白只有設計安全才能保證項目安全，只有這樣我國的石油化工裝置工藝管道設計才能越做越好。

參考文獻：

[1]李器.關于石油化工裝置工藝管道設計的探討[J].中國石油和化工標準與質量，2013.

[2]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.

[3]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.

[4]尹伊君.有關石油化工裝置的管道設計與工藝探討[J].中國石油和化工標準與質量，2012

[5]王懷義.石油化工管道安裝設計 [M].北京：中國石化出版社.

[6]化工工藝設計手冊 [K].北京：化學工業出版社.