石油化工裝置工藝管道的設計分析

印秀艷（徐州科融環境資源股份有限公司，江蘇 徐州 221000）

石油化工裝置工藝管道的設計分析

印秀艷（徐州科融環境資源股份有限公司，江蘇 徐州 221000）

石油作為工業生產重要能源，其生產運輸一直都備受關注，為滿足實際發展需求，逐漸有更多新型技術被應用其中，建立更為完善的管道系統。就我國石油產業發展現狀來看，規模在不斷擴大，這樣就需要在原有基礎上對化工裝置工藝管道設計技術進行更新，從實際需求出發，總結以往經驗確定各項影響因素，做好管道系統各節點控制，提高工藝管道設計合理性。本文對石油化工裝置工藝管道設計要點與措施進行了簡要分析。

石油；化工裝置；工藝管道

為提高石油資源應用效率，需要基于其易燃易爆特點，重點做好化工裝置工藝管道設計，確保管道系統運行的安全性與合理性，以滿足實際生產需求。現在很多石油化工企業，基于效益角度考慮，工藝管道設計時往往選擇相互交叉作業方式，整個管道系統復雜度高，系統布局不合理，降低了管道運行安全性與可靠性。因此需要從專業角度出發，以滿足實際生產需求為目的，對管道設計方案進行優化，提高設計的合理性。

1 石油化工裝置工藝管道設計要求

1.1 工藝流線安全

對石油化工裝置工藝管道進行設計時，在確保其功能完善的前提下，還需要兼顧成本原則，以滿足生產運行需求，具有較高的適用性與實用性。同時，因為石油化工生產的特殊性，設計時還應提高對安全性的重視，盡量選擇危險性小的物質材料，結合實際生產需求，保證原材料選擇的合理性，降低外界各項因素的影響，提高整個管道系統設計有效性。設計人員應具有豐富的實踐經驗，然后從實際生產需求角度分析，降低工藝設計的復雜程度，提高安裝流程設計實用性［1］。

1.2 工藝過程安全

為保證工藝過程安全性，在選擇原材料時，應對材料物理特性進行分析，根據生產工藝運行特點，對管道采取一系列安全防護措施，保證所選原材料的合理性與適用性。同時還應在管道系統中設置報警裝置，尤其是對于經常發生故障的管段，提高其容錯性，可以在故障發生時及時向管理人員報警，并采取措施處理，將故障范圍控制在允許范圍內，減少安全事故的發生。因為石油化工生產過程復雜度比較高，在生產過程中很容易受外界因素影響而出現不可預測的故障，如果不能及時采取措施處理，很容易產生大型安全事故［2］。因此，需要對生產裝置設置自動連鎖緊急停車裝置，保證工作人員人身安全，并減少經濟損失。隨著石油化工行業的快速發展，行業內專業技術在不斷更新，逐漸實現了對全套工藝設備裝置的審查，對提高工藝過程安全性具有極其重要的意義。

1.3 工藝組織優化

目前我國石油化工裝置工藝管道設計已經形成比較成熟的專業體系，工藝管道設計有相關標準、規定，對提高工藝管道設計規范性與合理性具有重要推動作用。但是因為石油化工裝置工藝管道系統復雜度高，涉及到的內容眾多，如果施工組織協調不到位，各部門間無法正常溝通，會降低設計過程中各部分人員間的配合有效性和及時性，很容易出現失誤，而降低最終設計效果。因此，需要加強工藝管道設計組織優化，吸取成功經驗，制定科學合理的組織設計方案，來提高系統設計效率。同時也可以應用計算機模擬技術，通過三維模擬來進行工藝管道設計，便于對存在的問題進行調整，提高工藝設計效果。

2 石油化工裝置工藝管道設計要點

2.1 合理選擇管道材料

石油化工裝置高壓與低壓系統間在運行時，壓力和溫度等方面存在較大差異，為保證管道系統可以正常運行，在進行設計時，需要重視高低壓系統中低壓關閉管道等級分界點的合理劃分。一般可以按照P&ID對節限進行劃分，在實際設計時，應結合生產要求進行調整，保證界點和界線劃分的合理性［3］。一般等級劃分包括三種情況：第一，壓力等級相同，材質不同（如圖1所示）。第二，材質相同壓力等級不同（如圖2）。第三，壓力等級與材質均不同（如圖3所示）。對圖1進行分析，一般法蘭與墊片均采用低材質，而螺栓與閥門選擇用高材質方法；圖2則法蘭、墊片、螺栓以及閥門均選擇用高等壓設計方法；圖3法蘭與墊片選擇材質為a的高壓等級，螺栓與閥門則選擇用材質為b的高壓等級。

圖1 壓力等級相同材質不同

圖2 壓力等級不同材質不同

圖3 壓力等級不同材質相同

2.2 塔與容器管線設計

對石油化工裝置中塔與容器管線進行設計時，要保證其符合生產運行原理以及工藝實際運行要求。一方面，分餾塔與回流罐間管線設計。如果分餾塔塔頂壓力選擇用熱旁路控制方式時，要充分考慮到旁路短且無袋形問題的發生，需要將調節閥設置在回流罐上部位置。另一方面，分餾塔與汽提塔間管線設計。在對此部分進行設計時，一般會選擇對分餾塔設置調節閥組，且要將其設置在靠近汽提塔位置，保證調節閥具有足夠液柱，滿足生產工藝運行需求。另外，還應根據生產工藝要求，來設計氣液兩相流管道。應將管道上設置的調節閥盡量縮短與接收介質容器的距離，最大程度上來降低管道運行壓力，避免在生產運行過程中出現震動問題。同時還需要合理確定管道敷設方案，避免不同工藝管道間相互交叉。

2.3 冷換設備管線設計

冷換設備管線為整個石油化工裝置工藝管道設計中的特殊部分，需要考慮的因素更多，詳細分析操作、管道熱應力過程中機械化因素，提高管線設計的合理性。冷換設備冷水走管程時一般是下入上出，如果發生故障時，換熱器內可以存有一定量水，避免內部水全部排空。而在設計冷換設備安裝間距時，為保證后期檢修便利，應將間距控制在310mm以上。另外從熱應力角度分析，需要將換熱器固定點設置在管箱端部位置，并對換熱器熱脹問題產生的位移進行分析，保證連接頭端管嘴管道設計的合理性。

2.4 管線安裝支架選擇

管道敷設方式要合理，除了要滿足實際生產需求外，還應減少資源的浪費，為避免彈簧架長時間應用失去彈性，管架設計時應減少彈簧支架的使用。一般對于沿塔敷設的管線，只需要設置一個承重支架，且支架距離塔頂要設置焊接線，如果其中一個承重支架荷載過重，可以利用另一個支架作用，一般此支架應選擇用彈簧支架，且每隔一段間距要設置導向支架［4］。如果塔回流線與塔壁間溫差過大，則其伸長量也比較高，需要對水平管段第一個支架進行垂直拉移處理，設置彈簧支架。

3 結語

對于化工裝置工藝管道進行設計，需要基于實際生產需求，以提高工藝安全性為前提，對工藝管道各節點進行分析設計，保證各項材料選擇的合理性以及設計的合理性，為生產工藝的運行提供可靠的保障。

［1］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，2013，23：31-32.

［2］張志威.石油化工裝置工藝管道設計的合理性探討［J］.當代化工，2014，04：611-613+651.

［3］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，2013，09：133.

［4］雷霆.淺談石油化工裝置工藝管道設計［J］.山東工業技術，2015，17：36-37.