石油化工裝置工藝管道設(shè)計探究

馬贊李偉朋 吳變（.陜西長之河石油工程有限公司， 陜西 西安 7008；

3.中國石油長慶油田分公司第八采油廠， 陜西 西安 710018）

石油化工裝置工藝管道設(shè)計探究

馬贊1李偉朋2吳變3（1.2陜西長之河石油工程有限公司， 陜西 西安 710018；

3.中國石油長慶油田分公司第八采油廠， 陜西 西安 710018）

工藝管道設(shè)計對于石油化工裝置的意義重大。管道設(shè)計的具體內(nèi)容和其原理差別不大，但要想設(shè)計出穩(wěn)定性高、安全性高的管道設(shè)計，也并非易事。管道設(shè)計的難度系數(shù)很高，若想制訂出高質(zhì)量的設(shè)計，必須從石油化工的實際出發(fā)，充分利用相關(guān)科學(xué)知識與實踐經(jīng)驗。文章以此為出發(fā)點，重點探究和分析了石油化工管道設(shè)計中的相關(guān)問題。

石油化工；工藝；管道；設(shè)計

1 石油化工裝置工藝管道的材料選擇與等級分界

在石油化工的日常生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到高壓、高溫等情況，因此工藝管道作為石油化工中的重要配置，一定要選擇能夠滿足化工生產(chǎn)要求的工藝管道材料。相關(guān)材料性能如耐高溫、耐高壓等性質(zhì)，能有效保證化工生產(chǎn)活動的順利進(jìn)行。使用不同材質(zhì)的材料連接管道時，要根據(jù)具體情況分級分界。根據(jù)材質(zhì)和壓力等級的差別，選擇相應(yīng)墊片、法蘭和螺栓螺母的等級。材質(zhì)相同，而壓力級別不同的均使用高壓力等級的法蘭和墊片； 壓力一致而材質(zhì)差異的使用低材質(zhì)的墊片和法蘭，而螺栓螺母則要高材質(zhì)；壓力等級和材質(zhì)均不一致的，則要使用材質(zhì)及壓力均高的螺栓螺母，而法蘭和墊片則使用低材質(zhì)和高壓力的型號。

2 管道布置

（1）管廊上管道的布置設(shè)計 管廊的作用是將裝置內(nèi)部的不同設(shè)施有效連接到一起，要注重對其的設(shè)計和建設(shè)。質(zhì)量大的大型輸液管道要安置在管道支架上方或離其較近的位置，輕質(zhì)的小型管道則可以安裝在支架的中間位置。根據(jù)工藝流程的設(shè)置要求，工藝管線都是設(shè)置在管廊兩側(cè)，而公用工程管道則安置在管廊中間位置。要優(yōu)化雙層管廊的設(shè)計，根據(jù)管道用途的不同而設(shè)置。冷熱管道要區(qū)分設(shè)置，不能將低溫冷凍管道設(shè)置在熱管道或溫度較高的管道范圍內(nèi)，以免影響管道的正常工作。將輸送管道的控制系統(tǒng)安排在同一空間內(nèi)，這樣能方便工作人員的工作和管理，提升工作效率。

（2）泵的管道布置設(shè)計 詳細(xì)掌握與P&ID中泵管道流程的相關(guān)知識，不影響工藝設(shè)計的情況下，進(jìn)一步優(yōu)化泵運行及維護(hù)檢查方案。選擇合適的泵管方案，降低因熱膨脹作用對泵嘴造成的應(yīng)力及力矩的增肌。進(jìn)一步降低泵出入口管道的距離，但要注意滿足管道的柔性要求。為了便于對泵進(jìn)行檢查和維護(hù)，要在離心泵側(cè)面留下維修位置，在復(fù)泵的預(yù)留位置便于拆卸和檢修活塞和拉桿，而立式泵的維修位置則在泵體上部。如果泵吸存有變徑，借助頂平大小頭，降低避免泵嘴集氣的腐蝕影響，同時要設(shè)置3DN直管段在吸入口前，以降低其對泵中葉輪的損傷。為了降低泵嘴的應(yīng)力及力矩大小，要根據(jù)實際情況在泵口處構(gòu)建承重架和導(dǎo)向架。

（3）冷換裝置管線設(shè)計 因冷換設(shè)備對工藝有特殊要求，所以在進(jìn)行其相關(guān)的管線設(shè)計時要根據(jù)要求進(jìn)行，充分考慮下述幾方面：作業(yè)環(huán)境、設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)、熱應(yīng)力檢查和設(shè)備的實用性。在冷換裝置中冷水進(jìn)口設(shè)置在下方，上方為出口，這樣就可以避免設(shè)備出現(xiàn)故障后，冷凝水被迅速排空。為了便于檢修設(shè)備，相鄰構(gòu)建間要預(yù)留距離，通常是在冷換設(shè)備的管線、閥門法蘭及封頭蓋法蘭位置，其距離約為310mm 。為了滿足熱應(yīng)力要求，要充分考慮管箱端部的設(shè)置。還要重視管道和管架設(shè)計，設(shè)計的好壞決定了管道使用性的高低，要盡可能的優(yōu)化設(shè)計方案，避免問題的出現(xiàn)：①盡可能的縮短支架與管道間的相對位移，參照圖1，設(shè)計出合理的安裝方案，縮短兩者間的相對位移；②管架設(shè)置，由于彈簧架的實用性不強，要盡可能減少其的使用率；③管線敷設(shè)，根據(jù)工程的實際情況及工程要求，為線路配置合適數(shù)量及類型的承重架，或安裝相應(yīng)的其它設(shè)施。

（4）塔及立式容器設(shè)備的管道布置設(shè)計 ①分餾塔和回流罐間管線設(shè)計，當(dāng)使用熱旁路控制分餾塔塔頂?shù)膲毫r，需配置相應(yīng)的保溫設(shè)備，并縮短管道長度，將調(diào)節(jié)閥設(shè)置在回流罐上部。②分餾塔和汽提塔間的管線設(shè)計，分餾塔要安裝調(diào)節(jié)閥組，且位置要與汽提塔相近，保證調(diào)節(jié)室調(diào)節(jié)閥液柱的高度；③嚴(yán)格依據(jù)實際的工藝要求完成汽液兩相流管道布置設(shè)計及敷設(shè)，為管道配置調(diào)節(jié)閥，將其位置設(shè)置在傳輸容器附近，以免管道壓力過高。

圖1

3 管架設(shè)計

①管線沿塔鋪設(shè)。嚴(yán)格依據(jù)工程的工藝要求與實際情況進(jìn)行設(shè)計與施工。注意施工過程中支架的承受上限，必要時可增添承重支架，同時彎頭處避免采用剛性支架。②避免使用彈簧支架。彈簧支架的安裝復(fù)雜、成本高，而且其使用周期較短。若使用時間過久，就會喪失使用性能，導(dǎo)致支架失效。③對同一管道，吊架的數(shù)量是有限的。吊架可以幫助穩(wěn)固管道，提高管道的穩(wěn)定性。但是如果在同一管道上使用較多的吊架，管道會隨著吊架發(fā)生偏移，進(jìn)而影響管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

石油化工工程中，工藝管道設(shè)計的技術(shù)性和工作量都非常大，不僅要求設(shè)計人員具備牢固的知識及技能水平，更需要一個健全科學(xué)的設(shè)計理念。設(shè)計人員要充分考慮石油化工工程所需的生產(chǎn)、工藝條件等，然后根據(jù)自身的工藝知識和經(jīng)驗，制定出最科學(xué)、合理、實用的工藝管道設(shè)計。若在設(shè)計中出現(xiàn)意外，要及時做出解決方案，在符合標(biāo)準(zhǔn)的同時，提升工藝設(shè)計的質(zhì)量和效率。

［1］田卉.石油化工裝置工藝管道設(shè)計探討［J］.化學(xué)工程與裝備，2008，（3）：78-82.

［2］葛妍.關(guān)于石油化工裝置設(shè)計與安全探討［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，（2）：262.