石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究

宮 雪張 冰（.大連派雷思諾科技發展有限公司，遼寧 大連 6000；.撫順才智人力資源服務有限公司，遼寧 撫順 3000）

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石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究

宮 雪1張 冰2
（1.大連派雷思諾科技發展有限公司，遼寧 大連 116000；2.撫順才智人力資源服務有限公司，遼寧 撫順 113000）

摘 要：改革開放以來，隨著社會的不斷進步，工業化經濟的快速發展，石油化工業技術日新月異，產業規模不斷發展。蒸汽管道配管技術在石油化工工程中對安全生產和經濟效益都發揮著舉足輕重的重要作用。本文通過對石油化工工藝裝置中的蒸汽管道配管設計進行深入研究，提出蒸汽管道配管設計存在的問題，以供日后在工作中參考。

關鍵詞：蒸汽管道；排液設施；經常疏水設施；蒸汽凝液管道；配管設計

隨著我國社會主義現代化經濟的迅猛發展，石油化工業也取得了令全世界矚目的巨大進步。利用石油這種天然原料作為石油化工工藝裝置，是通過一系列復雜的化學反應，將原油改造制成為化工產品。對于石油化工工藝裝置中而言，蒸汽管道是該條工藝裝置中的生命線，作為組成公用工程管道的重要樞紐，蒸汽管道包括蒸汽凝液管道和蒸汽管道兩大重要部分。同時具有高溫和汽液兩相流，是蒸汽管道發揮作用的重要特點，因此，符合蒸汽管道安全要求的合理設計，應在充分考慮蒸汽管道和蒸汽凝液管道配管進行匹配設計的同時，更要兼顧蒸汽管道的經濟效益及總體美觀程度，同時，應根據蒸汽管道的應力計算要求，設計出與之相匹配的蒸汽管道。基于上述要求，在石油化工工藝設計過程中若想要有效地提高生產效率和最大化地保證工作質量，需要相關技術人員掌握蒸汽管道配管設計的彰顯出舉足輕重的重要地位。設計出經濟、安全、環保、節能的蒸汽管道是提高石油化工效益的第一路徑。

1. 石油化工工藝

石油化工工業主要是指以石油、天然氣等自然界天然原料為材料，經過物理化學的相關方法，通過相關工藝提純制取出各種石油產品、工業產品和和化工產品的工業。一條安全可靠、經濟實用的蒸汽管道配管是石化企業安全生命線的重要保障，伴隨現代社會快節奏發展帶來的各種安全隱患，交通事故及工業事故的發生率也在不斷攀升，給人們的日常生活和工業生產帶來了各種各樣容易危機生命的巨大安全隱患。因此在石油化工工藝裝置設計工作中，對蒸汽管道進行研究和處理地位顯得尤其重要。

2. 主要布置模式

2.1 管廊上的蒸汽管道布置

以1000kt/a乙烯裝置為例，此裝置有三橫兩綜五條管廊。其中三橫管廊配置了四層管廊。結合管廊配管設計規定相關要求，管廊一、二層為物料管道，三層為公用工程管道。四層為火炬、電氣以及儀表電纜槽板。而蒸汽管道則布置在第三層。1000kt/a乙烯裝置有以下4種壓力等級蒸汽：較大壓力蒸汽管道、超高壓力蒸汽管道、中等壓力蒸汽管道和低級壓力蒸汽管道。

根據管廊上的蒸汽管道布置的要求，及各種不同材質的耐高溫高壓特點，管廊上的蒸汽管道布置的壓力等級布局應遵循如下特點：

首先，在進行管廊上的蒸汽管道設計時，應根據蒸汽管道及所處地勢環境、管道結構的實際情況進行管道的設計。蒸汽管道的安裝應盡量靠近管廊的一側，通過管道應力分析計算，以方便集中安裝“∏”形補償器。“∏”形補償器是蒸汽管道中的一個特殊設備，“∏”形補償器的合理安裝使用，可吸收管道內出現的高溫膨脹。因為，紋管膨脹節在高溫下，容易出現變形，所以在蒸汽管道的設計中禁止使用波紋管膨脹節作為設計材料。在對“∏”形補償器進行安裝設計時，應根據管廊的建筑結構進行統一規劃，做好安裝設計安排，在安裝過程中，如溫度較高排熱需求較大的管道要求直徑越大，排熱量大的管徑應設計在管廊的外側，反之，排熱量相對較小的管徑可設計于靠近管廊的內側。

第二，在多層管廊空間內設計安裝蒸汽管道，需綜合布局，結合蒸汽管道的空間布局特點，可考慮在設計時將管道分為上中下3層結構進行設計。在石油化工工業生產制備里，蒸汽管道會在此過程中產生大量可排放的高溫蒸汽，從而導致暖氣管道和在汽車行駛階段出現管道內凝液的情況。想解決這一問題，需在蒸汽管道設計過程中充分考慮好管道設計安裝的位置，在管道的一側安裝排液裝置可有效解決這一問題。但因為蒸汽凝液在管道內處于流動狀態，固在管道內壓力變化時，可因為壓力降低而導致蒸汽的再次出現，當汽液混流出現時，如果排液設施無法進行及時排液，則會導致管道裂縫的出現，可能出現能引起危及生命安全的巨大安全隱患。因此，排液管道的設計在蒸汽管道設計中顯現出非常重要的地位和作用。蒸汽管道內的排液設施布置，應將排液設施鋪設在管廊上，即能保證高溫凝液迅速排出，又能保證生產、生活雙重安全。

第三，當蒸汽管道在布局設計時和電器或者相關的儀表電纜線布局在同一側，我們需要有針對性地掌握蒸汽管道中的最大溫度，進行深入研究總結，發現通過使用將蒸汽管道與其他公用管道隔開的方法，不僅能夠保證管道與管道之間分離，各自運行互不干擾正常工作，同時更有利于企業在生產建設過程中，充分發揮每種管道的最大作用，這樣的管道布局對于企業發展而言，有著決定性的重要意義，即可保證蒸汽管道在生產、生活中的安全性，又能最大限度的提升企業經濟效益。在蒸汽管道布局設計中，如果遇到電氣和儀表電纜槽板等裝置時，可選擇將電氣和儀表電纜槽板布局在蒸汽管道第四層或者頂層。

3. 蒸汽管道上關于布置蒸汽支管的設計安裝

在蒸汽管道上設計安裝蒸汽支管，應該從蒸汽管道主管頂部接出支管部分，就石油化工工藝裝置設計而言，在支管上設置切斷閥的時候，應從蒸汽管道主管的水平管段位置出發，在蒸汽管道主管的水平管段上方，用切斷閥將蒸汽管道主管和蒸汽支管連接。為滿足設計安裝工作者操作及安裝的實用性，力求在安裝過程中盡量簡單，應在切斷閥的設計布局中將切斷閥安裝在合適的位置。基于如滅火、消防和吹掃等生活用途，石油化工工業對于蒸汽支管的設計要求應從安全排氣的角度出發，蒸汽支管嚴禁與再沸器、蒸汽透平等發熱裝置等排氣管道上連接或引出排放。與蒸汽支管安裝設計原理相同，在“π”形補償器安裝部位的兩側，支管的安裝位置應靠近“π”形補償器的兩側，而主管在移動過程中還不應受到蒸汽支管的限制。同時，在支管的設計安裝過程中，還應避免支管受到過大壓力，導致主管在承受過強熱膨脹時產生支管引出點位移。

從蒸汽主管切入，安裝蒸汽支管可通過切斷閥-切斷閥或切斷閥-止回閥兩種安裝方式，進行設計安裝。設計安裝時，首先可從蒸汽主管或蒸汽支管上引出管道，通過相應的工業技術，將蒸汽主管或蒸汽支管連接所需連接的工藝設備或工藝管道，當蒸汽主管、蒸汽支管和工藝管道相連接時，設計組成三閥組，即在切斷閥-止回閥之間安裝一個可以自由開閉的檢查閥，當蒸汽主管或蒸汽支管出現高溫、氣體泄露等情況時，檢查閥即可發出警報提示，以保證蒸汽管道的安全性。將蒸汽支管設置在疏水設施或排液設施的底部，可有效保證蒸汽管道的安裝安全性。參照蒸汽管道的安裝要求，應根據管廊上不同的壓力等級安裝與之能夠配合工作的排液設施或經常疏水設施。

綜上所述，安裝蒸汽支管時，應根據蒸汽支管的局部低點及蒸汽支管的操作行為，進行設計，如果在高壓工作狀態下，或者汽車運行過程中，排除管內產生凝液，需配套設計凝液放凈閥進行安裝，以保證其正常工作狀態。設計時，超高壓蒸汽凝液放凈閥使用雙閥設計。其他類型的蒸汽凝液放凈閥使用單閥設計。

4. 蒸汽管道排液設施的設置

就理論而言，經受不同壓力的蒸汽管道如不是高熱壓力蒸汽時，設計安裝專門的排液設施是沒有必要的。但如果當蒸汽管道處于大量熱蒸汽的壓力下，會在蒸汽管道內部產生大量凝液，出現這種情況時，應專門設計安裝排液設施。蒸汽管道造成壓力等級不同的是設計時要求排液設施組成材料及安裝方式不同的另一重要原因。但在一般情況下，超高壓管道內一般不會形成凝液，所以，在蒸汽管道排液設施設計安裝過程中，因為無對應凝液管道的存在，所以可不常規設置疏水設施。但根據蒸汽管道在生產及汽車駕駛時的實際情況，蒸汽管道在實際工作中仍然會產生大量凝液，因此，在蒸汽管道的設計安裝時，疏水設施必須包括放凈閥、分液包等基礎設施。

科學合理地設計安裝蒸汽管道，可提高蒸汽管道的工作效率、有效提高經濟效益，增加蒸汽管道的安全性，使蒸汽管道正常的發揮作用。

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