聚丙烯裝置精制單元配管設計

鄧麗麗

(廣東寰球廣業工程有限公司，廣東 廣州 510655)

1 聚丙烯裝置概述

在聚丙烯裝置中，原料的雜質會影響催化劑的活性，聚合反應的質量等。因此需要根據工藝對原料的規格要求，對界區外來的原料進行精制，降低原料的雜質含量。某聚丙烯裝置采用了INEOS 的 INNOVENE臥式釜氣相聚丙烯工藝，以臥式帶攪拌氣相反應器、循環氣冷卻器、循環氣壓縮機和擠壓造粒機組等組成了工藝的核心設備。原料經過精制符合要求后，進入反應器，在高效催化劑的作用下，原料單體聚合成為粉料，粉料經過分離，得到的粉料經過擠壓造粒風送及摻混，成為成品。而粉料分離過程的尾氣通過壓縮分離進行回收。裝置整合分區主要包括精制單元，TEL/助催化劑進料單元，聚合凈化單元，擠壓造粒單元，風送及摻混單元，壓縮回收單元。

根據工藝規格要求，界區外來含雜質(主要是一氧化碳、二氧化碳、硫化物、水、氧氣、甲醇、異丙醇)的液體丙烯，先通過汽提塔脫除輕組分(一氧化碳、氧氣以及部分二氧化碳)，在干燥塔脫除水，再通過內部裝填選擇性吸附劑塔去除剩余的雜質(殘余的二氧化碳、甲醇、異丙醇以及硫化物)。界區外來的乙烯原料需要脫除一氧化碳、水、甲醇，先通過脫CO塔脫除一氧化碳，再進入裝有混合吸附劑塔中脫除二氧化碳、水、甲醇。其中干燥塔、脫CO2、硫和醇塔的吸附劑利用氮氣進行開式再生。本文以某一聚丙烯裝置為例，簡述聚丙烯裝置中精制單元的配管設計的注意事項。

2 精制單元設計要點

2.1 設備布置設計

精制單元主要利用塔脫除雜質，主要的設備就是塔器。內部裝填吸附劑的塔，經過一段時間失去活性，需要更換吸附劑。對于吸附劑的卸載和安裝，需要考慮更換過程中吊鉤，人孔的開啟等可操作性與方便性。塔平臺設置應方便檢修、操作、監測儀表和出入人孔等[1]。

按照生產流程順序和同類設備適當集中的方式，原料丙烯和乙烯進行雙排布置，利用框架聯合平臺將塔聯系在一起，提高穩定性。以塔中心線對齊，去丙烯雜質的塔為一側，去乙烯雜質的塔為一側，中間為管廊。塔對外側為維修側，布置人孔，吊裝區域，靠管廊側為配管側，布置管道。塔器支撐高度取齊，便于設置支撐層。相對于單排布置方式，雙排布置，去丙烯雜質的塔與去乙烯雜質的塔可共用管廊，減少管子長度，節約成本，對稱布置，整齊美觀。塔器的再生需要的熱氮氣，是通過電加熱器加熱得到。該電加熱器應布置在靠近主電纜，也靠近需要再生的塔器的地方。

2.2 管道布置設計

管道布置，應該符合有關的規范、標準和慣例，符合工藝要求，統籌規劃，整齊有序，橫平豎直，成組成排，便于支撐。水平方向管子應以底標為統一標高，縱向和橫向的管子的標高錯開，成排立管也可以管外壁作為對齊線，方便統一做支架支撐[2]。

配管過程要考慮的預留空間，對可能出現的情況，留有改動的空間。不同類型的儀表元件，控制儀表閥的執行機構一般比較大，要考慮氣缸大小、安裝空間與氣缸支撐；孔板、渦街流量計等要考慮前后直管段要求等。在空間充裕的地方，盡量多留點空間，減少后期因條件變動帶來的改動量，減少工作量。管道布置時，應同時考慮支架的位置是否有建筑物、構筑物和設備來支撐，留出做支架需要的直管段。對于小管線，可立式布置，統一做支架，既減少空間，也方便操作。管道布置也要結合管道內介質的屬性考慮。例如黏稠介質的小管線，應盡量減短管線的長度，減少焊接的數量，減少堵塞段；帶粉料介質的，管線盡量短而直，縮短水平長度，使用大長彎頭拐彎，減少粉料的積聚。該裝置中，丙烯以液相進料，受環境溫度影響，液相丙烯容易氣化，造成管道內壓力迅速升高。對于可能超壓的位置，配備了泄壓管線，丙烯泄壓可能產生低溫。低溫介質管道上的閥門宜安裝在水平管道上，閥桿方向宜垂直向上[3]。泄壓管線的閥門應考慮水平安裝。

2.3 考慮結構對管道布置的影響

塔器的支撐層及以下是框架是混凝土結構，有利于塔器設備的支撐，也有利于防火。由于混凝土結構，承載設備的荷載，梁高很厚，規劃塔器中間的管廊層高時，要考慮梁的厚度，最好結構專業提前溝通，給一個初步的梁高，再根據進出該層梁的最大管子需要的高度來規劃管廊的層高，這個可以避免設計后期由于梁高問題影響管子進出管廊引起的麻煩。

塔器的支撐層及以下是框架是鋼結構，對于鋼結構的框架，水平面與立面都是需要打斜撐的。水平面的斜撐，主要考慮與穿樓層的管子碰撞問題；立面上的斜撐，立于框架的平臺上，會影響平臺的通道，檢修空間，碰撞管道等。所以在開始配管前期，應該跟結構專業溝通，先商議好立面斜撐的位置，配管過程考慮立面斜撐的影響，盡量減少由于斜撐影響帶來的管道的修改，減少工作量。

2.4 考慮應力對管道布置的影響

干燥塔、脫CO2、硫和醇塔的催化劑利用高溫的氮氣進行開式再生，塔有兩個切換使用的，一個使用，一個進行再生。切換使用的塔配管應對稱或一樣，這樣可以保證管線的壓力降一樣，應力也一樣。塔再生有高溫工況，在配管前，就應該考慮管道的柔性，如果以前有類似項目的，可以參考該項目的配管，如果沒有，也可以根據管道柔性的公式，進行簡單的計算。改變管道走向，例如多拐彎、增加垂直管道原來走向的管道的長度，都可以增加管道柔性。對于大口徑的，或設計溫度計較高的管線，要考慮管道柔性，需要應力計算的，要多跟應力分析的溝通。這樣可以減少后期由于應力問題帶來管道修改而增加的難度和工作量。

2.5 其它注意事項

管道設計，也要考慮后期管道施工、安裝、維修、方便操作等問題。例如球閥與對夾式止回閥直連，止回閥上的螺栓很長，在止回閥后面應留空間供螺栓拆卸。配管過程中，管件最好不要都直連，中間留直管段，這樣，現在施工有誤差時，可以通過直管段來調節。在檢修設備需要拆除部分管道時，需要拆除部分管道的管架應可拆卸，不影響檢維修，設置支架支撐拆卸后剩余管道。

3 結束語

配管設計，不同的設計人也設計出不同風格的成品。配管設計沒有最好，只有更好。為了獲得更好的配管設計，設計人就應該遵循配管設計的客觀規律，綜合統籌規劃，考慮各個影響因素，在滿足標準規范與工藝要求下，做到安全、經濟、整齊美觀、容易施工、方便操作和檢修。

參考文獻

[1]工業和信息化部. HG/T 20546.5-2009 化工裝置設備布置設計規定 第5部分：設計技術規定[S].北京:中國計劃出版社,2010.

[2]張德姜，王懷義，劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊 第一篇 設計與安裝[M]. 北京:中國石化版社,2009:133-135.

[3]工業和信息化部.SH 3012-2011石油化工金屬管道布置設計規范[S].北京:中國石化出版社,2011.