石油化工管道設(shè)計(jì)淺析

劉亞杰 楊東婷

摘 要：石油化工管道設(shè)計(jì)是石油化工建設(shè)過程中的關(guān)鍵步驟，其合理性影響著整個(gè)裝置的運(yùn)行，因此確保管道設(shè)計(jì)的合理性和可行性具有十分重要的意義，如何設(shè)計(jì)出安全合理的管道是石油化工裝置建設(shè)的重要課題。基于此，本文通過對(duì)石油化工管道材料的選用、閥門及管道布置、塔及容器的管道設(shè)計(jì)、冷換設(shè)備的管道設(shè)計(jì)以及管道支架設(shè)計(jì)等方面對(duì)石油化工管道設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：石油化工;管道;設(shè)計(jì)

石油化工管道設(shè)計(jì)過程中，為了保障裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要充分考慮材料選擇、管道布置、支架設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。以下就此對(duì)石油化工管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討分析。

1 材料的選用

材料的合理選用對(duì)管道設(shè)計(jì)十分重要：

1.1 法蘭連接處的螺栓與墊片

法蘭連接的地方常作為管道不同等級(jí)的分界點(diǎn)，在選材中經(jīng)常會(huì)遇到高壓力等級(jí)法蘭為承受較高的密封比壓，須保證所選金屬墊片的硬度要比法蘭密封面的硬度低，低于HB30以上。所以，法蘭與墊片的連接處必須依據(jù)低硬度法蘭來選擇相應(yīng)的金屬墊片，否則，不僅會(huì)導(dǎo)致密封失去效果，而且還會(huì)損傷法蘭的密封面硬度。

1.2 引進(jìn)設(shè)備法蘭配對(duì)

國(guó)內(nèi)設(shè)備材料的機(jī)械性能與國(guó)外存在很大差異，溫度--壓力值也存在一定的差異，從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備很多時(shí)候都與法蘭不能相配對(duì)，特別是當(dāng)工況在溫度--壓力曲線附近時(shí)更易發(fā)生。另外，為了方便施工時(shí)螺栓孔能進(jìn)行有效對(duì)正，法蘭相連接的管道至少有一端應(yīng)為活套法蘭。

2 閥門及管道布置

石油化工裝置中，合理的管道布置不僅要滿足施工、操作、檢修及自身要求，同時(shí)也要滿足工藝流程、設(shè)備布置以及生產(chǎn)的要求，具體表現(xiàn)為：

①安全閥出口與泄壓總管相連接時(shí)，要順著介質(zhì)流向以45°角插入總管的上部，這樣可避免總管內(nèi)凝液倒流入支管;當(dāng)安全閥定壓大于7.0MPa時(shí)，為了降低安全閥背壓，必須采用45°角的方式插入;②當(dāng)安全閥出口低于泄壓總管時(shí)，要在低處易于接近的地方設(shè)置手動(dòng)放液閥，為避免袋形管段積液，需定期排放至密閉系統(tǒng)。同時(shí)，在寒冷地區(qū)，必須采取伴熱和防凍措施，以防止發(fā)生袋形管段積液現(xiàn)象;③泵入口的管道布置應(yīng)無液袋或氣袋，而且管道需盡量直而短，如有變徑，為了防止氣體集聚，應(yīng)使用偏心大小頭，大小頭一般需頂平安裝。當(dāng)離心泵用于輸送輕介質(zhì)時(shí)，為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在大小頭后最好有3D-7D的直管段;④跨越道路的危險(xiǎn)介質(zhì)管道，其上方不能安裝閥門和法蘭，并且要使凈高達(dá)到一定的要求。消防蒸汽、消防豎管、事故隔離及緊急放空等必須放置在明顯的位置，同時(shí)保證其安全性與易于操作性。

3 塔與容器的管道設(shè)計(jì)

3.1 根據(jù)工藝原理合理布置

一般情況下，分餾塔帶有調(diào)節(jié)閥組，調(diào)節(jié)閥組應(yīng)靠近汽提塔安裝，以保證調(diào)節(jié)閥前有足夠高的液柱;當(dāng)分餾塔塔頂壓力由熱旁路控制時(shí)，熱旁路應(yīng)盡量短且不得出現(xiàn)袋形，調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)在回流罐的上部。

3.2 介質(zhì)相態(tài)的特殊要求

當(dāng)管道用于輸送汽液兩相流時(shí)，管道上的調(diào)節(jié)閥應(yīng)盡量靠近接收介質(zhì)的容器布置，從而達(dá)到減小管道壓降，避免管道震動(dòng)的目的。由此可見，管道的設(shè)計(jì)過程中需關(guān)注工藝意圖，不可隨意布置。

4 冷換設(shè)備的管道設(shè)計(jì)

4.1 逆流換熱

冷換設(shè)備的冷水由下部進(jìn)入管程入口，從上部管程出口排出，這樣供水出現(xiàn)故障時(shí)，換熱器內(nèi)仍能夠存有水，不致排空。當(dāng)冷換設(shè)備作為加熱器時(shí)采用蒸汽加熱，蒸汽從上部引入，凝結(jié)水由下方排出。

4.2 安裝凈距

為了方便冷換設(shè)備的檢修，換熱器進(jìn)出口管線及側(cè)面的法蘭在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與設(shè)備封頭蓋法蘭保持一定的凈距，以方便拆卸螺栓，凈距一般為300mm。

4.3 熱應(yīng)力

為方便冷換設(shè)備的檢修，換熱器的固定端一般設(shè)在管箱端，凡與設(shè)備管口相連接的管道，均需考慮換熱器本體熱漲位移對(duì)設(shè)備管口受力的影響。可通過合理的管線布置，使管口受力滿足相關(guān)規(guī)范要求，必要時(shí)，可通過應(yīng)力分析軟件對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析。

5 管道支架設(shè)計(jì)

5.1 合理設(shè)置承重支架

一般沿塔敷設(shè)的管道只設(shè)置一個(gè)承重支架，該支架通常為剛性支架，支架生根于塔身，支架高度位于塔頂封頭焊縫線下方150mm處，若一個(gè)承重支架荷重過大時(shí)，可設(shè)置另一個(gè)承重支架，該承重支架應(yīng)設(shè)計(jì)為彈簧支吊架。同時(shí)，每隔一段間距就要設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向支架。不允許在水平管道的彎頭處設(shè)置剛性支架。

5.2 合理進(jìn)行管線設(shè)計(jì)，減少?gòu)椈芍У跫艿氖褂?/p>

彈簧支吊架與一般支架相比較，在安裝及使用方面比較麻煩，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，彈簧支吊架是用定位銷加以固定的，安裝過程中，不得隨意拔掉定位銷，定位銷應(yīng)在裝置開車或蒸汽吹掃之前拆除。

6 結(jié)束語

綜上所述，石油化工管道設(shè)計(jì)不僅要求設(shè)計(jì)者具有專業(yè)的知識(shí)，科學(xué)的理念，而且還要求設(shè)計(jì)人員具備創(chuàng)新意識(shí)，在運(yùn)用常規(guī)性的專業(yè)知識(shí)和規(guī)范性的原則下，充分了解工藝的意圖及生產(chǎn)要求，在設(shè)計(jì)中具體分析實(shí)際情況，從而保證石油化工裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張獻(xiàn)杰.淺談石油化工企業(yè)管道的關(guān)鍵技術(shù)問題[J].生物化工，2016（02）.