探討石油化工工藝裝置中的蒸汽管道配管設計

摘 要：如何有效改善石化工藝設備蒸汽管道的設計，確保石化工藝設備運行的安全性和穩定性是石化公司發展面臨的關鍵問題之一。本文對石油化工工藝裝置中的蒸汽管道配管設計進行了探討，希望能為業界同行提供參考。

關鍵詞：石油化工;工藝裝置;蒸汽管道;配管設計

1 石油化工工藝概述

石油化工原則上是指石油和天然氣的應用，經過物理和化工處理，獲得了相應的石油和化工產品。所獲得的產品在實際的社會應用中具有巨大價值。根據目前的社會發展狀況，即使石化公司占有較高的市場地位，其發展也存在很多問題，這些問題的存在會導致嚴重的安全事故，并嚴重威脅人員和財產的生命。對于石化公司而言，石化工藝是石化生產的主要途徑，蒸汽管道是過程設備的重要組成部分。整個管道系統的合理設計可以使石化企業的發展更加安全穩定[1]。因此，必須考慮管道的設計，特別是管道和石化工藝設備的整體設計。

2 配管設計的影響因素

對石化工藝運行過程中當前蒸汽管道配管設計的分析表明，總體發展狀況相對較好。蒸汽管道系統設計的有效實施對化工過程操作的安全性和穩定性起著重要作用。然而，從詳細的分析來看，由于焊接因素、應力因素、基本構造因素、腐蝕保護因素和管道材料因素導致的蒸汽管道設計和運行異常也更為普遍。作者對上述因素對石化過程運行的主要不利影響進行了簡要分析和研究。

2.1 焊接因素

由于石化工藝設備蒸汽管道不合格的焊接質量，由這種問題引起的不良現象也更加普遍。由焊接因素引起的蒸汽管道管路異常行為的具體分析主要表現為：管道運行中焊接質量不足，一定的氣液泄漏。影響了化工工藝技術運行的穩定性，對化工反應在設備中的反映也有影響。另外，在蒸汽管的操作中，由于泄漏事故引起的安全事故已經成為主要問題[2]。

2.2 應力因素

化工反應涉及某些高溫、高壓、低溫和燃燒現象。由于這種現象的發生，在管道中已經發生了一定的溫度應力現象。如果繼續發生這種溫度應力現象，則在管道中可能會出現裂紋和松動，從而極大地影響管道的使用質量。在隨后的化工過程技術的操作以及過程反應中，還引起大量的能耗管理和控制。

2.3 基本施工因素

在石化工藝設備蒸汽管道的設計中，出于長度和高度的原因，某些基本固定裝置的安裝對于管道的安全穩定運行非常重要。在實踐中，由于基礎結構的質量差和基本管道組件的不正確應用，使得管道應用中隱藏的安全問題更加普遍。對基本施工因素造成的不利影響的具體分析主要體現在：管道運行的振動現象引起基本部件松動，最終導致基礎固定平臺開裂等，造成大量安全穩定運行的管道沖擊現象。另外，對由于在基礎結構中使用彈簧框架而引起的管道松動振動的分析也是當前工藝反應中蒸汽管道應用中的主要問題。

2.4 防腐蝕作業因素

石化工藝在運行過程中涉及許多腐蝕現象。這種腐蝕現象通常分為兩種：熱腐蝕和化學腐蝕。腐蝕現象的持續存在對管道配管的應用質量構成了重大威脅。同時，在管道設計和施工應用中，腐蝕問題對防腐工作提出了很高的要求。在當前的發展中，由于在實際開發中因為管道腐蝕防護工作不合理，引起的嚴重腐蝕導致的管道泄漏，發生了許多安全事故[3]。

2.5 管道材料因素

在石化生產過程中，蒸汽管道會長時間遭受熱、蒸汽和化工腐蝕。在這種條件中，除了防腐蝕因素外，由于管道材料的質量因素所引起的隱藏安全問題也更加普遍。管道質量不足會導致蒸汽管道頻繁出現故障，例如泄漏、破裂、松動和其他不良現象，這對化工工程技術的穩定運行和設備安全性產生影響，也對系統的運行有重大影響。

3 蒸汽管道配管的具體設計

3.1 蒸汽管道配管設備

在設計蒸汽管道時，作為設計單位，有必要詳細指定配管設備（尤其是其范圍），以確保安裝工作符合相關的國家建筑標準。通常，石化廠的蒸汽管道由20號鋼制成。根據蒸汽壓力，蒸汽管配管設備分為四種類型：低壓蒸汽管、中壓蒸汽管、高壓蒸汽管和壓力較大蒸汽管。在設計時，根據不同的特性將不同的蒸汽管道設置在不同的位置，以確保管道配置操作的有效性和便利性[4]。在管道設計過程中，管道內部的溫度遠高于外部溫度，因此小型補償器會消耗管道內部擴展的性能。在安裝小型補償器以確保小型補償器的吸收效果時，必須準確計算其與管道之間的距離。此外，整個蒸汽管必須處于良好的工作狀態，徹底調查壓力蒸汽管之間的距離差異，并通過詳細分析來防止不必要的安全事故。另外，在收集排出的液體時，必須用法蘭連接設備的水平管道并將其安裝在入口處，以確保管道的正確形狀。在收集排出的液體的過程中，在高溫情況下，施工技術人員會以各種方式排水，然后使用回流閥確保排出的液體被完全回收。

3.2 蒸汽支管設計

在研究蒸汽支管設計之前，首先要檢查散熱器的狀況，指導選擇蒸汽支管的尺寸，根據壓力等級不同的蒸汽管的運行情況，將化工廠的蒸汽支管下部安裝排水設備。排水系統和蒸汽支管底部的排水設備的具體位置如下。加熱設備和分水器設備需要低點;渦輪機的蒸汽入口、蒸汽管截止閥的前面低點;泵、熱交換器;蒸汽入口、截止閥前方的最低點;分配管的底部和膨脹容器的底部。

3.3 蒸汽冷凝器設計

化工工藝裝置中的蒸汽冷凝水管道的設計位置通常設計在與蒸汽管道相同的層上。在蒸汽冷凝水管道中設計和安裝“П”補償器時，請水平設計“П”補償器立管。運輸過程中存在潛在的安全隱患;“П”形補償器的立管有時也能夠設計為傾斜的形式，這樣能夠有效地避免水錘現象 [5]。

一般來講，在回收過程中，必須將由不同壓力水平的蒸汽形成的冷凝水連接到相應的冷凝水主管上。在蒸汽冷凝管道的設計過程中，蒸汽管道直徑小于50mm的支管可以直接與90°方向的冷凝水回收主管連接。蒸汽管道直徑為50mm以上的支管必須遵循介質的流動方向，與冷凝水回收管成對角線45°連接。正向回水閥設計更適合冷凝水回收主管的水平方向[6]。

3.4 設備壓力蒸汽管道排液設備的設計

化工設備運行期間，在某些情況下，高溫可能會導致蒸汽管道產生大量的冷凝水。所以，排液口必須安裝在管道下方。由于13MPa高壓蒸汽管的高溫，在熱水管中會產生大量的排水，可以通過安裝在管底部的排水裝置將排水排出。在安裝過程中，此類排水主要包括：截止閥和排氣管等。在超高壓蒸汽管道模型中，在處理液體排放時，必須根據液體排放設施進行分析[7]。執行以下功能：首先，由于主管道之間的距離相對較短，有效控制了根部閥，確保了排放的科學設計。其次，縮短排水裝置和根閥之間的距離，以防止液體泄漏。

4 結束語

石油化工裝置蒸汽管道或蒸汽冷凝水管道的特征是高溫、氣液兩相流。在設計蒸汽管道或冷凝水管道配管時，不僅要考慮經濟、合理、整潔和美觀等因素，還要考慮管道應力計算和管架設計的要求。只有這樣，管道設計才能在保證安全的條件下實現經濟效益。

參考文獻：

[1]張發有.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].石油化工設備技術，2010，031（003）：9-11.

[2]宮雪.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].中國新技術新產品，2016，323（13）：78-79.

[3]肖瑩，林彩紅.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].科學技術創新，2013（2）：9-11.

[4]李曉赫.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計分析[J].赤子，2012（7）：228-228.

[5]王艷波.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].石化技術，2016，23（3）：56-56.

[6]趙忠楠.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計探討[J].中國石油和化工標準與質量，2016，36（13）：121-122.

[7]封凱.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計分析[J].中國石油和化工標準與質量，2017，037（016）：185-186.

作者簡介：

劉旭東（1987- ）男，漢族，籍貫：內蒙古自治區，本科，工程師，主要研究方向：化工與能源。