石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)分析

印秀艷（徐州科融環(huán)境資源股份有限公司，江蘇 徐州 221000）

石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)分析

印秀艷（徐州科融環(huán)境資源股份有限公司，江蘇 徐州 221000）

石油作為工業(yè)生產(chǎn)重要能源，其生產(chǎn)運(yùn)輸一直都備受關(guān)注，為滿足實(shí)際發(fā)展需求，逐漸有更多新型技術(shù)被應(yīng)用其中，建立更為完善的管道系統(tǒng)。就我國石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，規(guī)模在不斷擴(kuò)大，這樣就需要在原有基礎(chǔ)上對(duì)化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行更新，從實(shí)際需求出發(fā)，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)確定各項(xiàng)影響因素，做好管道系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)控制，提高工藝管道設(shè)計(jì)合理性。本文對(duì)石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)與措施進(jìn)行了簡要分析。

石油；化工裝置；工藝管道

為提高石油資源應(yīng)用效率，需要基于其易燃易爆特點(diǎn)，重點(diǎn)做好化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)，確保管道系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與合理性，以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。現(xiàn)在很多石油化工企業(yè)，基于效益角度考慮，工藝管道設(shè)計(jì)時(shí)往往選擇相互交叉作業(yè)方式，整個(gè)管道系統(tǒng)復(fù)雜度高，系統(tǒng)布局不合理，降低了管道運(yùn)行安全性與可靠性。因此需要從專業(yè)角度出發(fā)，以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求為目的，對(duì)管道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)的合理性。

1 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)要求

1.1 工藝流線安全

對(duì)石油化工裝置工藝管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在確保其功能完善的前提下，還需要兼顧成本原則，以滿足生產(chǎn)運(yùn)行需求，具有較高的適用性與實(shí)用性。同時(shí)，因?yàn)槭突どa(chǎn)的特殊性，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)提高對(duì)安全性的重視，盡量選擇危險(xiǎn)性小的物質(zhì)材料，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，保證原材料選擇的合理性，降低外界各項(xiàng)因素的影響，提高整個(gè)管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，然后從實(shí)際生產(chǎn)需求角度分析，降低工藝設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，提高安裝流程設(shè)計(jì)實(shí)用性［1］。

1.2 工藝過程安全

為保證工藝過程安全性，在選擇原材料時(shí)，應(yīng)對(duì)材料物理特性進(jìn)行分析，根據(jù)生產(chǎn)工藝運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)管道采取一系列安全防護(hù)措施，保證所選原材料的合理性與適用性。同時(shí)還應(yīng)在管道系統(tǒng)中設(shè)置報(bào)警裝置，尤其是對(duì)于經(jīng)常發(fā)生故障的管段，提高其容錯(cuò)性，可以在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)向管理人員報(bào)警，并采取措施處理，將故障范圍控制在允許范圍內(nèi)，減少安全事故的發(fā)生。因?yàn)槭突どa(chǎn)過程復(fù)雜度比較高，在生產(chǎn)過程中很容易受外界因素影響而出現(xiàn)不可預(yù)測的故障，如果不能及時(shí)采取措施處理，很容易產(chǎn)生大型安全事故［2］。因此，需要對(duì)生產(chǎn)裝置設(shè)置自動(dòng)連鎖緊急停車裝置，保證工作人員人身安全，并減少經(jīng)濟(jì)損失。隨著石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)專業(yè)技術(shù)在不斷更新，逐漸實(shí)現(xiàn)了對(duì)全套工藝設(shè)備裝置的審查，對(duì)提高工藝過程安全性具有極其重要的意義。

1.3 工藝組織優(yōu)化

目前我國石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)已經(jīng)形成比較成熟的專業(yè)體系，工藝管道設(shè)計(jì)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，對(duì)提高工藝管道設(shè)計(jì)規(guī)范性與合理性具有重要推動(dòng)作用。但是因?yàn)槭突ぱb置工藝管道系統(tǒng)復(fù)雜度高，涉及到的內(nèi)容眾多，如果施工組織協(xié)調(diào)不到位，各部門間無法正常溝通，會(huì)降低設(shè)計(jì)過程中各部分人員間的配合有效性和及時(shí)性，很容易出現(xiàn)失誤，而降低最終設(shè)計(jì)效果。因此，需要加強(qiáng)工藝管道設(shè)計(jì)組織優(yōu)化，吸取成功經(jīng)驗(yàn)，制定科學(xué)合理的組織設(shè)計(jì)方案，來提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。同時(shí)也可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，通過三維模擬來進(jìn)行工藝管道設(shè)計(jì)，便于對(duì)存在的問題進(jìn)行調(diào)整，提高工藝設(shè)計(jì)效果。

2 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 合理選擇管道材料

石油化工裝置高壓與低壓系統(tǒng)間在運(yùn)行時(shí)，壓力和溫度等方面存在較大差異，為保證管道系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要重視高低壓系統(tǒng)中低壓關(guān)閉管道等級(jí)分界點(diǎn)的合理劃分。一般可以按照P&ID對(duì)節(jié)限進(jìn)行劃分，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)要求進(jìn)行調(diào)整，保證界點(diǎn)和界線劃分的合理性［3］。一般等級(jí)劃分包括三種情況：第一，壓力等級(jí)相同，材質(zhì)不同（如圖1所示）。第二，材質(zhì)相同壓力等級(jí)不同（如圖2）。第三，壓力等級(jí)與材質(zhì)均不同（如圖3所示）。對(duì)圖1進(jìn)行分析，一般法蘭與墊片均采用低材質(zhì)，而螺栓與閥門選擇用高材質(zhì)方法；圖2則法蘭、墊片、螺栓以及閥門均選擇用高等壓設(shè)計(jì)方法；圖3法蘭與墊片選擇材質(zhì)為a的高壓等級(jí)，螺栓與閥門則選擇用材質(zhì)為b的高壓等級(jí)。

圖1 壓力等級(jí)相同材質(zhì)不同

圖2 壓力等級(jí)不同材質(zhì)不同

圖3 壓力等級(jí)不同材質(zhì)相同

2.2 塔與容器管線設(shè)計(jì)

對(duì)石油化工裝置中塔與容器管線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要保證其符合生產(chǎn)運(yùn)行原理以及工藝實(shí)際運(yùn)行要求。一方面，分餾塔與回流罐間管線設(shè)計(jì)。如果分餾塔塔頂壓力選擇用熱旁路控制方式時(shí)，要充分考慮到旁路短且無袋形問題的發(fā)生，需要將調(diào)節(jié)閥設(shè)置在回流罐上部位置。另一方面，分餾塔與汽提塔間管線設(shè)計(jì)。在對(duì)此部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般會(huì)選擇對(duì)分餾塔設(shè)置調(diào)節(jié)閥組，且要將其設(shè)置在靠近汽提塔位置，保證調(diào)節(jié)閥具有足夠液柱，滿足生產(chǎn)工藝運(yùn)行需求。另外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，來設(shè)計(jì)氣液兩相流管道。應(yīng)將管道上設(shè)置的調(diào)節(jié)閥盡量縮短與接收介質(zhì)容器的距離，最大程度上來降低管道運(yùn)行壓力，避免在生產(chǎn)運(yùn)行過程中出現(xiàn)震動(dòng)問題。同時(shí)還需要合理確定管道敷設(shè)方案，避免不同工藝管道間相互交叉。

2.3 冷換設(shè)備管線設(shè)計(jì)

冷換設(shè)備管線為整個(gè)石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)中的特殊部分，需要考慮的因素更多，詳細(xì)分析操作、管道熱應(yīng)力過程中機(jī)械化因素，提高管線設(shè)計(jì)的合理性。冷換設(shè)備冷水走管程時(shí)一般是下入上出，如果發(fā)生故障時(shí)，換熱器內(nèi)可以存有一定量水，避免內(nèi)部水全部排空。而在設(shè)計(jì)冷換設(shè)備安裝間距時(shí)，為保證后期檢修便利，應(yīng)將間距控制在310mm以上。另外從熱應(yīng)力角度分析，需要將換熱器固定點(diǎn)設(shè)置在管箱端部位置，并對(duì)換熱器熱脹問題產(chǎn)生的位移進(jìn)行分析，保證連接頭端管嘴管道設(shè)計(jì)的合理性。

2.4 管線安裝支架選擇

管道敷設(shè)方式要合理，除了要滿足實(shí)際生產(chǎn)需求外，還應(yīng)減少資源的浪費(fèi)，為避免彈簧架長時(shí)間應(yīng)用失去彈性，管架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少彈簧支架的使用。一般對(duì)于沿塔敷設(shè)的管線，只需要設(shè)置一個(gè)承重支架，且支架距離塔頂要設(shè)置焊接線，如果其中一個(gè)承重支架荷載過重，可以利用另一個(gè)支架作用，一般此支架應(yīng)選擇用彈簧支架，且每隔一段間距要設(shè)置導(dǎo)向支架［4］。如果塔回流線與塔壁間溫差過大，則其伸長量也比較高，需要對(duì)水平管段第一個(gè)支架進(jìn)行垂直拉移處理，設(shè)置彈簧支架。

3 結(jié)語

對(duì)于化工裝置工藝管道進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要基于實(shí)際生產(chǎn)需求，以提高工藝安全性為前提，對(duì)工藝管道各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，保證各項(xiàng)材料選擇的合理性以及設(shè)計(jì)的合理性，為生產(chǎn)工藝的運(yùn)行提供可靠的保障。

［1］穆柯，張博.石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)探討［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，23：31-32.

［2］張志威.石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的合理性探討［J］.當(dāng)代化工，2014，04：611-613+651.

［3］李器.關(guān)于石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的探討［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，09：133.

［4］雷霆.淺談石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2015，17：36-37.