淺析化工工藝管道設(shè)計(jì)

曹志軍（華東理工大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201306）

淺析化工工藝管道設(shè)計(jì)

曹志軍（華東理工大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201306）

化工廠中，管道具有關(guān)鍵和特殊的作用，是連接各設(shè)備、系統(tǒng)的主要載體，能夠提高流體運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，是化工廠的重要基礎(chǔ)設(shè)施。而管道的敷設(shè)是一絕化工工藝管道設(shè)計(jì)進(jìn)行的，設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性直接決定管道的傳輸質(zhì)量，是化工企業(yè)建設(shè)應(yīng)該重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。本文以此為切入點(diǎn)，探究化工工藝管道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，旨在提升化工管道的安全性和穩(wěn)定性。

石油化工；工藝管道；設(shè)計(jì)

石化企業(yè)中，管道中運(yùn)輸?shù)牧黧w物質(zhì)大多為易燃、易爆、易揮發(fā)的危險(xiǎn)品，存在一定的危險(xiǎn)性，如果管道設(shè)計(jì)不合理將造成危險(xiǎn)品的泄漏，引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)、安全事故，對企業(yè)造成極大的安全威脅。所以，重視并加強(qiáng)化工工藝管道的設(shè)計(jì)工作是極為必要的，應(yīng)該從管道材料、管線設(shè)計(jì)、閥門布設(shè)等方面入手進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出安全、合理的化工工藝管道系統(tǒng)，滿足化工廠的正常生產(chǎn)需要。

1 管道設(shè)計(jì)工藝路線的安全設(shè)計(jì)

工藝管道中存在大量的易燃、易爆危險(xiǎn)品，一旦泄露將產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮工藝管道設(shè)計(jì)的安全性，將安全問題視為設(shè)計(jì)的首要原則，放在第一位進(jìn)行考慮。具體來說，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮管道的材質(zhì)問題，選擇耐腐蝕、高性能的材料作為管道材質(zhì)；其次，應(yīng)該在管道系統(tǒng)中加裝警報(bào)裝置，某一區(qū)域或管線出現(xiàn)異常后及時(shí)報(bào)警，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，提高管道維護(hù)、保養(yǎng)的針對性；第三，應(yīng)設(shè)置聯(lián)動(dòng)閉鎖裝置，某一區(qū)域發(fā)生泄漏事故后，操作特定裝置即可完成事故區(qū)域的隔離，將事故的危害性降到最低。

2 管道材料與等級(jí)分界的合理性設(shè)計(jì)

化工系統(tǒng)中，根據(jù)管道內(nèi)部受壓的不同，可以分為高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)之間存在較大的溫度、壓力差異，應(yīng)該明確兩者的界限，形成正確的分界點(diǎn)和分界線。具體來說，不同情況下的材料選擇及連接方式如下：

2.1 壓力等級(jí)相同、材質(zhì)不相同

該種情況下，螺栓、閥門必須選用高材質(zhì)，法蘭、墊片可以酌情采用低材質(zhì)材料。

2.2 材質(zhì)相同、壓力等級(jí)不同

出于安全考慮，此時(shí)的閥門、螺栓、法蘭及墊片都應(yīng)該應(yīng)用高壓材質(zhì)，嚴(yán)禁使用低壓材質(zhì)。

2.3 材質(zhì)、壓力均不相同

此時(shí)，閥門和螺栓應(yīng)該采用高壓一側(cè)的高材質(zhì)材料，法蘭、墊片選用抵押一側(cè)的低材質(zhì)材料。

3 塔與容器管線的合理性設(shè)計(jì)

管道是連通化工廠各設(shè)施的主要形式，與各類塔、容器存在密切的關(guān)系，應(yīng)該根據(jù)工藝流程的需要和化工設(shè)備的具體要求進(jìn)行合理的管線設(shè)計(jì)。一般來說，塔與容器管線的設(shè)計(jì)主要有分餾塔與回流罐之間的管線設(shè)計(jì)，分餾塔與汽提塔之間的管線設(shè)計(jì)。

3.1 分餾塔與回流罐之間的管線設(shè)計(jì)

該區(qū)域的管線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于調(diào)節(jié)閥的位置。一般的化工系統(tǒng)中，分餾塔是通過熱旁路掌控塔頂?shù)膲毫Φ模瑧?yīng)該考慮可能出現(xiàn)的熱旁路過短的情況，合理選擇調(diào)節(jié)閥的位置。

3.2 分餾塔與汽提塔之間的管線設(shè)計(jì)

該區(qū)域管線的調(diào)節(jié)閥是以調(diào)節(jié)閥組的方式出現(xiàn)的，安裝在汽提塔附近，通過對調(diào)節(jié)閥組的控制能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的液柱，滿足管線內(nèi)流體物質(zhì)的運(yùn)輸需求。

4 泵的管線設(shè)計(jì)

泵入口管線的設(shè)計(jì)是管線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)極易導(dǎo)致入口管附近有大量的氣體集聚，造成極大的安全隱患。所以，應(yīng)該重視泵的管線設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行科學(xué)的入口管線設(shè)計(jì)。具體來說，首先，選用可調(diào)節(jié)式入口支架，根據(jù)實(shí)際需要對入口之間的高度、角度進(jìn)行調(diào)整；其次，將入口管及閥門等安裝在泵的側(cè)前方；第三，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮管道內(nèi)部可能出現(xiàn)的氣阻問題，通過頂平安裝的方法消除氣阻；第四，應(yīng)該考慮管線材質(zhì)的柔韌性，能夠滿足大角度管線彎曲的要求。此外，還應(yīng)該考慮泵嘴受力在安全運(yùn)行的范圍內(nèi)，否則應(yīng)該對其進(jìn)行力學(xué)補(bǔ)償。

5 管架設(shè)計(jì)

顧名思義，管架是管道的支撐、固定系統(tǒng)，是管道的安裝基礎(chǔ)。如果管架設(shè)計(jì)不合理將導(dǎo)致管道遭受一定的外部應(yīng)力，增加閥門、接口等區(qū)域的受力，對管道的安全性造成一定的影響。所以，應(yīng)該重視管架設(shè)計(jì)工作。具體來說，管架應(yīng)該遵循以下原則：

5.1 盡量減少管道與管架的相對位移

在管架設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量減少管道與支架間的相對位移，避免支架對管道移動(dòng)造成的損害。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將部分負(fù)荷較小的支架從地面等固定區(qū)域轉(zhuǎn)移到主管上，在滿足支撐要求的同時(shí)，減少小管與支架間的相對位移，避免因此導(dǎo)致的管道損壞狀況的出現(xiàn)。

5.2 沿塔敷設(shè)管線的支架設(shè)計(jì)

沿塔敷設(shè)的管線，在設(shè)置承重支架時(shí)，大多只設(shè)置一個(gè)，但是可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整支架頂距塔頂封頭焊縫線為150mm如果需要第二承重支架則需要設(shè)彈簧吊架，而且每隔一定間距需設(shè)導(dǎo)向支架。如此方能滿足管線的支撐需要，確保管道正常工作。

6 結(jié)語

總體而言，化工工藝管道的設(shè)計(jì)責(zé)任重大，關(guān)系到系統(tǒng)的安全性和合理性，與化工企業(yè)的安全狀況緊密相關(guān)，應(yīng)該引起設(shè)計(jì)人員的鐘聲，根據(jù)工藝的特點(diǎn)進(jìn)行合理的管道設(shè)計(jì)，確保管道設(shè)計(jì)的合理性、安全性。

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