淺析空分裝置布置與安裝注意事項

王福財（神華榆林能源化工有限公司，山西 榆林 719302）

淺析空分裝置布置與安裝注意事項

王福財（神華榆林能源化工有限公司，山西 榆林 719302）

近幾年，隨著我國經(jīng)濟的快速增長，化工產(chǎn)業(yè)的規(guī)模逐漸擴大，越來越多的配套空分裝置被運用到化工生產(chǎn)中去。空分裝置作為化工生產(chǎn)的重要的配套裝置之一，在我國工業(yè)發(fā)展中有著非常重要的作用。因此，在實施空分裝置布置時，一定要注意裝置布置與安裝，只有這樣才可以有效提高我國空分裝置的安全，減少企業(yè)經(jīng)濟損失。本文主要從空分裝置的布置以及配管相關注意事項方面進行了分析，并針對分析結果提出一些建議和措施。

空分裝置；管道配管；注意事項；措施

隨著科學技術的不斷進步，越來越多的先進技術開始被應用到工業(yè)生產(chǎn)的領域當中?？辗盅b置和配管布置作為一項復雜的技術，需要大量專業(yè)人才與專業(yè)手段相配合才可以完成，因此，企業(yè)想要提高空分裝置的運行效率，就必須對該裝置進行合理設計與布置，最大限度的為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

1 空分裝置的概述

空分裝置又被稱為空氣分離裝置，組成部分主要有空氣過濾系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、預冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、低溫精餾系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)等，這些裝置主要是利用吸附、深度冷凍以及膜分離等物理手法將空氣中的氧氣、氮氣等稀有氣體分離出來，同時對這些氣體進行收集的一個過程。其分離出來的產(chǎn)品主要被應用到石油、冶金、化工以及醫(yī)療等諸多行業(yè)當中?？辗盅b置被用于石化、煤化工、鋼鐵冶煉工業(yè)等行業(yè)的概率較多，特種氣體被當成保護氣應用到電子設備、玻璃生產(chǎn)、光纖等領域當中[1]。目前，空分裝置逐漸向大型化、島群化、自動化、裝備集成化的方向發(fā)展。

2 空分裝置布置的原則和基本內(nèi)容

2.1 布置的原則

（1）在進行空分裝置布置時，一定要嚴格依照廠區(qū)的總體要求進行規(guī)劃設計，在保證裝置的協(xié)調性與統(tǒng)一性的同時，滿足工廠現(xiàn)階段的實際需求與技術改造需求，最大限度的降低投資成本和工業(yè)用地，為企業(yè)安全生產(chǎn)提供有利保障。

（2）在實際運行中，空分裝置的進風口經(jīng)常會出現(xiàn)二氧化碳或是碳氫化合物，這些物質的出現(xiàn)會影響分子篩的負荷量，情況嚴重時還會引起空分裝置停車，給生產(chǎn)帶來一定的安全隱患。因此，在布置空分裝置時，一定要對進口進行檢查，將影響其負荷的二氧化碳或碳氫化合物控制在安全范圍之內(nèi)[2]。

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2 3 4下游凈化裝置CO2排放的影響周邊CO2和有害氣體排放的影響分子篩吸附劑不足的影響CO2排放口遠離空氣入口過濾器，并做CO2擴散模型分析科學調研與論證周邊大氣環(huán)境，并做CO2擴散模型分析科學計算用量和壽命，裝填時留有一定余量

（3）在對一些特殊設備進行布置時，要根據(jù)當?shù)氐臍夂?、溫度、降水量、風沙大小等情況合理運用室內(nèi)布置，以確保裝置的正常運行。

（4）企業(yè)是為了盈利，因此，空分裝置配管在進行布置時，一定要考慮到裝置地面零點標高和絕對標高兩者間的關系，并依據(jù)裝置豎向布置情況確定兩者的位置。對有些重載荷或振動設備在進行安裝時，要充分考慮地質因素，設備整體布局一定要參考工藝流程和順序進行布置，最大限度的縮短管道長度，控制成本，減少不必要的浪費[3]。

（5）嚴格按照要求進行布置，在滿足生產(chǎn)安全的基礎上，加強設備監(jiān)督與維修，降低能耗，減少設備排污對環(huán)境的影響。

（6）在施工過程中要確?？辗盅b置后備系統(tǒng)中的氧氣儲罐與國建鐵路間的距離控制在200m以上。

2.2 空分裝置布置要點

2.2.1 對空分裝置中的液體灌區(qū)進行布置

在化工設備中對液體灌區(qū)進行布置其實比較簡單，只需按照相關設計要求直接進行就可以。在液體灌區(qū)進行布置可以最大限度的減少液壓泵靠近液體儲存罐，減小泵進口的汽化量與管道長度，為企業(yè)節(jié)約一定的開支。

2.2.2 對配管進行布置

在化工廠中，各項配管分布不同，功能也不盡相同，因此，要對配管進行合理的設計，并根據(jù)配管設計要求結合實際運行情況進行布置。在布置過程中要選擇經(jīng)濟適用、抗壓抗損能力較強的配管材料，這種高質量的配管材料不僅可以有效的提高空分裝置的運行效率，還可以通過選擇降低企業(yè)投資成本，最大限度提高企業(yè)經(jīng)濟收益。

2.2.3 對裝置進行安全布置

空分裝置分離的相關氣體具有一定的危險系數(shù)，其中氧氣可以助燃，氮氣屬于惰性氣體，過量會導致窒息，液體會造成凍傷，因此，在布置設備時，施工人員一定要遵循《石油化工企業(yè)防火設計規(guī)范》的有關要求進行安裝，為氧氣設置獨立的氧氣調節(jié)閥和防護墻，要將放空塔和氧氣閥門室放置在空曠無人地帶。蒸汽放空消音器要避開人員密集的辦公區(qū)域，避免燙傷和噪音傷害，可以依照要求放在管廊上，對于一些具有較高可燃性和易爆性的設備布置防爆墻，這樣可以減少危險發(fā)生的概率[4]。

2.2.4 對空分裝置進行維護維修布置

空分裝置在進行布置時，還要考慮其操作與維護的方便，在保證其安全的基礎上為操作者和設備維修者提供良好的施工環(huán)境。在對汽輪機空壓機進行安裝時，要將抽氣裝置布置在排氣良好的和方便維修的位置，并且要給汽輪機表冷器的上方留出4較大空間，從而減少對設備的損害程度。在布置表冷器基礎柱的時候，要依據(jù)要求對設備部件和外在環(huán)境進行檢查，在壓縮機廠房內(nèi)布置符合規(guī)定的樓梯、檢修吊車和安全出口，完善整體檢修平臺，最大限度地提高設備運行安全。

3 空分裝置配管在布置中常見的幾種問題

配管作為空分裝置中的重要組成部分。對其本身而言需要隨著時代的發(fā)展不斷進行調整和完善，只有這樣才可以確保空分裝置在整體化工系統(tǒng)生產(chǎn)中的運行效率。但就目前空分裝置中的配管而言，仍存在著許多的問題，下面筆者就幾種常見的問題進行分析。

3.1 空分裝置中的蒸汽配管被設計在石油化工裝置中

配管作為一種特殊的化工裝置在物料運輸和分離上起著較大的作用，空分裝置由于使用的范圍較廣，所以在選擇配管時，要選用不同材質和種類分別進行安裝，在使用上也要考慮多種因素的影響。現(xiàn)階段，化工企業(yè)在進行設計與安裝時，不能多角度的看待問題，很多企業(yè)甚至常常忽略外在因素對空分裝置配管的影響，導致空分裝置的材料選用、管道的布置、支架的選擇以及裝置應力分析性能普遍較差。在石化生產(chǎn)中，蒸汽被用于石油物質的分離與提純，石油在提純和分離過程中，通常會出現(xiàn)高溫狀態(tài)，同時還伴隨一定的壓力差異，這種狀態(tài)下裝置在石油裝置中的配管就要比其他裝置中的管道更具抗壓性和防爆性，但在實際中很多企業(yè)并未對此做出改進，仍使用一般的配管裝置，嚴重增加了設備的危險系數(shù)。

3.2 空分裝置中的配管種類復雜，缺乏統(tǒng)一歸類與管理

空分裝置的使用管道范圍較廣，種類也比較復雜，具體包括：高溫高壓蒸汽專用的合金管、耐低溫的鋁管、氧氣線的不銹鋼管、碳鋼管等，在布置時經(jīng)常會根據(jù)化工企業(yè)的實際需求對配管進行調整。但在實際布置過程中，很多企業(yè)和工人卻常常忽視這一點，通常只根據(jù)各部位所需進行布置，缺乏對裝置的統(tǒng)一歸類與管理。當空分裝置在運行中出現(xiàn)故障和問題，維修人員很難在這種復雜的管道環(huán)境中能及時發(fā)現(xiàn)問題，導致空分裝置管道運行事故較多。

3.3 空分裝置配管布置流程不規(guī)范

在很多化工企業(yè)當中，施工人員在進行空分裝置配管布置時，不能嚴格按照《石油化工企業(yè)防火設計規(guī)范》等有關要求進行施工，存在經(jīng)驗主義和盲目趕工思想，導致有害氣體泄漏、爆炸等安全事故時常發(fā)生，給空分裝置運行帶來巨大的安全隱患。

4 空分裝置和配管在布置時的注意事項

在化工設備中空分裝置產(chǎn)品主要包括氧氣、氮氣、氬氣等物質，因此，在布置配管時，要嚴格依據(jù)要求進行施工，最大限度的控制成本，減少安全事故發(fā)生。

4.1 注意空分配管與壓縮機管道間的距離

在對空分配管與壓縮機管道進行布置時，首先，要考慮配管的應力和負重力，要對配管的每個環(huán)節(jié)進行精確的計算，確?？辗盅b置配管可以滿足壓縮機廠商所規(guī)定的設備配管的承受能力，不能只局限于一般情況下的管節(jié)膨脹。其次，在安裝之前要對壓縮機的出廠技術文件進行反復的研究，以確保蒸汽驅動壓縮機裝置，運行在其允許和承受的范圍之內(nèi)。在布置過程中，還要仔細分析配管應力和總配管切斷閥與汽輪機入口之間的距離，減少距離過小給暖管帶來的影響。最后，要將管廊中的部分高壓蒸汽管遠離液化油氣管和低溫管道，最大限度的利用π彎將蒸汽管道的距離和電儀橋架間的橫向距離控制在200m以內(nèi)，縱向距離控制在500m以內(nèi)[5]。

4.2 注意氧氣管道的布置

在化工設備中一般都會設置防爆墻或防爆室，多數(shù)氣體在受熱之后會出現(xiàn)膨脹，給整體空分裝置帶來較大的安全隱患，比如，氧氣，在受熱之后就會出現(xiàn)急速膨脹，為了控制這一現(xiàn)象，氧氣調節(jié)閥在布置時最好設置8倍管徑銅合金管道或鎳基合金管道，并在此基礎上，設置單獨的防爆室或防爆墻，將閥門桿布置在防爆墻以外，便于施工人員進行操作，為施工人員的生命安全提供有利保障。其次，在布置時要特別留意氧氣管道的彎頭和三通不能與閥門進行直接連接，車間入口閥門進出口配管的直徑要提高5倍，配管段長至少1.5m。

4.3 控制空氣過濾器與壓縮機間的配管布置

兩者的配管直徑比較大，在布置中想要改變兩者的位置，就要控制壓縮機入口的直徑，減少空氣造成的阻力。同時要將壓縮機入口中的管道，進行固定支撐，減少由于膨脹節(jié)受力，而出現(xiàn)大面積脫落現(xiàn)象。

4.4 注意配管的維護與拆卸

空分裝置的配管比較復雜，因此，在安全的過程中要將維護和拆卸因素考慮進行，當有的位置的配管出現(xiàn)老化、腐蝕以及損壞時，要根據(jù)實際需求對空分配管進行維護和拆卸，尤其是增壓機管道中的水管線、氣管線以及油管線，在布置就要考慮到日后的維修與拆卸，以便提升日后的整體工作效率。

4.5 對蒸汽配管進行認真設計

在空分裝置中，還要注意蒸汽配管的設計，在實際運行中蒸汽設備一般分為以下幾個標準：在13MPa的機組驅動蒸汽被稱為高壓蒸汽，由于其高溫高壓的特性，它對配管的損傷較大，能量損耗也最大，管道設計時要盡量合理布置走向和距離，減少它的阻力降；在0.4MPa范圍內(nèi)的蒸汽被稱為低壓蒸汽，對空分配管的傷害較?。辉?.4MPa－1.6MPa之間的蒸汽被稱為中壓蒸汽，在設計時要注意做好保溫和節(jié)能措施[6]。因此，在實際布置過程中，要根據(jù)化工企業(yè)的實際情況對蒸汽配管裝置進行科學設計，將其對管道的損害和能量損失控制在合理的范圍之間。

5 提高空分裝置布置的相關措施

5.1 加強設備優(yōu)化

現(xiàn)階段，我國的空分裝置配管主要是用于工業(yè)生產(chǎn)，化工企業(yè)對設備的要求較高，隨著科學技術的不斷發(fā)展，有些裝置已經(jīng)不能滿足大型的工業(yè)發(fā)展需求，因此，化工企業(yè)應該改變傳統(tǒng)的管理思想，加強對空分裝置和配管等設備的優(yōu)化，淘汰一些小型的、技術落后、安全性差的空分設備，為企業(yè)發(fā)展提供可靠的技術支持。

5.2 加強人才支持

高素質人才不僅可以為企業(yè)帶來先進的技術，還會給企業(yè)帶來優(yōu)秀的管理經(jīng)驗，因此，企業(yè)要根據(jù)自身發(fā)展不斷加強專業(yè)人才培養(yǎng)，定期開展技能培訓和經(jīng)驗交流大會。其次，加強與校企的合作和企業(yè)間合作，設置化工培訓班，力爭多創(chuàng)造條件在先進空分裝置上培訓，為企業(yè)培養(yǎng)更多專業(yè)人才。最后，還可以加強對同行業(yè)外來人才的引進，為企業(yè)發(fā)展奠定良好的發(fā)展基礎。

5.3 加強空分裝置配管的監(jiān)督與管理

空分裝置配管布置完成后，企業(yè)要設置專門的監(jiān)督與管理部門對設備的每個運行環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，要以考慮采取以下措施：

（1）實施配管分類化管理，對空分裝置中的同類型配管進行歸類，再運用電子化的管理設備對其進行管理，電子化的管理設備可以第一時間檢測故障的發(fā)生源，并以快速傳播方式將信息傳遞給系統(tǒng)，最大限度的減少安全事故發(fā)生。

（2）在設計時和安裝前，要做好空分成套供貨商、裝置設計院、EPC總承包商之間的技術交底，統(tǒng)一規(guī)劃配管布置。

6 結語

綜上所述，空分裝置作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，對促進我國經(jīng)濟發(fā)展有著巨大的推動作用。因此，加強空分裝置與配管布置管理，不僅可以提高化工設備的整體運行效率，還可以有效減少安全事故發(fā)生，為企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展提供有效的保障。

[1]高云見.淺談空分裝置布置與配管注意事項[J].中國石油和化工標準與質量,2016,19:53-54.

[2]陳偉,張凱.淺談空分裝置布置與配管注意事項[J].化工管理,2015,35:17.

[3]孫小娟,陳曉明.空分裝置工藝特點及設計原則[J].化工管理,2015,28:220-221.

[4]黃華東.淺談空分裝置防雷和接地設計注意事項[J].山東工業(yè)技術,2015,11:276+278.

[5]李廣財,李曉.淺議配管設計中的常見問題[J].化工管理, 2015,35:10-11.

[6]程威.大型空分裝置容器安裝技術論述[J].科技視界, 2015,08:79-82+164.