石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)策略

閆莉

(匯智工程科技股份有限公司寧夏分公司，寧夏 銀川 750000)

0 引言

在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，石油能源的應(yīng)用必不可少，該資源的利用對我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中，石油的需求量不斷提升，因此，石油化工企業(yè)在社會上的影響力也備受公眾的關(guān)注。目前，部分石油化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各種先進(jìn)裝置和設(shè)備應(yīng)用也不斷革新。因此，對石油化工裝置的管道設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，對石油化工企業(yè)的開采和生產(chǎn)具有十分重要的意義。

1 管道設(shè)計(jì)的重要性

在進(jìn)行石油開采時，其開采裝置的穩(wěn)定性對其具有直接的影響，而裝置的穩(wěn)定性與裝置自身的科學(xué)設(shè)計(jì)有關(guān)，在進(jìn)行石油化工裝置設(shè)計(jì)時，管道設(shè)計(jì)的合理性可以有效提升企業(yè)產(chǎn)能。由于石油原料具有其自身特殊性能，石油自身的危險性能較大，因此，對其開采裝置的設(shè)計(jì)要加強(qiáng)重視，通過合理的設(shè)計(jì)來保證企業(yè)生產(chǎn)的安全性。

在進(jìn)行裝置管道設(shè)計(jì)時，需排除管道易發(fā)生危險的情況，裝置設(shè)計(jì)必須在保證安全的基礎(chǔ)上展開，同時在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時，要盡可能提升管道自身的抗壓性能，滿足石油企業(yè)生產(chǎn)過程中較為復(fù)雜的工藝流程。除此之外，管道在使用上應(yīng)具有耐高溫、耐腐蝕的特性[1]。因此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時，可以通過不同的管道顏色來進(jìn)行區(qū)分，使得管道布局更加均勻合理。通過加強(qiáng)對石油裝置管道設(shè)計(jì)的研究和改進(jìn)，來降低企業(yè)生產(chǎn)過程中安全事故發(fā)生的可能。

2 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

2.1 工藝流程現(xiàn)狀

在對石油化工裝置管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時，其裝置的工藝流程圖是其管道設(shè)計(jì)的前提，合理的工藝流程圖可以有效提升裝置管道設(shè)計(jì)的性能，優(yōu)質(zhì)的工藝流程可以有效降低管道設(shè)計(jì)過程中的弊端，使其設(shè)計(jì)更加合理有效。在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時，根據(jù)工藝流程來分析設(shè)計(jì)，可以使設(shè)計(jì)工作投資力度更小，減少裝置使用過程中出現(xiàn)危險事故的可能性。

因此，在石油化工設(shè)備裝置的方案設(shè)計(jì)中，要盡可能的對于開采過程中的工藝不斷進(jìn)行優(yōu)化，簡化工藝復(fù)雜性能，進(jìn)一步提升管道設(shè)計(jì)的實(shí)用性。

2.2 化工裝置布局情況

目前，我國在化工裝置布局設(shè)計(jì)上也存在有很多的弊端，由于石油化工企業(yè)的設(shè)備裝置布局設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，使得化工裝置后期的保養(yǎng)和維修等工作較為繁瑣，在日常的維護(hù)保養(yǎng)過程中投入的資金成本較高。除此之外，石油化工企業(yè)裝置布局中管道數(shù)目較多、管道排布復(fù)雜，使石化企業(yè)的管道在日常的管理過程中易出現(xiàn)誤差或管理不到位的現(xiàn)象出現(xiàn)。為了不斷提高石化企業(yè)裝置管道位置擺放布局的合理性，要不斷加強(qiáng)對裝置的優(yōu)化，使裝置之間的連接更加有條理，減少裝置使用過程中易發(fā)生的危險性。

2.3 線路設(shè)計(jì)情況

在石油化工裝置管道設(shè)計(jì)上，目前管道線路相對較為復(fù)雜，其線路在使用上功能較為單一，可根據(jù)管道規(guī)模和其應(yīng)用性能，擴(kuò)大管道設(shè)計(jì)的功能范圍。因此，在石油化工裝置的管道設(shè)計(jì)時應(yīng)規(guī)避以往復(fù)雜管道線路布局的弊端，盡可能縮短線路占地面積，擴(kuò)大其使用性能，有效提高裝置設(shè)計(jì)過程中管道的有效應(yīng)用性。

2.4 管架設(shè)計(jì)

在進(jìn)行石油化工裝置設(shè)計(jì)時，要加設(shè)管架設(shè)計(jì)，管架的設(shè)計(jì)是為了能夠保障其管道安裝的穩(wěn)定性，通過管架進(jìn)行支撐，減少管道運(yùn)行中管道內(nèi)壓力對管道的影響。目前，我國石油化工企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，管道應(yīng)用也隨著工作模式和多樣性特點(diǎn)逐步增加。因此，設(shè)計(jì)管架以更好地保證裝置應(yīng)用性能，改善以往管架的單一性特點(diǎn)，對其進(jìn)行改善，使其在質(zhì)量得到保證的同時提供更大的支撐力。

3 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)原則

3.1 明確管道可操作性原則

在石油化工企業(yè)生產(chǎn)中，管道是能源運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ馈Ｒ虼?，對化工裝置石油運(yùn)輸管道的設(shè)計(jì)應(yīng)加以重視，在設(shè)計(jì)時要使管道口泄壓的水平線高于安全閥，使設(shè)計(jì)在使用操作時更加靈敏，有效提升工作人員的工作效率。

3.2 堅(jiān)持因地制宜的基本原則

在石油化工裝置設(shè)計(jì)時應(yīng)結(jié)合使用位置展開設(shè)計(jì)，確保裝置在安裝和使用上更加合適便利。例如根據(jù)裝置管道的安裝位置選擇施工材料，防止在管道最低點(diǎn)時液體出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，防止管道使用過程中出現(xiàn)脹管現(xiàn)象，通過對裝置現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際考量，加以科學(xué)選擇原材料，更好地保障裝置工藝管道運(yùn)行處于正常狀態(tài)。

3.3 控制設(shè)計(jì)成本，保障設(shè)計(jì)質(zhì)量

在進(jìn)行石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)上要加強(qiáng)其設(shè)計(jì)過程的質(zhì)量要求，在保障設(shè)計(jì)成本最低化的同時加強(qiáng)設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，可以使得裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用性更強(qiáng)。管道設(shè)計(jì)易受到外部多因素的影響，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選取時，要結(jié)合多方面考慮，避免設(shè)計(jì)中途出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，減少裝置工藝管道設(shè)計(jì)出現(xiàn)成本偏高現(xiàn)象。

4 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)內(nèi)容

4.1 管道和閥門設(shè)計(jì)

在進(jìn)行石油化工管道裝置設(shè)計(jì)時，對其設(shè)計(jì)的合理性要充分考慮，合理性設(shè)計(jì)管道和閥門上易出現(xiàn)問題的可能性，重視對管線位置和采樣點(diǎn)的確認(rèn)，在管道主要位置進(jìn)行采樣，可以避免信息收集過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不全的現(xiàn)象。對采樣最終位置確認(rèn)時通過各分支點(diǎn)管線位置的連接進(jìn)行確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)采樣點(diǎn)信息的全面性[2]。同時，在進(jìn)行管道和閥門設(shè)計(jì)時，要加強(qiáng)對管線的吹掃工作，該步驟開展主要是通過蒸汽進(jìn)行吹掃，這一步驟可以有效防止管道出現(xiàn)密閉性不良的現(xiàn)象。吹掃工作一旦發(fā)現(xiàn)泄漏時，要對該處的管道進(jìn)行及時封閉，以確保其他位置不受影響。該設(shè)計(jì)方法可以有效防止生產(chǎn)過程中能源浪費(fèi)現(xiàn)象，有效降低生產(chǎn)損耗。

4.2 設(shè)計(jì)塔管

在進(jìn)行石油化工裝置管道設(shè)計(jì)時，塔的管線設(shè)計(jì)十分重要，其設(shè)計(jì)過程具有較強(qiáng)的綜合性，設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，其中分餾塔和汽提塔是其管線的一部分，設(shè)計(jì)過程要了解到塔和容器的管線具有相互交叉的性質(zhì)。因此，在設(shè)計(jì)時應(yīng)該對這一特性和介質(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行充分的利用，使得塔管線布設(shè)更加合理。同時，在分餾塔和汽提塔的中間設(shè)計(jì)一個閥組調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)閥組主要用于控制分餾塔和汽提塔之間的壓力變化，使兩塔之間的壓力始終保持相對穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)時要清楚分餾塔塔頂?shù)膲毫σ资艿綗崤月氛{(diào)控的影響，其熱旁路可對溫度進(jìn)行調(diào)控。因此，其保溫性能盡可能短，避免其產(chǎn)生液體留存現(xiàn)象，通過對回餾罐上端的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行更改，使得冷卻器的高度低于回餾罐的高度。

4.3 設(shè)計(jì)泵

在石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)過程中，其設(shè)計(jì)的合理性離不開對泵體的設(shè)計(jì)，只有泵的工作狀態(tài)較為穩(wěn)定才能夠確保裝置運(yùn)行穩(wěn)定。因此，在前期需要對其吸料管的安裝和使用的安全性能進(jìn)行確認(rèn)，防止液體流入到泵內(nèi)，使得渦流出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。通過對液體流量進(jìn)行平衡，從而改善水頭的安裝位置，減少氣體產(chǎn)生阻礙的可能性，這些前期工作是提升泵使用效果的關(guān)鍵，可以有效使泵的使用年限增長，減少使用過程中成本的支出。

在進(jìn)行石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)時，需要對泵的輸入位置進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，可以有效減少泵受到直接沖擊的可能性。在進(jìn)行直管安裝時，通過分析管道形狀來進(jìn)行安裝，不同的管道之間所產(chǎn)生的管沖擊力不同，對于側(cè)面吸收泵安裝時，其應(yīng)選擇直管長度是管道直徑3 倍左右的長度，通過該方式當(dāng)液體進(jìn)入到泵時，其液體會出現(xiàn)一定的緩沖現(xiàn)象，使管道和泵之間處于平衡狀態(tài)[3]。

4.4 設(shè)計(jì)冷卻設(shè)備的管線

在進(jìn)行管線設(shè)計(jì)時，冷換設(shè)備的相應(yīng)管線設(shè)計(jì)與其他相比較為簡單，冷換裝備管線設(shè)計(jì)需符合PID標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行管道線路的經(jīng)濟(jì)性和使用柔度上加強(qiáng)考慮。因此，進(jìn)行管線設(shè)計(jì)時所采用的原材料一般選擇合金不銹鋼，同時管線多使用長度較短，接頭較少的管線。在進(jìn)行冷換設(shè)備的管線設(shè)計(jì)時，要加強(qiáng)對設(shè)備檢修和管道熱應(yīng)力方面的考量，管道外殼的熱轉(zhuǎn)換具有集中和單獨(dú)排放兩種不同的形式。因此，管道布置時應(yīng)確保其位置空間，避免其妨礙管箱和其他部位的拆卸空間大小。同時，閥門和調(diào)節(jié)閥組與轉(zhuǎn)換器之間的操作要具有連接性，調(diào)節(jié)閥組要保持一個平穩(wěn)狀態(tài)。在進(jìn)行熱轉(zhuǎn)換器管道設(shè)計(jì)時，應(yīng)將其周圍的溫度計(jì)放置在通道位置，便于人員進(jìn)行觀看，同時可以有利于人們更換管體。通常情況下，熱轉(zhuǎn)換器多固定在管箱端口處。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時要充分考慮端口處熱應(yīng)力是否會產(chǎn)生位移，管道設(shè)計(jì)要合理、要充分優(yōu)化管線的性能，避免其端口承載過大熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致膨脹。當(dāng)管道出現(xiàn)溫度較高情況時，需要保證管道形狀具有一定的可變形能力，及時對其進(jìn)行導(dǎo)向支架布置。

4.5 冷換設(shè)備

冷卻器、換熱器和冷凝器的總稱為冷換設(shè)備。在高壓和高溫環(huán)境下，冷換設(shè)備使用冷熱介質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)管內(nèi)部的冷熱交換工作。為了確?；すぷ鳝h(huán)境的壓力系統(tǒng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要保證換熱器管道的韌性符合國家政策規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)換熱器本身的特點(diǎn)，應(yīng)盡可能將壓力表、閥門、元件、組件和溫度計(jì)等部件的安裝位置靠近維修通道，以實(shí)現(xiàn)整個維修通道的便利使用。在管道設(shè)備進(jìn)出口的設(shè)計(jì)中，需要首先在分界處設(shè)計(jì)閘門、閥門，并追加盲板和孔板，以保持相通狀態(tài)。這樣的設(shè)計(jì)能夠確保一旦管道出現(xiàn)故障或需要維修，也不會影響石油化工原料的正常運(yùn)輸，保證管道運(yùn)輸工作如期進(jìn)行。為了確保工作人員的使用操作安全，減少操作使用的危險性，需要保證空冷器入口位置和分管連接保持50 mm 間隔，氣溫恒定地區(qū)主管位置要安置冷凝設(shè)備。在低溫地區(qū)，冷凝器需要安置在旁通閥水管之上。此外，還需要準(zhǔn)備防積水裝置、放空閥等配套設(shè)備，確保管道的內(nèi)部干燥，使整個冷凝液分布均勻，保證設(shè)計(jì)的布局結(jié)構(gòu)保持一致，從而使液體流動均勻。

4.6 人員組織工作

在進(jìn)行化工裝置管道設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)過程需要多方面人員參與配合，管理人員、后勤人員、施工人員要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，才能夠促進(jìn)管道設(shè)計(jì)工作的有效順利開展。在進(jìn)行化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)時，要確保設(shè)計(jì)組所收集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確，同時設(shè)計(jì)人員要多進(jìn)行相互溝通，確保工作狀態(tài)更加有序化和準(zhǔn)確化。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要重點(diǎn)關(guān)注設(shè)計(jì)的使用效果，確保使用過程中不出現(xiàn)安全事故，順利完成工作任務(wù)。在整個石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)過程中，其裝置安裝所需時間較長，而在工藝管道鋪設(shè)過程中，其鋪設(shè)施工技術(shù)水準(zhǔn)要求較精確。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要將鋪設(shè)過程中所需時長匯總到整個施工過程中，以防現(xiàn)場突發(fā)狀況，使得化工裝置管道鋪設(shè)無法完成，從而給單位造成相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失。

因此，在進(jìn)行項(xiàng)目開展時，需要配備相應(yīng)的優(yōu)秀技術(shù)人才，相關(guān)人才通過各作業(yè)崗位的相互協(xié)調(diào)，使施工內(nèi)部更加銜接和各工序順序進(jìn)行，使整體工作更加穩(wěn)定。石油化工管道設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)具有全局意識，通過整體來判斷事物發(fā)生的規(guī)律，使得工作在安全的前提下開展。同時，管道設(shè)計(jì)要增加人性化，使得后期管道維護(hù)作業(yè)更加便捷。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該統(tǒng)籌考慮施工材料的選擇，選擇環(huán)保、綠色、對生態(tài)無污染的材料開展作業(yè)，確保對生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低。

5 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)策略

5.1 關(guān)注管道質(zhì)量

在進(jìn)行石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)時，首要關(guān)注管道質(zhì)量，確保密封效果完全符合標(biāo)準(zhǔn)，避免任何泄漏風(fēng)險，并有效防止腐蝕和物理損害等問題。石油化工裝置工藝管道通常會受到應(yīng)力腐蝕、局部腐蝕、大氣腐蝕、均勻腐蝕等不同形式的損害，而腐蝕本身也具有復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)特性。因此，在設(shè)計(jì)之初必須明確管道質(zhì)量的要求，綜合實(shí)際情況降低管道腐蝕風(fēng)險的發(fā)生率。管道在運(yùn)輸過程中會受到溫度等因素的影響，從而產(chǎn)生物理損害[4]。例如：在低溫下，管道脆性增加，受壓力沖擊后容易斷裂；在高溫下，管道性能結(jié)構(gòu)失衡，發(fā)生蠕變失效事故的概率會大幅上升。因此，在設(shè)計(jì)階段必須明確管道質(zhì)量參數(shù)，以確保所使用的管道具有穩(wěn)定性，完全符合當(dāng)前石油化工裝置工藝管道的標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2 環(huán)境因素以及設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，要對現(xiàn)場環(huán)境因素進(jìn)行充分考量，確保整體環(huán)境在可控范圍內(nèi)。對于存在影響的環(huán)境因素要進(jìn)行整合，統(tǒng)一到方案設(shè)計(jì)過程中，找到相應(yīng)的管理辦法，從而確保其不影響實(shí)際作業(yè)進(jìn)度的開展。例如對于管道應(yīng)用過程中由于其溫度低，管道壓力出現(xiàn)失衡狀況致使管道完整性和使用壽命受到影響的情況，在實(shí)際操作時應(yīng)針對性對溫度進(jìn)行調(diào)控，根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行溫度調(diào)整或根據(jù)環(huán)境選擇更具針對性的材料。如在低溫段選擇配備低溫材料，從而有效避免由于現(xiàn)場溫度過低，從而使得材料受損現(xiàn)象的發(fā)生，對現(xiàn)場環(huán)境溫度信息要及時收集。同時，針對管道內(nèi)溫度帶來的影響進(jìn)行監(jiān)督，找到專業(yè)性的解決方案，從源頭上來提高石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從而加快其設(shè)計(jì)方案的推進(jìn)和落實(shí)。選擇相應(yīng)的材料是有效推動設(shè)計(jì)落實(shí)的關(guān)鍵，同時也是保障設(shè)計(jì)工作有效的重點(diǎn)所在。例如，在管道的材料選擇上，材料的選擇直接影響其后續(xù)作業(yè)的穩(wěn)定性，因此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)選取時，要根據(jù)其等級和使用位置來確定。同時，金屬墊片和其他配件的規(guī)格、功能等要進(jìn)行充分的考量，確保其應(yīng)用滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

在對管道溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要通過理論與實(shí)際相結(jié)合的辦法來確定管道可承受的隔熱溫度參數(shù)，從而促進(jìn)作業(yè)環(huán)境溫度參數(shù)更加符合設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)時，其材料的選購是其重要部分，因此在進(jìn)行材料采購時，要明確其技術(shù)要求和相關(guān)的采購規(guī)模，確保其滿足實(shí)際應(yīng)用，避免在使用過程中出現(xiàn)材料短缺的現(xiàn)象。通過監(jiān)控管理的方式，不斷提升改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)工作效率更高。在此基礎(chǔ)上，按照廠商采購單的內(nèi)容，對管道使用材料進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行材料選擇使用，要不斷優(yōu)化監(jiān)督指標(biāo)，確保石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量為后期石油化工企業(yè)工作的順利開展提供有力保障。

6 結(jié)語

在石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，對裝置的設(shè)計(jì)安裝至關(guān)重要，石油化工裝置在進(jìn)行工作時，工作狀態(tài)較為復(fù)雜，設(shè)備裝置應(yīng)用過程存在一定的危險性，對現(xiàn)場生產(chǎn)操作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全可能具有危害。因此，要不斷加強(qiáng)石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)，確保裝置安裝和使用的質(zhì)量，從而避免安全隱患的發(fā)生。文章通過對裝置泵管線設(shè)計(jì)、塔管線設(shè)計(jì)、閥門設(shè)計(jì)以及管道材料等方面進(jìn)行分析探討，通過不同方式的裝置設(shè)計(jì)，為裝置設(shè)備的應(yīng)用過程更加安全有效，為企業(yè)操作人員的生命安全保駕護(hù)航。