蘇國東張洋賈丙軒

(1．中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250010)

(2．山東益通安裝有限公司，山東 濟(jì)南 250010)

石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)探討

蘇國東1張洋1賈丙軒2

(1．中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250010)

(2．山東益通安裝有限公司，山東 濟(jì)南 250010)

隨著當(dāng)今社會(huì)資源消耗的不斷遞增，石油資源作為不可再生資源，對(duì)石油化工裝置的工藝管道設(shè)計(jì)提出更高要求，石油化工工藝管道的設(shè)計(jì)需考慮其材料性質(zhì)和特點(diǎn)。本文旨在對(duì)石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的影響因素和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

石油化工；工藝管道；設(shè)計(jì)分析

1 影響石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的因素

1.1 壓力管道設(shè)計(jì)

壓力管道是能夠承受內(nèi)壓和外壓的管道，其可用于管道的輸送、分配、混合、分離和排放等。壓力管道的組成和管道支撐零件種類繁多、數(shù)量大，安裝環(huán)節(jié)多，選擇復(fù)雜。所以壓力管道是影響石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的重要因素，在選擇不同壓力管道時(shí)需綜合考慮實(shí)際情況，在節(jié)省成本前提下保證質(zhì)量安全。

1.2 物理損傷

石油化工裝置的管道因?yàn)闇囟茸兓瘯?huì)產(chǎn)生物理損傷，主要有高溫破壞和低溫脆斷等方面，其中高溫破壞主要表現(xiàn)在碳鋼回火破壞、墨化和蠕變等，低溫脆斷主要表現(xiàn)在當(dāng)溫度較低時(shí)，鋼材沖擊韌性降低，導(dǎo)致管道的脆斷破壞。所以，石油化工裝置管道必須避免高溫和低溫交替，交變荷載轉(zhuǎn)化等現(xiàn)象導(dǎo)致的管道疲勞或斷裂等問題[1]。

1.3 管道材料和管道等級(jí)

石油化工裝置中的管道材料，需要具有耐高溫、高壓等性質(zhì)，常見的石油化工管道材料都是使用不同的管道材質(zhì)。由于不同石油具有不同的壓力，在實(shí)際管道設(shè)計(jì)中，管道設(shè)計(jì)的選擇不僅需要滿足石油裝置管道耐高溫及高壓的性質(zhì)，還要能夠抗其腐蝕性。按照不同環(huán)境下需要的材質(zhì)來選擇管道材料不僅可以滿足生產(chǎn)工藝要求還可以節(jié)省成本。

石油化工管道設(shè)計(jì)的過程中，管道材質(zhì)等級(jí)需要按照實(shí)際介質(zhì)壓力特性情況來選擇。設(shè)計(jì)人員對(duì)于石油化工管道等級(jí)的選擇，需要做到以下幾點(diǎn)：掌握物料的性質(zhì)以及工藝操作參數(shù)。特別對(duì)有毒的、易燃、易爆、存在腐蝕性介質(zhì)的，需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)。石油化工管道配套的閥門、螺栓、法蘭以及墊片等也要根據(jù)不同壓力選擇其等級(jí)。

2 石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)

2.1 管架的設(shè)計(jì)

石油化工裝置管道的支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，管架系統(tǒng)可以支撐整個(gè)管道，也可以提高管道的穩(wěn)定性。管道設(shè)計(jì)必須滿足管道長期輸送介質(zhì)的穩(wěn)定性要求，確保管道系統(tǒng)安全輸送。一般的管道設(shè)計(jì)需結(jié)合彈簧架和支架的合理搭配，這樣的管道設(shè)計(jì)性價(jià)比較高，可以節(jié)省成本和管道不穩(wěn)定等現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.2 裝置塔及立式容器設(shè)備的管道設(shè)計(jì)

石油化工裝置管道的塔和容器設(shè)計(jì)，需考慮其介質(zhì)形態(tài)和工藝原理。當(dāng)氣體和液體相向而流時(shí)需要將調(diào)節(jié)閥裝在能接觸介質(zhì)的容器邊，這樣設(shè)計(jì)可以減少管道內(nèi)壓，也能減少裝置管道的震動(dòng)現(xiàn)象。從設(shè)計(jì)原理角度出發(fā)，在汽堤塔和分餾塔之間設(shè)置一組靠近汽堤塔的調(diào)節(jié)閥組,而回餾罐和分餾塔之間設(shè)置一個(gè)在回餾罐上部的調(diào)節(jié)閥,分餾塔內(nèi)部的塔頂壓力采用無袋形且線路短的熱旁路來控制,以便于液柱在調(diào)節(jié)閥之前達(dá)到管道設(shè)計(jì)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.3 裝置泵的管道設(shè)計(jì)

泵的管道設(shè)計(jì)需滿足其正常使用及檢修等要求的前提下，更要考慮熱膨脹對(duì)泵出入口的要求，來減小泵嘴處的應(yīng)力現(xiàn)象。在滿足泵的管道設(shè)計(jì)要求下，盡量減少泵口處管道的長度。對(duì)于往復(fù)泵，因?yàn)槊}動(dòng)的存在，應(yīng)盡量減少管道彎頭數(shù)量。管道布置時(shí)，離心泵需要有一側(cè)設(shè)計(jì)泵的檢修維修，往復(fù)泵預(yù)留空間進(jìn)行活塞及拉桿拆卸和檢修，立式泵上方應(yīng)有檢修空間。泵的吸入口有變徑時(shí)，使用頂平大小頭，避免泵嘴集氣對(duì)泵造成氣蝕，泵吸入口前有3DN直管段，減少對(duì)泵葉輪的影響。泵出入口管道合理設(shè)置承重支架和導(dǎo)向或者止推支架，減小泵嘴應(yīng)力及力矩[3]。

2.4 管廊上官道的設(shè)計(jì)

管廊是沿著管道或設(shè)備外布置，形成走廊，可連通裝置內(nèi)的設(shè)備。管廊上管道的合理設(shè)計(jì)可以提高設(shè)備裝置的安全性，節(jié)省成本。大直徑重管道應(yīng)布置在靠近管架柱子的位置或設(shè)計(jì)在管架柱子的上方，小直徑的輕管道布置在管架的中心部位。合理的設(shè)備平面布置是依據(jù)工藝流程在管廊兩側(cè)布置設(shè)備，因此應(yīng)設(shè)計(jì)聯(lián)系管廊兩側(cè)的設(shè)備，管廊中間應(yīng)設(shè)計(jì)公用工程管道。當(dāng)設(shè)計(jì)為雙層管廊時(shí)，一般氣體管道、熱管道盡量布置在上方；液體的、冷的、液化烴、化學(xué)藥劑及其他有腐蝕性介質(zhì)的管道宜布置在下方。低溫冷凍管道、液化烴管道和其他應(yīng)避免受熱的管道不宜布置在熱管道的上方或緊靠不保溫的熱管道。進(jìn)出裝置的管道閥門宜布置在一層，并應(yīng)在管道上方設(shè)置操作平臺(tái)[3]。

2.5 冷換設(shè)備的管道設(shè)計(jì)

石油化工裝置的冷換設(shè)備是由冷卻器、換熱器和冷凝冷卻器組成，是依據(jù)冷熱介質(zhì)在管道中傳熱達(dá)到交換效果。石油化工裝置的管道需考慮低壓、高壓交替作用因素，其換熱器需滿足相關(guān)規(guī)范，并設(shè)計(jì)在離維修通道近的地方。冷換設(shè)備在進(jìn)出管道時(shí)需設(shè)計(jì)分?jǐn)嚅y，這樣可以利于有毒或可燃?xì)怏w的輸送，確保使用年限。對(duì)于頂餾到凝器的管線支管和主管需要垂直設(shè)計(jì)以避免流體不均勻現(xiàn)象出現(xiàn)。

3 結(jié)語

石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)作為復(fù)雜工程設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)既要求設(shè)計(jì)人員有專業(yè)的理論知識(shí)，還要求有豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮管道的影響因素：管道的壓力、管道的物理損傷和管道材料及等級(jí)選擇，再結(jié)合管道裝置的設(shè)計(jì)原理來綜合設(shè)計(jì)。

[1]趙峰.石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的合理性探討[J].施工技術(shù)，2015.9.

[2]胡秀.石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)探討[J].工藝與設(shè)備，2016.2.

[3]付艷波.淺談石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)[J].工藝控制，2016.5.