王久昌

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

柴油加氫裝置管廊管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王久昌

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

論述了石油化工裝置管廊規(guī)劃和管道布置的一般要求；介紹了柴油加氫裝置管道設(shè)計(jì)的具體過程、確定管廊主要參數(shù)的方法和管道布置的原則、重點(diǎn)管道的布置方案、與相關(guān)專業(yè)之間的協(xié)作及注意事項(xiàng)，為此部分的配管設(shè)計(jì)工作提供了參考。

柴油加氫；管廊規(guī)劃；管道布置

為了生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)柴油，我國(guó)煉油企業(yè)加快了柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的步伐，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)及環(huán)保法的日益嚴(yán)厲，柴油質(zhì)量升級(jí)越發(fā)得到重視，柴油加氫是柴油質(zhì)量升級(jí)最常用的手段。

管廊是石油化工裝置中重要的組成部分，是連接系統(tǒng)與裝置的橋梁，也是連接裝置內(nèi)各分區(qū)設(shè)備和管道的中轉(zhuǎn)樞紐，將各個(gè)工藝單元聯(lián)系在一起，形成一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)。良好的管廊規(guī)劃和管廊管道布置可以優(yōu)化全裝置的管道設(shè)計(jì)，同時(shí)可減小投資，使裝置更加經(jīng)濟(jì)合理。隨著裝置規(guī)模逐漸大型化，管廊配管設(shè)計(jì)顯得愈加重要。

本文以筆者參與設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)某煉廠柴油加氫裝置為例(文中所出現(xiàn)的管廊位號(hào)、分區(qū)名稱、標(biāo)高數(shù)值等均為虛擬)，重點(diǎn)闡述了柴油加氫裝置管廊規(guī)劃和管道布置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。該部分配管設(shè)計(jì)的一般步驟為：(1)根據(jù)前期規(guī)劃確定管廊的型式、位置和基本參數(shù)；(2)詳細(xì)布置管廊部分的工藝管道、公用工程管道及其它管道；(3)協(xié)調(diào)其它分區(qū)設(shè)計(jì)人完成管道對(duì)接。

1 前期規(guī)劃

管廊區(qū)域的管道約占裝置總米數(shù)的1/3～1/2左右，此部分管道設(shè)計(jì)非常繁瑣，為設(shè)計(jì)過程中避免返工，做好前期規(guī)劃非常重要。

1.1 配管研究圖

裝置平面的基本布局確定后，首先應(yīng)繪制管廊區(qū)域的配管研究圖，具體內(nèi)容如下：

(1)根據(jù)工藝專業(yè)提供的界區(qū)條件，規(guī)劃界區(qū)管道接點(diǎn)圖，委托給系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)單位；

(2)高壓厚壁管道，包括加氫進(jìn)料泵進(jìn)出口管道、熱高分氣空冷器進(jìn)出口管道、反應(yīng)器進(jìn)出口管道、反應(yīng)進(jìn)料加熱爐進(jìn)出口管道等；

(3)緊急放空管道和火炬放空主管道；

(4)產(chǎn)品分餾塔底重沸爐進(jìn)出口管道；

(5)與各分區(qū)連接的大口徑、介質(zhì)操作溫度較高的管道，等。

1.2 其它內(nèi)容

除了規(guī)劃重點(diǎn)管道以外，前期規(guī)劃還應(yīng)包括以下內(nèi)容：

(1)與儀表、電氣專業(yè)、系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)單位確定儀表槽盒和電纜槽盒的銜接位置，即是否從主管廊對(duì)接，或單獨(dú)設(shè)置副管橋；

(2)由管道初步規(guī)劃結(jié)果所得到的管廊寬度，與結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商確定管廊的跨數(shù)；

(3)與結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商斜撐的位置。

2 管廊的規(guī)劃

2.1 管廊的位置

管廊的形式和位置應(yīng)根據(jù)設(shè)備平面布置的要求確定。圖1為該煉廠柴油加氫裝置平面布置圖，建北朝上。

1#管廊為裝置主管廊，東側(cè)為裝置界區(qū)，與系統(tǒng)管廊銜接；1#管廊北側(cè)為2個(gè)分餾單元，南側(cè)為反應(yīng)單元和原料預(yù)處理單元，西側(cè)與爐前管廊(2#管廊)銜接；4#管廊用于連接1#管廊和3#管廊(壓縮機(jī)廠房前管廊)之間的管道。從圖1可以看出，1#管廊設(shè)置在裝置的中間位置，平行于裝置的長(zhǎng)邊，有效地將裝置內(nèi)主要設(shè)備聯(lián)系在一起。

圖1 某煉廠柴油加氫裝置管廊布置

Fig.1 Pipe rack layout of a Diesel oil hydrogenation plan

2.2 管廊主要參數(shù)的確定

2.2.1 柱距

管廊的柱距應(yīng)滿足大多數(shù)管道的跨距要求，宜為6～9 m，另外需要考慮的因素有：

(1)裝置內(nèi)管廊的柱距應(yīng)盡量保持一致；

(2)管廊柱子盡量與分區(qū)構(gòu)架柱子對(duì)齊，以便于與分區(qū)管道對(duì)接和美觀需要；

(3)管廊下方為消防通道時(shí)，應(yīng)根據(jù)裝置規(guī)模、通行機(jī)具的規(guī)格確定；

(4)管廊下方布置大型設(shè)備或設(shè)置泵房時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)備和管道布置以及檢修空間，可對(duì)柱距做相應(yīng)的調(diào)整。

2.2.2 寬度

確定管廊寬度需要考慮以下幾個(gè)因素：

(1)管廊寬度主要由敷設(shè)在管廊上的管道數(shù)量、管徑及其間距確定；相鄰管道凈間距不應(yīng)小于50 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于25 mm；

(2)管廊的寬度可考慮與空冷器構(gòu)架的寬度做成一致，使空冷器構(gòu)架的支柱荷載作用在管廊柱子上，以便于土建專業(yè)設(shè)計(jì)；

(3)應(yīng)考慮儀表、電纜槽盒的寬度及其檢修通道的寬度，另外也需要滿足兩類槽盒之間的間距要求；

(4)考慮全廠后期擴(kuò)建的可能性，管廊寬度的確定應(yīng)留有10%～30%的裕量。

根據(jù)以上要點(diǎn)計(jì)算出管廊的寬度后，將管道荷載委托給結(jié)構(gòu)專業(yè)，以確定是否需要在中間增加立柱(如圖1所示裝置主管廊做成2跨)。

2.2.3 高度

管廊高度應(yīng)根據(jù)下列的條件來確定：

(1)最下一層的凈空應(yīng)按管廊下設(shè)備高度、設(shè)備連接管道的高度和操作、檢修要求的高度確定；

(2)管廊下作為消防通道或檢修通道時(shí)，管廊至地面的最小凈高不應(yīng)小于4.5 m；

(3)管廊層間距應(yīng)根據(jù)管徑大小和管廊結(jié)構(gòu)確定，上下層間距為1.2～2.4 m；對(duì)于大型裝置上下層間距可為2.5～3.0 m；

(4)側(cè)梁用于支撐管廊與各分區(qū)之間對(duì)接的管道，其標(biāo)高應(yīng)與分區(qū)設(shè)計(jì)人協(xié)商確定，一般位于兩層主梁的中間位置，相鄰的主梁和側(cè)梁標(biāo)高差值盡量保持一致；當(dāng)管廊改變方向或主管廊與副管廊直角相交時(shí)(如1#管廊與2#、1#管廊4#管廊)，兩個(gè)方向的管廊主梁和側(cè)梁的數(shù)值做對(duì)調(diào)處理，如圖2所示。

圖2 主管廊和副管廊相交

2.3 平臺(tái)梯子的設(shè)置

管廊平臺(tái)梯子的設(shè)置要求如下：

(1)進(jìn)出裝置的可燃?xì)怏w、液化烴和可燃液體的管道，在切斷閥處應(yīng)設(shè)平臺(tái)，長(zhǎng)度等于或大于8m的平臺(tái)應(yīng)在兩個(gè)方向設(shè)梯子，作為安全疏散通道，如一側(cè)為斜梯，另一側(cè)可設(shè)置為直梯；

(2)界區(qū)處平臺(tái)、空冷器平臺(tái)、儀表槽盒走道、電纜槽盒走道等管廊區(qū)域平臺(tái)之間宜用走橋連通，與反應(yīng)構(gòu)架平臺(tái)、分餾構(gòu)架平臺(tái)也宜連通，這些走橋可作為一個(gè)安全疏散通道，但相鄰疏散通道之間的距離不應(yīng)大于50 m。

2.4 其它注意事項(xiàng)

圖3 主管廊立面布置圖

根據(jù)2.2節(jié)所述管廊主要參數(shù)確定的原則，該裝置主管廊立面布置圖如圖3所示，另外還有以下幾點(diǎn)需要考慮：

(1)除加氫進(jìn)料泵以外的大多數(shù)機(jī)泵均與分餾區(qū)域的設(shè)備有關(guān)，宜布置在靠近分餾構(gòu)架或塔器附近；其中產(chǎn)品分餾塔底重沸爐泵和柴油泵功率和外形較大，應(yīng)考慮為其設(shè)置檢修吊梁；

(2)機(jī)泵正上方不宜布置儀表和電纜槽盒，避免發(fā)生火災(zāi)時(shí)影響全裝置的儀表信號(hào)和供電；

(3)產(chǎn)品分餾塔空冷器一般布置分餾構(gòu)架頂部，為避免熱風(fēng)循環(huán)，該空冷器平臺(tái)應(yīng)與主管廊空冷器平臺(tái)設(shè)置為同一標(biāo)高。

3 管道布置

3.1 一般要求

(1)管道布置設(shè)計(jì)應(yīng)符合工藝管道和儀表流程圖的要求；

(2)工藝管道的走向應(yīng)做到“步步低”或“步步高”，避免“氣袋”或“液袋”；

(3)工藝氣體管道、公用工程管道、操作介質(zhì)溫度較高的管道宜布置在上層，液化烴管道、液體管道、化學(xué)藥劑及腐蝕性介質(zhì)管道、低溫管道宜布置在下層；

(4)介質(zhì)操作溫度等于或高于250℃的管道宜布置在上層；布置在下層的介質(zhì)操作溫度等于或高于250℃的管道可布置在外側(cè)，但不應(yīng)與液化烴管道相鄰；

(5)個(gè)別管道進(jìn)出管廊改變標(biāo)高較困難或不允許改變標(biāo)高時(shí)可水平拐入，但該管道應(yīng)布置在管廊的邊緣，如裝置放空總管；

(6)儀表、電纜槽盒宜布置在上層，槽盒附近應(yīng)按照儀表、電氣專業(yè)的要求，不得布置有熱影響的管道。

3.2 界區(qū)管道布置

界區(qū)管道的長(zhǎng)度(自裝置界區(qū)至與分區(qū)接頭處)約占管廊區(qū)域管道總米數(shù)的1/2，界區(qū)管道的規(guī)劃直接影響到整個(gè)管廊管道布置是否合理和達(dá)到美觀的效果。界區(qū)管道布置是整個(gè)管廊管道規(guī)劃的難點(diǎn)，除了滿足3.1節(jié)所述的一般要求外，結(jié)合柴油加氫裝置的特點(diǎn)，還需要考慮以下幾點(diǎn)：

(1)原料油、開工柴油、精制柴油、石腦油、不合格油等工藝物料管線，在進(jìn)出裝置時(shí)，一般都設(shè)有調(diào)節(jié)閥及流量計(jì)閥組，這些管道在界區(qū)處宜集中布置在一起，相關(guān)閥組宜布置在界區(qū)處管廊1～2跨區(qū)域的地面層；

(2)界區(qū)管道口徑一般從DN50～DN700不等，對(duì)于口徑相差較大的情況，考慮到各管線切斷閥、吹掃接口、排凝及放閥門的操作，為便于設(shè)置操作平臺(tái)，宜采用如圖4的布置方式，即將切斷閥安裝在垂直管段上；對(duì)于垂直管道上安裝閥門空間不夠的情況，可安裝在靠近界區(qū)的水平管段上；

圖4 界區(qū)管道閥組布置

(3)界區(qū)管道接點(diǎn)圖委托給系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)單位后，應(yīng)與其及時(shí)溝通并盡快確定各管道的排列順序，以避免詳細(xì)設(shè)計(jì)期間不必要的返工。

3.3 軟管站

管廊兩側(cè)應(yīng)設(shè)置公用服務(wù)軟管站，具體設(shè)置原則如下：

(1)按照軟管的服務(wù)半徑進(jìn)行規(guī)劃，各設(shè)置點(diǎn)的服務(wù)范圍應(yīng)完全覆蓋服務(wù)區(qū)域；

(2)軟管站服務(wù)介質(zhì)包括蒸汽、水、氮?dú)饧肮S風(fēng)，裝置內(nèi)各設(shè)置點(diǎn)四種介質(zhì)的排列順序應(yīng)統(tǒng)一；

(3)各分支管自主管引出時(shí)應(yīng)設(shè)置切斷閥，切斷閥可布置在槽盒平臺(tái)邊緣；

(4)氮?dú)夤芫€與軟管連接處應(yīng)設(shè)置雙切斷閥。

3.4 管道柔性布置

為了防止管道熱膨脹而產(chǎn)生的破壞作用，管道設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然補(bǔ)償或設(shè)置各種形式的補(bǔ)償器以吸收管道的熱脹和端點(diǎn)位移，具體要求如下：

(1)管廊上管道任何支點(diǎn)處的最大熱位移不大于100 mm，變形量較大處不宜設(shè)置法蘭；

(2)宜選用π型補(bǔ)償；對(duì)于需要用π型補(bǔ)償器的管道宜集中位置，溫度高、口徑大的管道布置在外側(cè)，π型彎宜升高并支撐在側(cè)梁上；導(dǎo)向支架的安裝位置如圖5所示，固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)補(bǔ)償器的中間位置；

圖5 π型補(bǔ)償器的管道支架設(shè)置

(3)帶有管托的管道，當(dāng)支點(diǎn)位移量較大時(shí)，管道應(yīng)將管托適當(dāng)加長(zhǎng)或偏置安裝，采用偏置安裝時(shí)，應(yīng)注明偏置量及其方向。

4 結(jié)論

在石油化工裝置中，管廊規(guī)劃及其管道布置在整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位，本文重點(diǎn)論述了柴油加氫裝置管廊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮符合工藝流程、滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和操作檢修等方面的要求，根據(jù)每種裝置的特點(diǎn)，仔細(xì)研究，認(rèn)真總結(jié)，不斷積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，力求管廊管道布置更合理、經(jīng)濟(jì)。

[1] 工業(yè)和信息化部.SH 3011-2011 石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)石化出版社,2011.

[2] 工業(yè)和信息化部.SH 3012-2011 石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)[S].北京:中國(guó)石化出版社,2011.

[3] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

(本文文獻(xiàn)格式：王久昌.柴油加氫裝置管廊管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].山東化工,2017,46(7):151-153,156.)

Piping Design Principles of Pipe Rack in Diesel Oil Hydrogenation

WangJiuchang

(Guangzhou Petrochemical Engineering Corporation/Sinopec,Guangzhou 510620,China)

This paper discusses the general requirement of pipe rack design and pipe layout，introduces the process of pipe rack design hydrogenation unit，the method of determining the main parameters of pipe rack，the principle of pipe layout，the design plan of key pipeline，the cooperation and consideration with relevant majors. This article proposes some methods as references for the pipe rack design work.

diesel oil hydrogenation;pipe rack design;pipe layout

2017-02-27

王久昌(1984—)，男，遼寧朝陽人，工程師，主要從事石油化工裝置管道設(shè)計(jì)工作。

TQ055.8；TE626.24

B

1008-021X(2017)07-0151-03