劉亞杰 楊東婷

摘 要：石油化工管道設計是石油化工建設過程中的關鍵步驟，其合理性影響著整個裝置的運行，因此確保管道設計的合理性和可行性具有十分重要的意義，如何設計出安全合理的管道是石油化工裝置建設的重要課題?；诖耍疚耐ㄟ^對石油化工管道材料的選用、閥門及管道布置、塔及容器的管道設計、冷換設備的管道設計以及管道支架設計等方面對石油化工管道設計進行了探討分析。

關鍵詞：石油化工;管道;設計

石油化工管道設計過程中，為了保障裝置的安全、穩(wěn)定運行，需要充分考慮材料選擇、管道布置、支架設計等環(huán)節(jié)。以下就此對石油化工管道設計中應注意的問題進行簡要的探討分析。

1 材料的選用

材料的合理選用對管道設計十分重要：

1.1 法蘭連接處的螺栓與墊片

法蘭連接的地方常作為管道不同等級的分界點，在選材中經(jīng)常會遇到高壓力等級法蘭為承受較高的密封比壓，須保證所選金屬墊片的硬度要比法蘭密封面的硬度低，低于HB30以上。所以，法蘭與墊片的連接處必須依據(jù)低硬度法蘭來選擇相應的金屬墊片，否則，不僅會導致密封失去效果，而且還會損傷法蘭的密封面硬度。

1.2 引進設備法蘭配對

國內(nèi)設備材料的機械性能與國外存在很大差異，溫度--壓力值也存在一定的差異，從國外引進的設備很多時候都與法蘭不能相配對，特別是當工況在溫度--壓力曲線附近時更易發(fā)生。另外，為了方便施工時螺栓孔能進行有效對正，法蘭相連接的管道至少有一端應為活套法蘭。

2 閥門及管道布置

石油化工裝置中，合理的管道布置不僅要滿足施工、操作、檢修及自身要求，同時也要滿足工藝流程、設備布置以及生產(chǎn)的要求，具體表現(xiàn)為：

①安全閥出口與泄壓總管相連接時，要順著介質(zhì)流向以45°角插入總管的上部，這樣可避免總管內(nèi)凝液倒流入支管;當安全閥定壓大于7.0MPa時，為了降低安全閥背壓，必須采用45°角的方式插入;②當安全閥出口低于泄壓總管時，要在低處易于接近的地方設置手動放液閥，為避免袋形管段積液，需定期排放至密閉系統(tǒng)。同時，在寒冷地區(qū)，必須采取伴熱和防凍措施，以防止發(fā)生袋形管段積液現(xiàn)象;③泵入口的管道布置應無液袋或氣袋，而且管道需盡量直而短，如有變徑，為了防止氣體集聚，應使用偏心大小頭，大小頭一般需頂平安裝。當離心泵用于輸送輕介質(zhì)時，為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在大小頭后最好有3D-7D的直管段;④跨越道路的危險介質(zhì)管道，其上方不能安裝閥門和法蘭，并且要使凈高達到一定的要求。消防蒸汽、消防豎管、事故隔離及緊急放空等必須放置在明顯的位置，同時保證其安全性與易于操作性。

3 塔與容器的管道設計

3.1 根據(jù)工藝原理合理布置

一般情況下，分餾塔帶有調(diào)節(jié)閥組，調(diào)節(jié)閥組應靠近汽提塔安裝，以保證調(diào)節(jié)閥前有足夠高的液柱;當分餾塔塔頂壓力由熱旁路控制時，熱旁路應盡量短且不得出現(xiàn)袋形，調(diào)節(jié)閥應設在回流罐的上部。

3.2 介質(zhì)相態(tài)的特殊要求

當管道用于輸送汽液兩相流時，管道上的調(diào)節(jié)閥應盡量靠近接收介質(zhì)的容器布置，從而達到減小管道壓降，避免管道震動的目的。由此可見，管道的設計過程中需關注工藝意圖，不可隨意布置。

4 冷換設備的管道設計

4.1 逆流換熱

冷換設備的冷水由下部進入管程入口，從上部管程出口排出，這樣供水出現(xiàn)故障時，換熱器內(nèi)仍能夠存有水，不致排空。當冷換設備作為加熱器時采用蒸汽加熱，蒸汽從上部引入，凝結水由下方排出。

4.2 安裝凈距

為了方便冷換設備的檢修，換熱器進出口管線及側面的法蘭在設計時應與設備封頭蓋法蘭保持一定的凈距，以方便拆卸螺栓，凈距一般為300mm。

4.3 熱應力

為方便冷換設備的檢修，換熱器的固定端一般設在管箱端，凡與設備管口相連接的管道，均需考慮換熱器本體熱漲位移對設備管口受力的影響。可通過合理的管線布置，使管口受力滿足相關規(guī)范要求，必要時，可通過應力分析軟件對其進行應力分析。

5 管道支架設計

5.1 合理設置承重支架

一般沿塔敷設的管道只設置一個承重支架，該支架通常為剛性支架，支架生根于塔身，支架高度位于塔頂封頭焊縫線下方150mm處，若一個承重支架荷重過大時，可設置另一個承重支架，該承重支架應設計為彈簧支吊架。同時，每隔一段間距就要設置一個導向支架。不允許在水平管道的彎頭處設置剛性支架。

5.2 合理進行管線設計，減少彈簧支吊架的使用

彈簧支吊架與一般支架相比較，在安裝及使用方面比較麻煩，到達現(xiàn)場時，彈簧支吊架是用定位銷加以固定的，安裝過程中，不得隨意拔掉定位銷，定位銷應在裝置開車或蒸汽吹掃之前拆除。

6 結束語

綜上所述，石油化工管道設計不僅要求設計者具有專業(yè)的知識，科學的理念，而且還要求設計人員具備創(chuàng)新意識，在運用常規(guī)性的專業(yè)知識和規(guī)范性的原則下，充分了解工藝的意圖及生產(chǎn)要求，在設計中具體分析實際情況，從而保證石油化工裝置的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]張獻杰.淺談石油化工企業(yè)管道的關鍵技術問題[J].生物化工，2016（02）.