浅析我国石油化工装置的布置与设计
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【摘 要】随着社会的发展与进步，重视石油化工装置的布置设计具有重要的意义。本文主要介绍石油化工装置布置与设计的相关内容。
【关键词】石油化工；装置；布局；设计；工艺
0 引言
装置是石油化工厂生产的主体，装置内介质危险性大，操作条件苛刻，影响因素复杂，可能泄漏点多，加之，装置内单位面积资产密度高，人员相对集中。装置布置设计是装置设计安全的重要组成部分。装置布置设计安全的目的是合理、安全、经济地确立装置界区内设备和设施的位置，确保工艺过程安全顺利实施。操作、维修和消防作业有可接近性和可操作性，万一发生事故，方便扑救并有利于减少资产损失和人员伤亡。
1 装置危险因素
石油化工装置类型甚多，由于技术路线、原料、产品、工艺条件的差异，存在的危险因素不尽相同，大致归纳如下：
1.1 中毒危险
石油化工生产过程中，以原料、成品、半成品、中间体、反应副产物和杂质等形式存在的职业性接触毒物，工人在操作时，可经过口、鼻、皮肤进入人体生理功能和正常结构的病理改变，轻则扰乱人体的正常反应，降低人在生产中作出正确判断、采取恰当措施的能力，重则致人死亡。
1.2 火灾爆炸危险
可燃气体、油气、粉尘与空气形成的混合物，当其浓度达到爆炸极限时，一旦被引燃，就会发生火灾爆炸，火灾的辐射热和爆炸产生的冲击波可能对人、设备和建筑物造成杀伤和破坏。
1.3 反应性危险
化学反应过程分吸热和放热两类。通常，放热反应较吸热反应更具危险性，特别是使用强氧化剂的氧化反应；有机分子上引入卤原子的卤化反应；用硝基取代化合物中氢原子的硝化反应；一旦失控可能产生严重后果。此外，石油化工过程中使用的某些原材料具有很强的反应活性，稍有不慎同样会对安全造成威协。
1.4 负压操作
负压操作易使空气和湿气进入系统，或是形成爆炸性气体混合物，或是空气中的氧和水蒸汽引发对氧、水敏感物料的危险反应。
2 石油化工装置管道工艺技术
2.1 塔和容器的管线设计
依据工艺原理合理布置。分馏塔与汽提塔之间的管线布置。通常分馏塔到汽提塔有调节阀组，调节阀组应靠近汽提塔安装，以保证调节阀前有足够离的液柱。分馏塔与回馏罐之间的管线布置。当分馏塔的塔顶压力用热旁路控制时，热旁路应尽量短且不得出现袋形，调节阀应设在回流罐的上部。汽液两相流的管道布置时，管道上的调节阀应尽量靠近接收介质的容器布置，减少管道压降，避免管道震动。由此可见，管线不可随意布放。
2.2 泵的管线设计
泵入口偏心异径管的使用。泵吸人管道设计是确保泵经常处于正常工作状态的关键。当泵人口管系统有变径时，要采用偏心大小头以防变径处气体积聚，偏心异径管的安装方式如下：一般采用项平安装，当异径管与向上弯的弯头直连的情况下可以采用底平安装。这种安装方式可以省去低点排液。布置泵的人口管线时要考虑到几个方面的因素：
①泵的人口管支架的设置
如泵的进口在一侧，则泵的入口管支架应是可调式，且人口管及阀门位置在泵的侧前方。
②气阻
进泵管线不得有气阻，这一点很容易被忽视，某些布置虽符合工艺流程图，但在局部会产生气阻现象，从而严重影响泵的运行。
③管道柔性
泵是同转机械，管道推力作用在管嘴上会使转轴的定位偏移，因此管道设计要保证泵嘴受力在允许数值内。塔底进泵的高温管线尤其需要考虑热补偿。
2.3 冷换设备的管线设计逆流换热
①冷换设备冷水走管程由下部进入，上部排出
这样供水发生故障时，换热器内有存水，不致排空。如作为加热器时用蒸汽加热，蒸汽从上部引入，凝结水由下部排出。
②安装净距
为了方便检修，换热器进出口管线及阀门法兰。均应与设备封头盖法兰保持一定距离，为方便拆卸螺栓净距一般为300mm。
③热应力
换热器的固定点一般是在管箱端，凡连接封头端管嘴的管道必须考虑因换热器热胀而位移的影响。重沸器返回线各段管线长度的分配要恰当，可以防止设备管嘴受力过大。回线各段管线长度的分配要恰当，可以防止设备管嘴受力过大。
3 满足工艺设计对设备布置的要求
装置布置设计和其它专业设计一样，满足工艺设计和工艺过程操作、控制的要求是装置布置应考虑的首要问题。装置设备布置除按照流程顺序，单元操作、过程设备集中布置外，尤其是重视工艺设计对设备高差的要求、对温度降或压力降的要求、对防止介质结焦、凝堵的要求以及真空、重力流的要求。因为它们关系到操作的稳定性和过程的连续性，甚至关系到过程能否实施，这看似生产问题，其实也是安全问题，不说直接造成安全事故，经常的故障、不稳定和不连续，事故的几率也必然增加。
4 设备布置应采用露天或半敞开方式
为防止有害气体或蒸汽的积聚，设备采用露天或半敞开式布置，可以利用自然通风，使有害物质迅速扩散，减少滞留时间，防止有害气体或蒸汽与空气形成爆炸混合气体或超过车间最高容许浓度。
由于环境或特殊工艺要求，可能散发有害物质的设备布置在封闭或厂房内，应设置机械通风，其空气应能使可燃气体、蒸汽或浮悬物很快稀释到爆炸下限的25%以下，或最高允许浓度以下。应予强调的是封闭式厂房即使有机械通风设施，其通风效果也不如露天或半敞开布置。
5 道路和通道的设置
装置道路的功能主要有二：一是，供紧急救援车辆和机动检修设备通行；二是，作为事故或分区检修的隔离带。为此，装置道路应贯通装置区，并与环装置道路有不少于两个出入口，以确保紧急救援活动畅通无阻，装置道路还应将装置区分隔成若干个区，以确保消防作业没有死区，并减少灾害的影响。
通道主要供日常巡检、操作和维修，以及紧急情况人员疏散用，通道设置尤应注意，不要有死胡同，相邻框架平台有条件时，尽量用过桥连通，框架、平台长度超过50m，除两侧的梯子外，应在适当位置设直通地面的安全梯，供紧急情况人员撤离危险区用。
6 不同危险性设备和设施分区集中
设备和设施的危险性取决于加工、处理和储存的物质的危险性。物质的危险性一般包括对健康的危害，燃烧性危险和反应性危险。各种危险或危害又依危害程度分不同类型， 石油化工装置的设备和设施要截然按上面的说法分开是困难的。但应尽可能做到下列几点：
1）可能散发火花或出现明火的设施应布置在非爆炸危险区；
2）处理有腐蚀性、毒性物料的设备尽力按物性集中布置；
3）限制和缩小爆炸危险区域范围；
4）操作压力超过3.5MP的中高压设备尽力集中布置在装置一角。
7 控制室、变配电室及办公室等组成综合建筑物
装置控制室、办公室等，有条件的地方应尽力设在装置界区外，实行集中控制、集中管理。控制室、变配电室及办公室等设在装置界区内时，应尽力一体化考虑，组成综合性建筑物，设在非爆炸危险区内，这既有利于减少占地，也有利于安全。将控制室设在爆炸危险区的，采取正压通风的办法，国内外都曾有过。这种做法不应提倡，因为它只是解决控制室内仪器仪表的防爆，将引燃源与可燃气体隔离，却不能防止室外设备发生火灾爆炸对室内人员与设备的影响。
8 结束语
设计方法和手段的不断进步能有效地提高设计质量。作为设计者，会受生理和心理等因素的影响，容易出现偏差，技术的进步，极大地补偿了人的缺陷。当前，计算机辅助设计CAD正在广泛应用，它使设计工作更高效、更优质，使一些易出差错的环节不复存在。掌握CAD设计手段是现阶段设计者的基本要求，也是设计者知识水平不断更新提高的体现。