关于石油化工工艺管道设计问题的思考

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[摘 要]石油化工装置工艺管道的作用是能够有效的将化工设备与相关系统设施连接起来，以使石油化工装置形成一个连续的生产整体。本文阐述了石油化工装置管道布置的整体要求，论述了石油化工装置工艺管道的工艺设计要求和安装中应注意的问题。

[关键词]石油化工；管道；工艺设计

中图分类号：TQ055.81 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0327-01

引言

石油化工装置无论是原料还是产品都是易燃、易爆、有毒物质，在实际中可能会出现诸多的危险因素。而石油化工工艺管道作为一种输送物料的特种设备，在石油化工装置中作用不容小觑，根据使用和工况情况的不同和差异，所设计的管道种类也是名目繁多、各式各样。

一、石油化工装置管道布置整体要求

管道系统合理的管道布置不仅要满足施工、检修、操作、及自身要求，同时也要满足工艺、设备布置以及生产的要求。

1）为了避免总管内的凝液倒入支管，泄压总管与安全阀出口连接时，要顺着流向以45度角从上部插人总管，这样，当安全阀定压>7.0MPa时，为减少安全阀的背压，必须采用45度角插入。

2）安全阀出口低于泄压总管时，要设手动放液阀，手动放液阀设置在低处易于接近的地方，为避免袋形管段积液，要定期排放至密闭系统；同时在寒冷地区，为防止发生袋形管段积液现象，必须进行防冻和伴热装置。

3）泵入口管道布置应无气袋或液袋，管道尽量短而直，如有变径为防气体积聚应采用偏心大小头，大小头一般顶平放置。最好有3D至7D的直管段在输送轻介质离心泵的大小头后，对防止气蚀有利。

4）跨越道路的危险介质管道，其上方不得安装法兰。和阀门及波纹管，同时要使净高达到一定的要求。在事故的处理上，消防蒸汽、竖管、事故隔离及紧急放空等等，必须放置在明显的位置上，同时安全易于开启。

5）要水平安装高凝固点介质及有腐蚀性介质调节阀的旁路和阀，防止产生积液。

二.调节阀的管道等级设计

1）调节阀出入口管道材质一致，压力等级降低；实际中，如果调节阀入口是高压系统，出口是低压系统，并且调节阀入口与出口管道材质相一致，那么，就要求调节阀出口切断阀与旁路阀的压力等级应和入口相同。

2）调节阀出口与入口管道材质降低，压力等级不变；若调节阀出入口的压力等级保持一致，同时，调节阀入口是低材质，出口是高材质，那么，要求调节阀入口切断阀要和入口一致。

3）调节阀出入口管道材质升高，压力等级降低；若调节阀入口是高压系统，出口是低压系统，并且调节阀出口切断阀是低材质，出口是高材质，那么，就要求调节阀出口切断阀与旁路阀的管道等级应与高压力高材质等级相一致。

三、泵的管线设计

1）泵入口偏心异径管的使用。进行泵吸入管道设计主要是为了保证泵能够正常有序的运转；实际中，若泵入口管系统出现变径情况，应采用偏心大小以防变径处气体聚集，偏心异径管安装过程中通常会使用顶平安装，如果异径管和向上的弯的弯头直连，应使用底平安装，通过这一安装方式能够省掉低点排液。

2）泵入口管线的设计。在对泵的入口管线进行布置过程中，应考虑两方面因素：首先，气阻；进泵管线不能存在气阻情况，关于这一点应加强重视，不然将会导致泵无法正常有序的运行。其次，管道柔性；泵属于回转机械，管道推力作用的管嘴上会造成转轴的定位出现偏移，所以，管道设计过程中应确保泵嘴受力在规定的数值范围内。对于塔底进泵的高温管线必须做好热补偿。

3）冷换设施的管线设计。第一步要做的是逆流换热；要让冷换设施中的冷水从下部至上部排出，主要目的在于一旦出现故障情况，换热器内会有一定的存水，不会发生排空的现象。第二步要做的是净距的安装；换热器的进出口管线与侧门法兰以及设备封头盖法兰间要有一定的距离，以给检修提供便利；第三步要做的是热应力；通常情况下，换热器是在管箱端上进行固定的，所以，实际中应对连接封头端管嘴的管道由于换热器热胀的原因出现位移现象加以考虑。

4）仪表元件的布置。仪表元件布置的是否是科学合理的，将会不同程度上对工艺的准确安全与否造成影响。不仅要对常规安装要求加以全面考虑；而且，还必须充分考虑在同一管道的不同位置上可能会对仪表产生的影响。比如，在重沸器内部抽出的液体通常都是饱和液体诸如管道内部出现了压降情况，液体有闪蒸现象，发生了两相流，这对仪表精度的测量与控制造成了极大的影响。

关于设备上的仪表管口开口方位，不仅要对工艺特殊要求加以全面的考虑，同时，还应考虑测量的精准度，以便于及时有效控制。比如容器上的压力表和安全阀易放在同一侧。在配管弯头上安装温度计过程中，应注意到顺介质流向插入和逆介质流向插入两者间存在一定的差异，逆介质流向插入是比较科学合理的。

5）管架的设计。做好以下几点：首先，减少弹簧架；其的价格高于普通架，并且，使用时间一长还会发生失效情况，因此，管架实际设计过程中要以刚性架为主。其次，满足荷载大小要求；不仅要对管道自身重量如介质重量、隔热重量等进行考虑，同时，还要结合实际情况考虑热态时的位移载荷、风载荷、地震载荷、安全阀开启时的反冲载荷、水压试验时的充水重量等，并且，适当的留出余量。若支架生根于建筑物的梁柱、设备本体等设施上，那么，还要对这些生根设施的生根条件以及承载力加以全面的考虑。另外，以标准系列支架为首选；不仅为支吊架的预制与安装提供了便利，而且，还一定程度上减少了用材品种，使得采购、制造、管理等各环节的费用得到了大大节省，并且利于装置的美观。再有，方便拆卸检修；所选择的支架型式要方便拆卸检修，有利于施工，不会对操作造成制约。若支架的位置设置在操作人员可能经过的地方，并且位置较低时，要设立吊架。若管道经常拆卸，那么，焊接结构不可取。

四、支吊架选择设计

管道设计和管架设计的关系非常紧密，管架设计不当，会在运行中使管道受损，甚至损坏转动设备。

1）承重支架。一般沿塔敷设的管线只设一个承重支架，但这个支架不是刚性支架，塔顶封头焊缝线与支架顶的距离是150mm，如果感觉一个承重支架荷重过大，也可以再设计一个承重支架，这个承重支架要设计为弹簧吊架，另外，导向支架要每隔一定距离设置一个，水平管弯头处不允许加刚性支撑。

2）尽量减少弹簧架，不宜用过多吊架。一般情况下，弹簧支吊架安装使用起来较麻烦，而且弹簧支吊架也比较贵，另外，在长期工作状态下弹簧还有失效问题；到达现场时，弹簧支吊架是用定位销加以固定而成，注意安装弹簧支吊架时，不得随意拔掉定位销，定位销应在装置开车或蒸汽吹扫之前拆除。另外，不宜用过多吊架在一条管道上，吊架一般用于管子承重，一条管道上不宜用太多吊架，吊架有一定偏转角，所以吊架太多会影响管系的稳定。

结束语

在石油化工装置中，工艺管道作为物料输送的一种特种设备在装置中起着非常重要的作用。由于工艺管道种类繁多，使用工况千差万别，影响因素和环节比较多。一个好的管道设计涉及到多个方面，它不仅包括管道布置、支吊架选择、应力分析，材料选用，而且还会涉及到材料的采购及现场施工支持。

参考文献

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[2] 彭熹一，蔡文婷.石油化工装置中塔的管道设计要点[J].价值工程，2011（03）.

[3] 刘斌章.石油化工装置管道工艺的设计研究[J].现代企业文化，2009（14）.