试论石油化工装置工艺与其管道设计

2015-03-28谢雅珊广州名创石油化工工程设计有限公司广东茂名525000

化工管理 2015年24期

谢雅珊 (广州名创石油化工工程设计有限公司，广东茂名 525000)

1 工艺路线选择和设计

工艺路线设计合理与否是化工石油企业生产高质量石油的关键。企业决策人及设计人员需结合石油项目的具体情况，实地考察类似化工企业石油生产的运作情况，针对各个企业所采取的工艺路线就其优缺点和安全性进行综合评估，并结合本企业的预期建设投资成本和运行成本，最终以生产的安全性为依托点，选择工艺先进、流程简单、原料易得及能同时避免使用和产生危险性物质的工艺线路，为本企业高效生产石油提供安全保证和质量保证。此外，要做好相应的应急响应工作。对于明确做出指示的甲类危险性装置区要严格按照国家标准安装防火防爆设施及相应的应急响应系统。对于生产过程中产生的三废，即废气、废液、废渣也要按照相关要求以设备进行处理，待达到国家环保部设定的标准值后方可进行排放处理。

2 装置布置

装置布置是根据选址和已有工艺路线进行全厂范围内各生产装置的布置和装置内部设备和建筑物等的布置。装置布置设计时应满足全厂总体规划的要求，并能适应所在地区的自然条件，做到经济合理，用户满意，外观整齐、美观。另外在装置布置设计中必须遵守国家标准规范“防火规范”和“防爆规范”，因为在石油化工企业的工厂和装置内发生火灾和爆炸的几率最高。防火规范主要指《石油化工企业设计防火规范》GB 50160和《建筑设计防火规范》50016。在装置布置设计中应尽可能限制和缩小危险区的范围是防止产生爆炸的措施之一。

3 管道设计

石油化工金属管道根据其输送的介质和设计条件可按《GB50517-2010石油化工金属管道工程施工质量验收规范》进行管道分级，分为13类。压力管道级别按《TSGD0001-2009压力管道安全技术监察规程-工业管道》进行分类。

石油化工管道操作条件复杂，在正常情况下，管道除了要在一定的温度，压力下工作外，还要受风载荷、地震载荷等一些环境因素以及其他一些附加因素的影响。石油化工管道及其组成件的设计压力不应低于操作过程中，有内压（或外压）与温度一起构成的最苛刻条件下的压力，设计温度不应低于操作过程中，有压力和温度构成的最苛刻条件下。

石油化工管道布置应符合工艺要求，统筹规划以做到安全、经济以便于施工、操作和维修。另外，布置管道时尽量利用管道的自然形状吸收热胀自行补，当管道柔性不足是时，最常用的方法是改变走向或在某个方向增加管道的长度；管道应尽量“步步高”或“步步低”不出现或少出现气袋和液袋，尽量避免“盲肠”；除了必要的法兰或螺纹连接外，应尽可能采用焊接连接，减少泄漏。

4 管道支架设计

一般认为，一次应力的大小是衡量管系能否安全运行的标准之一。一次应力如果过大，管系可能会被破坏。一次应力是由管道的内压和外载产生的，当装置的规模确定后，管径的大小也相应的确定，管道应力和支架承受载荷可以通过设置支吊架加以调整。因此，支吊架的设置对管系一次应力的大小有着直接的关系。二次应力是由于管系变形受阻而引起，工程设计上应正确选择支吊架，使管系适应变形的需要，或选择支架去限制关系某个方向的位移，以减少设备管嘴的受力。管系振动会引起管道和管架的疲劳损坏，因此配管设计时应予以考虑。

在选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的载荷大小和方向、管道的位移情况、工作温度、是否保温或保冷、管道的材质等条件选用合适的支吊架。管道支架包括支架、管托、管卡、管吊等四大类，工程设计上应根据实际情况选择合适的支吊架，使其在实际生产中能起到安全运行的作用。

5 管道系统压力试验

管道系统压力试验，应在管道系统安装完毕、热处理和无损检测合格后进行。压力试验分为液体压力试验和气体压力试验，液压试验介质为工业用水，当生产工艺有要求时，可用其他液体。不锈钢管道水压试验时，水中的氯离子含量不得超过50mg/L。液压试验压力为设计压力的1.5倍；当承受外压的管道，液体试验压力为设计压力的1.5倍，且应不小于0.2MPa；当管道系统设计温度高于试验温度时，还应考虑材料在试验温度和设计温度下的许用应力。