石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究

刘利花，张海波（北京沃利帕森工程技术有限公司成都分公司，北京 610041）

石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究

刘利花，张海波
（北京沃利帕森工程技术有限公司成都分公司，北京 610041）

在国民经济发展过程中，石油化工行业可以说在其中发挥着举足轻重的作用。在石油化工企业生产过程中，主要以石油为基础材料，通过化学反应生成石油化工产品。而在石油化工工艺装置生产过程中，蒸汽管道是其重要的组成部分，直接影响着石油化工的生产质量和生产安全。所以在石油化工工艺装置生产中对蒸汽管道进行科学的设计是非常重要的，而且只有保证了蒸汽管道设计的质量才能为产品的质量提供有效的保证，也才能更好地促进石油化工工艺装置的顺利生产。故在此主要对石油化工工艺装置中蒸汽管道的配管设计进行了简单的分析与探讨。

石油化工；工艺装置；蒸汽管道；配管设计

1　蒸汽管道的重要性

在石油化工装置生产过程中，其主要的原材料就是石油，并且在生产过程中通过一系列的化学反应或单元操作制成相应的化工产品。而这些化学反应或单元操作常常需要输入热量才能完成，蒸汽是化工生产中一种重要的最常用的热源。蒸汽在石油化工装置生产过程中的主要用途是为反应器、塔设备或换热器等提供热量，吹扫管道，伴热，消防等。所以充分保障蒸汽管道的质量对石油化工产品的生产是非常重要的，而要保障蒸汽管道的质量就必须要从蒸汽管道的配管设计着手，保障设计的科学性有效性。

2　蒸汽管道中的设计

2.1蒸汽管道的柔性分析

由于蒸汽管道温度高，因此在蒸汽管道布置时一定要考虑管道的柔性，所以必须结合管道柔性的相关知识利用计算机辅助软件进行柔性分析。管道柔性不仅与管道中各段的结构尺寸有关，还与管道的空间形状有关。一般情况下，增加弯头的数量，能增加管道的柔性。因此，在蒸汽管道设计时，如果将管道布置成一个有较好柔性的空间几何形状，就可有效地降低由管道热膨胀或附加位移而产生的力，也可以有效降低管道对连接设备和约束点的附加力。在管道设计中，增加管道柔性的方法主要有：改变管道走向（包括设置π形弯、L形弯）、选用弹簧支吊架和波纹管膨胀节。在条件允许的情况下，应首先考虑采用改变管道走向增加柔性，其次是选用弹簧支吊架。由于波纹管膨胀节是管道中的薄弱环节，应尽量避免采用。

2.2蒸汽管道的设计要点

化工装置中通常由许多不同的管道组成。这些管道常被集中在一起，沿着装置或厂房外管廊布置。对于新建的装置，根据装置内的管道数量和走向，对管廊的层数进行设计和分配，一般而言管廊的底层通常布置的是工艺物料管，公用工程管道布置在上层。化工厂系统中进入装置的主蒸汽管道，一般布置在管廊上，蒸汽管道最好布置在管廊的外侧，以方便能够设置“π”形补偿器。对“π”形补偿器的安装位置大小通过对管道进行应力分析来确定。对于同层管廊的多个“ π”形补偿器要统一规划，尽量能够集中设置，便于共同设置支架。对于温度较高、补偿量较大的管道最好设置在外侧，温度低、补偿量较小的管道设置在内侧。值得注意的是在蒸汽管道的“π”形补偿器上不应引出支管。在靠近“π”形补偿器两侧的直管上引出支管时，支管不应妨碍主管的变形或位移。因主管热膨胀而产生的支管引出点的位移，不应使支管承受过大的应力或过多的位移。蒸汽的支管应从蒸汽主管的顶部接出，支管的切断阀应设置在靠近主管的水平管道上。蒸汽在管廊上布置时与低温管道、溶化烃管道、电气仪表桥架要保持一定的距离。蒸汽管道上支架设置的时候一定要注意导向架的位置，不要影响管道的自然补偿。

2.3蒸汽管道排液设施的设计要点

由于有热损，蒸汽管道中会产生冷凝溶，蒸汽管道设计时需要考虑冷凝溶排出位置的选取。如果蒸汽管道中冷凝溶不能被有效及时地排出，产生的后果有：①流量计量不准确；②提供的热量减少，达不到工艺的要求，在同样的流量情况下，蒸汽的提供的热量远远大于同温度的溶体；③严重会产生水锤现象，破坏管道。

因此在进行蒸汽管道设计时必须要考虑蒸汽冷凝溶的排放。蒸汽管道应按标准设置集溶包，排溶口连接切断阀和疏水器。集溶包安装的位置如下：①在上升管道管前的低点和上升管道底部，即在管架上的热补偿弯管、在调节阀前面、上升管道管前；③在管道盲端和装置边界切断阀之前；③在直接走向的蒸汽主管上，对饱和蒸汽大约每隔80m安装一只和对过热蒸汽每隔160m安装一只。

集溶包通常采用标准管件组合而成，长度一般为350mm左右。配管是综合设计的过程，除了考虑蒸汽的管道设计外，与之相连集溶包以及冷凝溶排出管道（疏水器、切断阀）安装空间也应考虑在内，充分保障其有效性和可靠性。

不便回收的冷凝溶不宜直接排入明沟或漏斗或地面，以免闪蒸汽逸出，恶化环境，或冷凝溶冻结影响安全操作。一般可采取下述方法处理：①将冷凝溶插入防冻井中，使之渗入土壤中；②排入带有放空管小闪蒸管，待冷凝溶的温度降低后再排放。

当冷凝溶要求回收，为减少压降对蒸汽管道的影响，冷凝溶支管应顺介质流向以45°的角度接在回收总管的上部，从而保证凝溶正常排出。当支管从低处向高处汇入总管时，在汇入处应设止回阀。

3　蒸汽管道的检测

在蒸汽管道安装完成后，还要对所有的管道进行严格的检测，尤其是焊缝质量。在管道变径以及有坡度的地方进行仔细的检查，一定要保障变径处和坡度处符合施工标准的要求，并且存在的偏差要控制在规定的范围之内，如果存在偏差超过正常的控制范围，就必须要采取有效的措施进行及时的修正，直到满足要求为止。在校正过程中，要保证松紧度以及尺度合适，并且在确定满足要求以后再对其进行焊接。

总之，在石油化工工艺装置设计施工过程中，因为蒸汽的温度高并且流动性高的特点，所以在对蒸汽管道进行配管设计时不仅要充分考虑到管道所要承受的压力和温度，其次还要对用气设备的位置以及形状的大小进行综合的考虑。在配管设计的过程中，根据设备的布置，合理规划蒸汽管道、冷凝溶管道的走向，并且要严格按照施工规范标准进行施工检测，只有这样才充分保障蒸汽管道的质量，才能为石油化工工艺装置生产的质量与安全提供有效的保障。

[1] 张发有.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].石油化工设备技术，2010，（3）：9-11+69.

[2] 梁颖，张冰.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].中国石油和化工标准与质量，2012，（4）：66.

[3] 肖莹，林彩红.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].黑龙江科技信息，2013，（2）：72.

[4] 刘尧祥.探究石油化工工艺装置蒸汽管道配管的设计[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（9）：63-64.

Petrochemical Process Unit Steam Piping Design Research

Liu Li-hua，Zhang Hai-bo

in the development of national economy，the petroleum chemical industry can play an important role in it.The process of production in petrochemical enterprises，the main oil based material，through chemical reaction to generate oil chemical products.And in the process of petrochemical production processing equipment，steam pipe is an important part of its direct impact on petrochemical production quality and production safety.So in petrochemical process unit for the scientific design of steam pipeline is very important，and only guarantee the quality of the steam piping design can provide effective guarantee for the quality of the products，also can better promote petrochemical process unit production smoothly.In the main steam pipe in the petrochemical process unit of the piping design has carried on the simple analysis and discussion.

petrochemical industry；Process equipment；Steam pipe；Piping design

TQ055.81

B

1003-6490（2016）03-0126-02

2016-03-16

刘利花（1975—），女，四川宜宾人，应用化学硕士研究生，化工中级职称，主要研究方向为管线柔性与管道走向的关系。