石油化工装置工艺管道的设计分析

2016-10-09印秀艳徐州科融环境资源股份有限公司江苏徐州221000

化工管理 2016年24期

印秀艳（徐州科融环境资源股份有限公司，江苏徐州 221000）

石油化工装置工艺管道的设计分析

印秀艳（徐州科融环境资源股份有限公司，江苏徐州 221000）

石油作为工业生产重要能源，其生产运输一直都备受关注，为满足实际发展需求，逐渐有更多新型技术被应用其中，建立更为完善的管道系统。就我国石油产业发展现状来看，规模在不断扩大，这样就需要在原有基础上对化工装置工艺管道设计技术进行更新，从实际需求出发，总结以往经验确定各项影响因素，做好管道系统各节点控制，提高工艺管道设计合理性。本文对石油化工装置工艺管道设计要点与措施进行了简要分析。

石油；化工装置；工艺管道

为提高石油资源应用效率，需要基于其易燃易爆特点，重点做好化工装置工艺管道设计，确保管道系统运行的安全性与合理性，以满足实际生产需求。现在很多石油化工企业，基于效益角度考虑，工艺管道设计时往往选择相互交叉作业方式，整个管道系统复杂度高，系统布局不合理，降低了管道运行安全性与可靠性。因此需要从专业角度出发，以满足实际生产需求为目的，对管道设计方案进行优化，提高设计的合理性。

1 石油化工装置工艺管道设计要求

1.1 工艺流线安全

对石油化工装置工艺管道进行设计时，在确保其功能完善的前提下，还需要兼顾成本原则，以满足生产运行需求，具有较高的适用性与实用性。同时，因为石油化工生产的特殊性，设计时还应提高对安全性的重视，尽量选择危险性小的物质材料，结合实际生产需求，保证原材料选择的合理性，降低外界各项因素的影响，提高整个管道系统设计有效性。设计人员应具有丰富的实践经验，然后从实际生产需求角度分析，降低工艺设计的复杂程度，提高安装流程设计实用性［1］。

1.2 工艺过程安全

为保证工艺过程安全性，在选择原材料时，应对材料物理特性进行分析，根据生产工艺运行特点，对管道采取一系列安全防护措施，保证所选原材料的合理性与适用性。同时还应在管道系统中设置报警装置，尤其是对于经常发生故障的管段，提高其容错性，可以在故障发生时及时向管理人员报警，并采取措施处理，将故障范围控制在允许范围内，减少安全事故的发生。因为石油化工生产过程复杂度比较高，在生产过程中很容易受外界因素影响而出现不可预测的故障，如果不能及时采取措施处理，很容易产生大型安全事故［2］。因此，需要对生产装置设置自动连锁紧急停车装置，保证工作人员人身安全，并减少经济损失。随着石油化工行业的快速发展，行业内专业技术在不断更新，逐渐实现了对全套工艺设备装置的审查，对提高工艺过程安全性具有极其重要的意义。

1.3 工艺组织优化

目前我国石油化工装置工艺管道设计已经形成比较成熟的专业体系，工艺管道设计有相关标准、规定，对提高工艺管道设计规范性与合理性具有重要推动作用。但是因为石油化工装置工艺管道系统复杂度高，涉及到的内容众多，如果施工组织协调不到位，各部门间无法正常沟通，会降低设计过程中各部分人员间的配合有效性和及时性，很容易出现失误，而降低最终设计效果。因此，需要加强工艺管道设计组织优化，吸取成功经验，制定科学合理的组织设计方案，来提高系统设计效率。同时也可以应用计算机模拟技术，通过三维模拟来进行工艺管道设计，便于对存在的问题进行调整，提高工艺设计效果。

2 石油化工装置工艺管道设计要点

2.1 合理选择管道材料

石油化工装置高压与低压系统间在运行时，压力和温度等方面存在较大差异，为保证管道系统可以正常运行，在进行设计时，需要重视高低压系统中低压关闭管道等级分界点的合理划分。一般可以按照P&ID对节限进行划分，在实际设计时，应结合生产要求进行调整，保证界点和界线划分的合理性［3］。一般等级划分包括三种情况：第一，压力等级相同，材质不同（如图1所示）。第二，材质相同压力等级不同（如图2）。第三，压力等级与材质均不同（如图3所示）。对图1进行分析，一般法兰与垫片均采用低材质，而螺栓与阀门选择用高材质方法；图2则法兰、垫片、螺栓以及阀门均选择用高等压设计方法；图3法兰与垫片选择材质为a的高压等级，螺栓与阀门则选择用材质为b的高压等级。

图1 压力等级相同材质不同

图2 压力等级不同材质不同

图3 压力等级不同材质相同

2.2 塔与容器管线设计

对石油化工装置中塔与容器管线进行设计时，要保证其符合生产运行原理以及工艺实际运行要求。一方面，分馏塔与回流罐间管线设计。如果分馏塔塔顶压力选择用热旁路控制方式时，要充分考虑到旁路短且无袋形问题的发生，需要将调节阀设置在回流罐上部位置。另一方面，分馏塔与汽提塔间管线设计。在对此部分进行设计时，一般会选择对分馏塔设置调节阀组，且要将其设置在靠近汽提塔位置，保证调节阀具有足够液柱，满足生产工艺运行需求。另外，还应根据生产工艺要求，来设计气液两相流管道。应将管道上设置的调节阀尽量缩短与接收介质容器的距离，最大程度上来降低管道运行压力，避免在生产运行过程中出现震动问题。同时还需要合理确定管道敷设方案，避免不同工艺管道间相互交叉。

2.3 冷换设备管线设计

冷换设备管线为整个石油化工装置工艺管道设计中的特殊部分，需要考虑的因素更多，详细分析操作、管道热应力过程中机械化因素，提高管线设计的合理性。冷换设备冷水走管程时一般是下入上出，如果发生故障时，换热器内可以存有一定量水，避免内部水全部排空。而在设计冷换设备安装间距时，为保证后期检修便利，应将间距控制在310mm以上。另外从热应力角度分析，需要将换热器固定点设置在管箱端部位置，并对换热器热胀问题产生的位移进行分析，保证连接头端管嘴管道设计的合理性。

2.4 管线安装支架选择

管道敷设方式要合理，除了要满足实际生产需求外，还应减少资源的浪费，为避免弹簧架长时间应用失去弹性，管架设计时应减少弹簧支架的使用。一般对于沿塔敷设的管线，只需要设置一个承重支架，且支架距离塔顶要设置焊接线，如果其中一个承重支架荷载过重，可以利用另一个支架作用，一般此支架应选择用弹簧支架，且每隔一段间距要设置导向支架［4］。如果塔回流线与塔壁间温差过大，则其伸长量也比较高，需要对水平管段第一个支架进行垂直拉移处理，设置弹簧支架。