石油化工装置工艺管道设计探究

马赞李伟朋 吴变（.陕西长之河石油工程有限公司， 陕西 西安 7008；

3.中国石油长庆油田分公司第八采油厂， 陕西 西安 710018）

石油化工装置工艺管道设计探究

马赞1李伟朋2吴变3（1.2陕西长之河石油工程有限公司， 陕西 西安 710018；

3.中国石油长庆油田分公司第八采油厂， 陕西 西安 710018）

工艺管道设计对于石油化工装置的意义重大。管道设计的具体内容和其原理差别不大，但要想设计出稳定性高、安全性高的管道设计，也并非易事。管道设计的难度系数很高，若想制订出高质量的设计，必须从石油化工的实际出发，充分利用相关科学知识与实践经验。文章以此为出发点，重点探究和分析了石油化工管道设计中的相关问题。

石油化工；工艺；管道；设计

1 石油化工装置工艺管道的材料选择与等级分界

在石油化工的日常生产中，经常会遇到高压、高温等情况，因此工艺管道作为石油化工中的重要配置，一定要选择能够满足化工生产要求的工艺管道材料。相关材料性能如耐高温、耐高压等性质，能有效保证化工生产活动的顺利进行。使用不同材质的材料连接管道时，要根据具体情况分级分界。根据材质和压力等级的差别，选择相应垫片、法兰和螺栓螺母的等级。材质相同，而压力级别不同的均使用高压力等级的法兰和垫片； 压力一致而材质差异的使用低材质的垫片和法兰，而螺栓螺母则要高材质；压力等级和材质均不一致的，则要使用材质及压力均高的螺栓螺母，而法兰和垫片则使用低材质和高压力的型号。

2 管道布置

（1）管廊上管道的布置设计 管廊的作用是将装置内部的不同设施有效连接到一起，要注重对其的设计和建设。质量大的大型输液管道要安置在管道支架上方或离其较近的位置，轻质的小型管道则可以安装在支架的中间位置。根据工艺流程的设置要求，工艺管线都是设置在管廊两侧，而公用工程管道则安置在管廊中间位置。要优化双层管廊的设计，根据管道用途的不同而设置。冷热管道要区分设置，不能将低温冷冻管道设置在热管道或温度较高的管道范围内，以免影响管道的正常工作。将输送管道的控制系统安排在同一空间内，这样能方便工作人员的工作和管理，提升工作效率。

（2）泵的管道布置设计 详细掌握与P&ID中泵管道流程的相关知识，不影响工艺设计的情况下，进一步优化泵运行及维护检查方案。选择合适的泵管方案，降低因热膨胀作用对泵嘴造成的应力及力矩的增肌。进一步降低泵出入口管道的距离，但要注意满足管道的柔性要求。为了便于对泵进行检查和维护，要在离心泵侧面留下维修位置，在复泵的预留位置便于拆卸和检修活塞和拉杆，而立式泵的维修位置则在泵体上部。如果泵吸存有变径，借助顶平大小头，降低避免泵嘴集气的腐蚀影响，同时要设置3DN直管段在吸入口前，以降低其对泵中叶轮的损伤。为了降低泵嘴的应力及力矩大小，要根据实际情况在泵口处构建承重架和导向架。

（3）冷换装置管线设计 因冷换设备对工艺有特殊要求，所以在进行其相关的管线设计时要根据要求进行，充分考虑下述几方面：作业环境、设备的维修养护、热应力检查和设备的实用性。在冷换装置中冷水进口设置在下方，上方为出口，这样就可以避免设备出现故障后，冷凝水被迅速排空。为了便于检修设备，相邻构建间要预留距离，通常是在冷换设备的管线、阀门法兰及封头盖法兰位置，其距离约为310mm 。为了满足热应力要求，要充分考虑管箱端部的设置。还要重视管道和管架设计，设计的好坏决定了管道使用性的高低，要尽可能的优化设计方案，避免问题的出现：①尽可能的缩短支架与管道间的相对位移，参照图1，设计出合理的安装方案，缩短两者间的相对位移；②管架设置，由于弹簧架的实用性不强，要尽可能减少其的使用率；③管线敷设，根据工程的实际情况及工程要求，为线路配置合适数量及类型的承重架，或安装相应的其它设施。

（4）塔及立式容器设备的管道布置设计 ①分馏塔和回流罐间管线设计，当使用热旁路控制分馏塔塔顶的压力时，需配置相应的保温设备，并缩短管道长度，将调节阀设置在回流罐上部。②分馏塔和汽提塔间的管线设计，分馏塔要安装调节阀组，且位置要与汽提塔相近，保证调节室调节阀液柱的高度；③严格依据实际的工艺要求完成汽液两相流管道布置设计及敷设，为管道配置调节阀，将其位置设置在传输容器附近，以免管道压力过高。

图1

3 管架设计

①管线沿塔铺设。严格依据工程的工艺要求与实际情况进行设计与施工。注意施工过程中支架的承受上限，必要时可增添承重支架，同时弯头处避免采用刚性支架。②避免使用弹簧支架。弹簧支架的安装复杂、成本高，而且其使用周期较短。若使用时间过久，就会丧失使用性能，导致支架失效。③对同一管道，吊架的数量是有限的。吊架可以帮助稳固管道，提高管道的稳定性。但是如果在同一管道上使用较多的吊架，管道会随着吊架发生偏移，进而影响管道系统的稳定性。

4 结语

石油化工工程中，工艺管道设计的技术性和工作量都非常大，不仅要求设计人员具备牢固的知识及技能水平，更需要一个健全科学的设计理念。设计人员要充分考虑石油化工工程所需的生产、工艺条件等，然后根据自身的工艺知识和经验，制定出最科学、合理、实用的工艺管道设计。若在设计中出现意外，要及时做出解决方案，在符合标准的同时，提升工艺设计的质量和效率。

［1］田卉.石油化工装置工艺管道设计探讨［J］.化学工程与装备，2008，（3）：78-82.

［2］葛妍.关于石油化工装置设计与安全探讨［J］.中国石油和化工标准与质量，2012，（2）：262.