柴油加氢装置管廊管道设计要点

王久昌

(中石化广州工程有限公司，广东 广州 510620)

柴油加氢装置管廊管道设计要点

王久昌

(中石化广州工程有限公司，广东 广州 510620)

论述了石油化工装置管廊规划和管道布置的一般要求；介绍了柴油加氢装置管道设计的具体过程、确定管廊主要参数的方法和管道布置的原则、重点管道的布置方案、与相关专业之间的协作及注意事项，为此部分的配管设计工作提供了参考。

柴油加氢；管廊规划；管道布置

为了生产高标准柴油，我国炼油企业加快了柴油产品质量升级的步伐，随着人们对环境保护意识的加强及环保法的日益严厉，柴油质量升级越发得到重视，柴油加氢是柴油质量升级最常用的手段。

管廊是石油化工装置中重要的组成部分，是连接系统与装置的桥梁，也是连接装置内各分区设备和管道的中转枢纽，将各个工艺单元联系在一起，形成一个完整的工艺系统。良好的管廊规划和管廊管道布置可以优化全装置的管道设计，同时可减小投资，使装置更加经济合理。随着装置规模逐渐大型化，管廊配管设计显得愈加重要。

本文以笔者参与设计的国内某炼厂柴油加氢装置为例(文中所出现的管廊位号、分区名称、标高数值等均为虚拟)，重点阐述了柴油加氢装置管廊规划和管道布置的设计要点。该部分配管设计的一般步骤为：(1)根据前期规划确定管廊的型式、位置和基本参数；(2)详细布置管廊部分的工艺管道、公用工程管道及其它管道；(3)协调其它分区设计人完成管道对接。

1 前期规划

管廊区域的管道约占装置总米数的1/3～1/2左右，此部分管道设计非常繁琐，为设计过程中避免返工，做好前期规划非常重要。

1.1 配管研究图

装置平面的基本布局确定后，首先应绘制管廊区域的配管研究图，具体内容如下：

(1)根据工艺专业提供的界区条件，规划界区管道接点图，委托给系统单元设计单位；

(2)高压厚壁管道，包括加氢进料泵进出口管道、热高分气空冷器进出口管道、反应器进出口管道、反应进料加热炉进出口管道等；

(3)紧急放空管道和火炬放空主管道；

(4)产品分馏塔底重沸炉进出口管道；

(5)与各分区连接的大口径、介质操作温度较高的管道，等。

1.2 其它内容

除了规划重点管道以外，前期规划还应包括以下内容：

(1)与仪表、电气专业、系统单元设计单位确定仪表槽盒和电缆槽盒的衔接位置，即是否从主管廊对接，或单独设置副管桥；

(2)由管道初步规划结果所得到的管廊宽度，与结构专业协商确定管廊的跨数；

(3)与结构专业协商斜撑的位置。

2 管廊的规划

2.1 管廊的位置

管廊的形式和位置应根据设备平面布置的要求确定。图1为该炼厂柴油加氢装置平面布置图，建北朝上。

1#管廊为装置主管廊，东侧为装置界区，与系统管廊衔接；1#管廊北侧为2个分馏单元，南侧为反应单元和原料预处理单元，西侧与炉前管廊(2#管廊)衔接；4#管廊用于连接1#管廊和3#管廊(压缩机厂房前管廊)之间的管道。从图1可以看出，1#管廊设置在装置的中间位置，平行于装置的长边，有效地将装置内主要设备联系在一起。

图1 某炼厂柴油加氢装置管廊布置

Fig.1 Pipe rack layout of a Diesel oil hydrogenation plan

2.2 管廊主要参数的确定

2.2.1 柱距

管廊的柱距应满足大多数管道的跨距要求，宜为6～9 m，另外需要考虑的因素有：

(1)装置内管廊的柱距应尽量保持一致；

(2)管廊柱子尽量与分区构架柱子对齐，以便于与分区管道对接和美观需要；

(3)管廊下方为消防通道时，应根据装置规模、通行机具的规格确定；

(4)管廊下方布置大型设备或设置泵房时，应考虑设备和管道布置以及检修空间，可对柱距做相应的调整。

2.2.2 宽度

确定管廊宽度需要考虑以下几个因素：

(1)管廊宽度主要由敷设在管廊上的管道数量、管径及其间距确定；相邻管道净间距不应小于50 mm，法兰外缘与相邻管道的净距不得小于25 mm；

(2)管廊的宽度可考虑与空冷器构架的宽度做成一致，使空冷器构架的支柱荷载作用在管廊柱子上，以便于土建专业设计；

(3)应考虑仪表、电缆槽盒的宽度及其检修通道的宽度，另外也需要满足两类槽盒之间的间距要求；

(4)考虑全厂后期扩建的可能性，管廊宽度的确定应留有10%～30%的裕量。

根据以上要点计算出管廊的宽度后，将管道荷载委托给结构专业，以确定是否需要在中间增加立柱(如图1所示装置主管廊做成2跨)。

2.2.3 高度

管廊高度应根据下列的条件来确定：

(1)最下一层的净空应按管廊下设备高度、设备连接管道的高度和操作、检修要求的高度确定；

(2)管廊下作为消防通道或检修通道时，管廊至地面的最小净高不应小于4.5 m；

(3)管廊层间距应根据管径大小和管廊结构确定，上下层间距为1.2～2.4 m；对于大型装置上下层间距可为2.5～3.0 m；

(4)侧梁用于支撑管廊与各分区之间对接的管道，其标高应与分区设计人协商确定，一般位于两层主梁的中间位置，相邻的主梁和侧梁标高差值尽量保持一致；当管廊改变方向或主管廊与副管廊直角相交时(如1#管廊与2#、1#管廊4#管廊)，两个方向的管廊主梁和侧梁的数值做对调处理，如图2所示。

图2 主管廊和副管廊相交

2.3 平台梯子的设置

管廊平台梯子的设置要求如下：

(1)进出装置的可燃气体、液化烃和可燃液体的管道，在切断阀处应设平台，长度等于或大于8m的平台应在两个方向设梯子，作为安全疏散通道，如一侧为斜梯，另一侧可设置为直梯；

(2)界区处平台、空冷器平台、仪表槽盒走道、电缆槽盒走道等管廊区域平台之间宜用走桥连通，与反应构架平台、分馏构架平台也宜连通，这些走桥可作为一个安全疏散通道，但相邻疏散通道之间的距离不应大于50 m。

2.4 其它注意事项

图3 主管廊立面布置图

根据2.2节所述管廊主要参数确定的原则，该装置主管廊立面布置图如图3所示，另外还有以下几点需要考虑：

(1)除加氢进料泵以外的大多数机泵均与分馏区域的设备有关，宜布置在靠近分馏构架或塔器附近；其中产品分馏塔底重沸炉泵和柴油泵功率和外形较大，应考虑为其设置检修吊梁；

(2)机泵正上方不宜布置仪表和电缆槽盒，避免发生火灾时影响全装置的仪表信号和供电；

(3)产品分馏塔空冷器一般布置分馏构架顶部，为避免热风循环，该空冷器平台应与主管廊空冷器平台设置为同一标高。

3 管道布置

3.1 一般要求

(1)管道布置设计应符合工艺管道和仪表流程图的要求；

(2)工艺管道的走向应做到“步步低”或“步步高”，避免“气袋”或“液袋”；

(3)工艺气体管道、公用工程管道、操作介质温度较高的管道宜布置在上层，液化烃管道、液体管道、化学药剂及腐蚀性介质管道、低温管道宜布置在下层；

(4)介质操作温度等于或高于250℃的管道宜布置在上层；布置在下层的介质操作温度等于或高于250℃的管道可布置在外侧，但不应与液化烃管道相邻；

(5)个别管道进出管廊改变标高较困难或不允许改变标高时可水平拐入，但该管道应布置在管廊的边缘，如装置放空总管；

(6)仪表、电缆槽盒宜布置在上层，槽盒附近应按照仪表、电气专业的要求，不得布置有热影响的管道。

3.2 界区管道布置

界区管道的长度(自装置界区至与分区接头处)约占管廊区域管道总米数的1/2，界区管道的规划直接影响到整个管廊管道布置是否合理和达到美观的效果。界区管道布置是整个管廊管道规划的难点，除了满足3.1节所述的一般要求外，结合柴油加氢装置的特点，还需要考虑以下几点：

(1)原料油、开工柴油、精制柴油、石脑油、不合格油等工艺物料管线，在进出装置时，一般都设有调节阀及流量计阀组，这些管道在界区处宜集中布置在一起，相关阀组宜布置在界区处管廊1～2跨区域的地面层；

(2)界区管道口径一般从DN50～DN700不等，对于口径相差较大的情况，考虑到各管线切断阀、吹扫接口、排凝及放阀门的操作，为便于设置操作平台，宜采用如图4的布置方式，即将切断阀安装在垂直管段上；对于垂直管道上安装阀门空间不够的情况，可安装在靠近界区的水平管段上；

图4 界区管道阀组布置

(3)界区管道接点图委托给系统单元设计单位后，应与其及时沟通并尽快确定各管道的排列顺序，以避免详细设计期间不必要的返工。

3.3 软管站

管廊两侧应设置公用服务软管站，具体设置原则如下：

(1)按照软管的服务半径进行规划，各设置点的服务范围应完全覆盖服务区域；

(2)软管站服务介质包括蒸汽、水、氮气及工厂风，装置内各设置点四种介质的排列顺序应统一；

(3)各分支管自主管引出时应设置切断阀，切断阀可布置在槽盒平台边缘；

(4)氮气管线与软管连接处应设置双切断阀。

3.4 管道柔性布置

为了防止管道热膨胀而产生的破坏作用，管道设计中应考虑自然补偿或设置各种形式的补偿器以吸收管道的热胀和端点位移，具体要求如下：

(1)管廊上管道任何支点处的最大热位移不大于100 mm，变形量较大处不宜设置法兰；

(2)宜选用π型补偿；对于需要用π型补偿器的管道宜集中位置，温度高、口径大的管道布置在外侧，π型弯宜升高并支撑在侧梁上；导向支架的安装位置如图5所示，固定点应设置在两个补偿器的中间位置；

图5 π型补偿器的管道支架设置

(3)带有管托的管道，当支点位移量较大时，管道应将管托适当加长或偏置安装，采用偏置安装时，应注明偏置量及其方向。

4 结论

在石油化工装置中，管廊规划及其管道布置在整个装置的设计中占有非常重要的地位，本文重点论述了柴油加氢装置管廊的设计要点及设计经验。在设计过程中，应考虑符合工艺流程、满足设计规范和操作检修等方面的要求，根据每种装置的特点，仔细研究，认真总结，不断积累设计经验，力求管廊管道布置更合理、经济。

[1] 工业和信息化部.SH 3011-2011 石油化工工艺装置布置设计规范[S].北京:中国石化出版社,2011.

[2] 工业和信息化部.SH 3012-2011 石油化工金属管道布置设计规[S].北京:中国石化出版社,2011.

[3] 住房和城乡建设部.GB 50160-2008 石油化工企业设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2009.

(本文文献格式：王久昌.柴油加氢装置管廊管道设计要点[J].山东化工,2017,46(7):151-153,156.)

Piping Design Principles of Pipe Rack in Diesel Oil Hydrogenation

WangJiuchang

(Guangzhou Petrochemical Engineering Corporation/Sinopec,Guangzhou 510620,China)

This paper discusses the general requirement of pipe rack design and pipe layout，introduces the process of pipe rack design hydrogenation unit，the method of determining the main parameters of pipe rack，the principle of pipe layout，the design plan of key pipeline，the cooperation and consideration with relevant majors. This article proposes some methods as references for the pipe rack design work.

diesel oil hydrogenation;pipe rack design;pipe layout

2017-02-27

王久昌(1984—)，男，辽宁朝阳人，工程师，主要从事石油化工装置管道设计工作。

TQ055.8；TE626.24

B

1008-021X(2017)07-0151-03