炼油装置管道设计问题研究

郎 杰，吴晓华，吕 雷

（1.山东济炼石化工程有限公司，山东济南 250014；2.山东天浩工程设计有限公司，山东济南 250014）

1 概述分析

随着我国社会主义现代化建设不断发展，人们对于能源的需求越来越多，石油作为传统的能源供给来源，对我国的快速发展以及人们的日常生产生活起到了决定性的作用。石油冶炼是石油的加工方式，炼油是我国化工产业主要的生产方式，由于其自身独特性，对于炼油装置的管道设计、安装要求非常高，管道的设计与安装的质量将直接影响炼油产业的顺利开展，而且管道的防腐工作也是炼油产业需要考虑的问题。所以，对于炼油装置而言，其管道设计与安装非常复杂，承接了炼油装置以及下游设备之间的联通作用，对于炼油生产来说至关重要。所以对于炼油装置管道的设计与施工过程的研究，对于提升炼油生产质量和效果具有非常重要的现实意义。

2 炼油装置中塔的管道设计

2.1 塔嘴子的方位设计

对于塔嘴子的方位设计，其应能够符合施工工艺的多方面条件，满足管道和阀门的安全性、操作便利性等方面的实际要求。

2.2 塔的管道设计思路

在进行实际塔的管道设计中，相关人员首先要考虑大直径管道、高温管道以及合金钢管道的布置合理性，只有在完成这三种管道设计以后，才能够进行其他的管道设计。对于那些沿设备垂直敷设的管道，在进行实际设计的时候应尽可能将其进行支架设计，然后将管道安置在靠近设备外壁的位置。另外在设计过程中，应尽可能减少短管的使用，并且在管道设计中出现穿越平台的情况时，应确保管道不会接触到平台内外圈角钢和平台梁。

2.3 塔顶管道

首先，塔顶的气相出口管道应该按照步步走低的方式进行设计，不应出现有U 形管道设计情况。其次由于塔顶馏出线的管径通常比较大，因此在进行相关管道设计的时候，应尽可能沿塔壁进行敷设设计，并且要减少出现穿越平台的设计情况。最后对于放空管道，其一般会被设计到塔顶管道最高处，并由水平管段上接。而在进行实际设计的时候，应确保排空管道的排出口远离操作面，并且设计要符合相关防火规定要求[1]。

2.4 侧边管道

在进行侧边管道设计的时候，应保证侧边的进、出塔管道上的阀门能够与塔嘴子直接相连或者水平靠近后连接。当然因为在实际设计过程中可能会出现诸多限制情况，相关人员对于侧边管道阀门也可以直接设计在立管之上，但要确保侧边管道内所通过的介质是不凝冻介质，若是易凝冻介质则不可以采用该种设计方式。

2.5 底部管道

对于塔底部管道设计，相关人员应在能够满足管道柔韧性要求的情况下，尽可能保障直管要短，并且不会出现过多拐弯的情况。另外，在设计过程中，相关人员还要保证塔底的进泵管呈现出步步走低的态势，并且为防止塔底泵产生汽蚀现象，还要保证塔底管道出现袋形管道。

2.6 塔管道支架布置设计

在进行塔管道支架布置设计的时候，应能够满足以下几点内容：①对于沿设备垂直敷设的管道，其应能够在垂直管道上半部分靠近塔嘴子处的管道设计有承重用的支撑支架或者固定支架，该支架不仅可以对管道进行有效支撑，而且还可以减少塔嘴子在实际运行中所承受的热应力，通常情况下该支架只需设计一个便可。若是一根管道需要设置多承重支架，那么从第二个支架开始，需要采用弹簧支架。②对于各个沿设备进行敷设的管道，其一般都会设置有管道支架，这些管道支架在进行设计的时候，应尽可能保持集中，统一隐蔽在平台下面[2]。

3 炼油装置中泵的管道设计

3.1 泵的管道设计思路

在炼油装置生产作业过程中，装置的气液介质都需要通过泵管道来进行运输，甚至在某些管段中，其在工作过程中往往会承受较大的压强。因此，为能够保证泵管道设计的安全稳定性和实际运行效果，要对管道所传送的介质稳定、腐蚀性、凝冻性等进行充分考虑，然后根据炼油装置管道设计的实际工艺流程和工艺要求，科学合理地设计管道上的阀门，并对管道运行中的应力进行分析了解，合理地设计支吊架的安装位置，对泵的管道进行整体的设计优化，确保在炼油装置的实际作业过程中，泵管道能够良好地承担起其实际作用。

3.2 泵入口管道

在进行泵入口管道设计的时候，首先要考虑好本入口管道的直径问题，通常来说，泵入口管道的直径需要比嘴的直径大1～2级；其次对于泵切断阀的设计，要尽可能保障切断阀靠近泵，并且将其设计在易于操作的位置，该切断阀的实际作用是为了减少炼油装置运行过程中液态介质回流、堆积问题。另外为避免在实际运行中，各种灰尘杂质进入到泵体之中，影响泵的实际运行性能，还要在切断阀与泵管嘴处设置过滤器，从而通过过滤器将介质中的杂质进行过滤剔除；最后在过滤器和泵嘴之间，要预留出一段与泵嘴直径相同的直管段，根据SH3012中要求，该直管段的长度一般会设计为管道直径的3倍左右[3]。

3.3 泵出口管道

同泵入口管道一样，在进行泵出口管道选择的时候，也应选择比本出口最直径大1～2级的管道，并且泵出口管道处也要设置有切断阀，该切断阀的实际效果也与泵出口处的切断阀作用相同。在实际设计过程中，需要对泵的出入口压强差进行测试，若是泵的出入口压强差大于4MPa，那么为加强切断阀的实际效果，还需要在泵的出入口处再分别设置一个切断阀，以此来对本地出入口压强进行调整控制，降低运行过程中压强问题所造成的诸多影响。对于泵出口管的止回阀，其应设计在泵嘴和泵出口管的切断阀之间，若是在实际设计的时候，本出口管有着分支情况，那么止回阀应设置在总出口管处。其次，在炼油装置的实际运行过程中，暖泵线也将可以发挥出对管道进行预热，防止管道内介质因管道稳定下降而出现凝固问题。因此在进行管道设计的同时，也要做好暖泵线的实际设计工作。最后鉴于管道中所传送的介质，其本身便有着易燃易爆等特性，为防止后期运行过程中发生燃烧、爆炸等安全问题，还需要在泵出口管上设置有放空线，确保能够将放空气体接入到密闭的放空系统中，确保炼油装置运行中的安全性。

3.4 管道支吊架设计

泵的管道支吊架在实际运行过程中，将可以有效降低泵管道的振幅问题，从而降低泵管道因振幅过大而产生的噪声或者管道脱落等问题，确保泵管嘴受力能够时刻处于实际标准要求内。对于泵管道设计，应在泵出入口的不远处分别设置有一个支吊架，并且该支吊架要能够确保能承担管道温度变化而产生的应力变化，促使泵出入口的应力尽可能小。另外，考虑到在使用运行过程中泵体还可能常设沉降问题，因此对于泵出入口的支吊架，相关人员应设计为可调节式的支架。

4 炼油装置管道的施工措施

4.1 炼油装置管道的施工管理

对于炼油装置管道的施工需要按照设计进行以下工作：

首先，在项目准备前，要根据预定的设计方案，对每一个项目进行全方位的定期或非定期检查，以确保其可行性，例如：检查焊接设备的可用性，检查相关设备、产品、焊条、防护设备等，检查管材的型号、完整性和可用性，检查型号和功能。同时，还要对焊接接头进行清理，对管道焊接部位的油污、铁锈痕迹进行清理，确保能进行作业。为避免氢扩散，焊端预热应同时进行。

其次，在炼油设备管道焊接工程管理中，人员众多因此现场混乱的风险也更大，为保证焊接作业的有序开展，可通过专人分工协作安排专业业务，以完整的流水线管理作业模式，确保管道的方式和位置。

最后，在施工后的处理项目完成后，根据设计工艺需要对管道进行热处理，根据热处理温度条件进行热处理，提高焊接效率和焊接端质量，并加强焊后检验，强化焊接效果。焊接接头应进行有效的检查，对不适合焊接的焊接接头进行修补，并使用专业的声探测器和X 射线探测器对管道的损伤进行测量，以保证施工效率。最后对管道焊接作业的合理性和设计进行焊接作业，严格按设计执行，确保焊接作业的有效性和管材质量。

4.2 炼油装置管道施工人员的专业素质培养

在炼油设备管道工程中，人是最重要的因素。为保证炼油设备管道焊接作业的高效开展和完成，必须对施工人员进行专业素质的培训和提高，并对焊工进行专业培训，确保掌握最新的焊接工艺。焊接相关设备的从业人员也应积极提高自身的专业素质，提高实际工作能力，加强对焊接操作设计方案的熟悉和理解，并向施工方通报管道的实际作用，通过专业设计师的指导，掌握焊接工艺，而施工人员也应该主动地、积极地投入到加强自我专业素养提升中去，从而提升其实际的工作能力。对管道连接部分在焊接过程中进行了详细加工，以适应炼油设备管道的使用要求，提高性能安全性。

4.3 加强施工的管理手段

（1）加强施工过程管理。炼油设备管网安装工程的管理，施工过程的管理，材料的管理都是有效开展炼油设备施工过程的辅助手段。在施工管理中，员工的流程管理采用有线业务，而员工则采用有线业务，各负其责，则能够有效保障业务发展，对材料、设备等进行精准管理。而在具体的细节实施上，需要建立严格的制度，如对人员工作积极性的监管制度，不同人员在上流材料领取时的相关制度等，从而将现场施工的流程细化管理，并且在管理手段中，结合实际需求，将细节处理纳入管理手段之中。

（2）加强对物料的正确管理，使物料的组合选择在精炼过程中具有完整的功能和性能，满足生产要求；为满足施工要求和后期精细化生产的基本需要，尽量减少施工中存在的问题和施工后恢复的可能性，确保材料的采购、型号的选择等在炼油过程中的功能符合性和性能完备性等方面都能满足生产需求，采用材料采购后抽样检验的方法，最后加强对人员的精细化管理，确保人员安全和物资安全。加强施工安全和设备建设，从而有效保障炼油装置管道施工有序开展。

5 结语

对于炼油装置的管道设计，不仅要考虑到管道在运行过程中的多方面效果，还要考虑到后期人员操作、检修的方便性，避免工作人员对于炼油装置的操作、检修出现不必要的麻烦。在这种情况下，在进行管道设计的时候，需要对设计内容进行多方面统筹规划，尽可能考虑到后期可能会遇到的诸多问题因素，然后结合问题因素对管道进行合理设计，这样才能够真正确保炼油装置后期的实际运行效果。