石油化工装置工艺管道设计的合理性研究

张鑫 众一伍德工程有限公司宁夏分公司

石油化工装置内设备和管道的排液，含可燃、有毒、腐蚀性介质的凝液，应经密闭排放系统分别排至不同的地下工艺管网。常见的地下工艺管道主要有工艺废液管道、工艺污油管道等。与其他化工行业相比，将石油作为整个原材料的企业，需要从装置设计到整个安全管控过程，及各项工艺技术等方面保证企业运行生产及整体经济效益，同时还应保证化工产品制作加工的科学性。

一、化工工艺设计特点

化工工艺设计的水平直接关系到社会各行业的发展，应该受到我们的高度重视。众所周知，化工工艺的设计工作具有一定的多样性和复杂性，主要体现在以下几个方面：相关工程师在工艺设计的全过程中应关注其安全性，对开发的所有生产设备和管道都应进行考虑和评估。在化工工艺具体设计工作时还需要面临很多新型技术和工艺调配，所涉及的技术工艺与管理工作要点也更多，所以我们不难发现化工工艺设计最主要的特点就是具备较强的复杂性。此外，化工工艺有关设计工程人员在进行工作时，应明确整个产品技术目标和流程特点，并需要严格遵守工艺技术基本准则和流程，进行整个生产体系管道的布置，确保有关化学产品的反应与系统运行效果可以满足化工工艺要求，从而完成最为可靠的设计工作方案。

二、石油化工装置工艺管道设计存在的问题

（一）设计方案不合理

科学制定石化装置工艺管道的设计方案，可以保证施工进度的科学性，减少因工艺混乱和返工造成的材料损失和人力支出，从而降低成本。科学的设计图纸可以在项目开展前提前进行当地的实景调查，分析可能影响施工安全的问题，保障施工人员的生命健康安全。

（二）人员素质不高

化工厂的工艺管道需要连接不同的装置，这些复杂的布置会严重影响管道建成后的日常维护工作。因此，在设计化工管道时，需要注意秩序，考虑维护方便的问题。因此在设计化工管道的时候需要重视条理，考虑到便于维修的问题。而现实情况却存在着化工管道排列混乱，这样给维修人员的工作增加了风险性和操作不便，并不利于管道的使用。这样欠缺考虑的设计方式甚至还会给管道的使用造成安全隐患。在管道设计问题上首先要明确选材，选择性质较为可靠对人体伤害性较小的产品，减少产品会带来间接的人体健康侵害的可能。选材要尽量选择运费较少性价比较高的材料，注重整个工艺流程设计的使用合理，将整个设计流程简单化处理，保证安装环节的平稳有序推进。结合我国的真实技术使用情况，紧贴主流技术流行现状及时引进先进的施工手段，提升整个化工管道设计的合理稳定性。

（三）缺乏监督体制

在化工工艺设计中，如果基础设施设置出现问题，会对产品造成不利影响。化工工艺的设计本身就需要非常专业、严谨和有经验的人员进行研究和设计，因此整个化工工艺设计项目需要大量的实验数据作为支撑，来保证生产出的产品的可靠与安全。但是往往在实际进行时，化工企业如果对于整个工艺体制缺乏一个完善的监督和约束，就比较容易使化工工艺的设计缺乏严谨性和科学性。综合来看，一项化工工艺设计能否顺利完成，企业有效的监督体制起来了至关重要的作用。

（四）生产设备问题

在化工工艺设计过程中，生产设备也是重要的组成要素。由于产品的类型和用途不同，相应设备的性能、用途、形状和容量也有一些差异。特别是具有反应条件和化学物种转化的反应设备需要承受高温高压等严格的工作条件。这需要设计人员在设计时，考虑设备的结构、材料，以及相配套的安全技术措施、和自动化监控手段等，保证设备的正常工况运行。定期对设备的检修和维护也很重要，在设计时，应考虑设备外部的检修条件和停下来进行内部深度检修的周期。设备安全是化工生产中的重要的本质化安全条件。因设备引发的安全事故涉及的规模较大，所以会给企业和单位带来严重的经济损失，甚至还会有人员的伤亡，应引起高度重视。

三、石油化工装置工艺管道设计控制措施

（一）防止发生腐蚀

石油化工管道腐蚀的原因和条件复杂多样。为了更好地解决这些问题，我们应该注意材料的选择。首先要保证材料有一定的耐久性和优异的耐腐蚀性；其次要注意管道的实时监控，发现问题及时解决。只有这样才能减少损失。如果管道中出现均匀腐蚀的问题，有关设计工作者应依照腐蚀速度对管道应用时间进行计算，并在后续选材时应尽量选取耐用性强或是添加一定抗腐蚀性药物的材料，延长管道使用期限，利于有关设计工作者能够更好监督管道应用状况。例如环境造成的腐蚀，其虽然时间比较长，但其变化比较缓慢，我们依然不能够忽视该类现象。应依照实际工作状况，并结合各类因素影响，选取最佳材料，降低管道腐蚀的基本速度。此外，还应综合考虑各类外界因素，强化和注重局部的防腐蚀措施，只有这样才可以更好的确保管道设计与安全。

（二）管廊管道设计

化工工艺管道多用于输送有毒、强腐蚀性物质。走廊管道设计不当，容易导致管道泄漏，引发爆炸事故。因此，应重视管道廊道的主要设计工作。在此过程中，应注意以下几点：首先，根据管道设计标准，管道应布置在合理的区域，以保证管道的完整性和安全性；在管道层次结构中为不同的目的合理安排管道。例如，材料管布置在第一层和第二层，在第三层进行公用管道布置，最后在第四层进行仪表安装、槽板等设施；高度重视再沸器的安装。依据相关技术标准，多是将再沸器安装在塔底，并合理控制其换热管的管长、管径；重视冷凝器的安装。尽量选择通风良好的区域安装冷凝器。重点避开高温、水蒸气多的区域；在引出不同介质的管道时要合理选择引出部位。比如针对气相介质，可选择总管上部位置。同时，还要控制主管引出高度；尽量减少阀门布置数量。若要布置，则应采用集中布置的方式；若管廊通过人行道、道路，不能设置法兰、螺纹连接件，以免管道泄漏；在寒冷地区应设置旁路，以免其上下循环水干管出现冻结情况。

（三）泵设计

做好石化装置工艺管道的合理设计是一项重要内容。在此之前，确保吸入管安装和使用安全。杜绝液体进入泵内造成的涡流漂移，平衡液体流动布置，改善水头安装位置，减少气体阻碍现象。做好这些防护措施能够顺利提升泵的使用效果，延长泵的使用期限，减少资金支出。这就需要设计石油化工装置工艺管道期间在泵的输入位置安装值管，这样的设计理念是出于减少泵受到的直接冲击。但是具体的管道形状安排，要根据泵的具体形式才能确定，不同的泵需要不同类型的管道还减缓冲击。管道的侧面吸收泵需要选择的直管长度需要保持在管道直径的三倍之间。之后还要注意，离心泵在液体进入之前会出现气穴现象，此时应该使用双吸嘴的方法，保证吸管和泵轴保持平行。一般这个情况下管径应该选取直管长度的七分之一。

（四）冷换设备

热交换器、冷凝器和冷却器统称为冷交换设备。冷交换设备的意义在于压力和温度高，冷交换设备利用冷热介质来完成导管内部的冷热交换工作。为确保化工工作环境的压力系统符合相关标准，需要保证换热器管道的韧性符合国家的政策规定标准。要根据换热器本身的特质，压力表，阀门，元件，组件，温度计等部件的安装位置要尽可能的贴近维修通道附近，实现整个维修通道的便利使用。管道设备进出的设计，需要首先在分界处位置安排闸门，阀门，还要追加盲板和孔板保持相通的状态。这样的设计是为了保证一旦管道出现故障或者需要维修，也不会会影响石油化工原料的正常运输，保证管道运输工作如期进行。为了实现工作人员的使用操作安全，减少操作使用的危险性，需要保证空冷器入口位置和分管连接保持50毫米的间隔，气温恒定地区主管位置要安置冷凝设备。低温地区的冷凝器需要安置在旁通阀水管之上。

（五）减少应力

石化管道设备的设计也会出现应力损伤。为了降低危险情况发生的概率，应降低应力损伤，提高管道安全设计水平。当应力失效时，管道往往会损坏。与管道内壁的实际厚度相比，应力失效往往会导致管道开裂，并且在出现此类问题之前不会出现任何迹象，一旦发生，管道就不能正常进行运转，也在一定程度上提高了其危险性。因此，我们要制定合理的管道设计，提升其对应力破坏问题的应对能力，并强化管道维护管理工作。对低温情况发生的断裂问题，我们首先需要依照不同温度及环境要求进行管道合理的设计和材料选取，提升管道运行的安全。此外，材质在经过高温作用下常会发生变质，我们应采取合理的措施预防材料变质出现失效，并降低可能发生断裂的几率，同时对管道设计过程中材料应用状况进行了解与监督，并控制温度选取最佳材质，并对发生问题的来源进行查询并予以解决。

（六）提高人员技术水平

石化装置工艺管道设计过程耗时少，整个过程需要施工人员、物流人员和管理人员的积极配合。设计团队成员应积极组织收集多项数据和信息，并及时与设计人员沟通，确保工作状态顺利有序实施。关注设计的安全效果，确保整个工作的顺利实现。整个石油化工装置工艺管道的铺设需要花费的时间周期较长，整体的技术施工要求较高，在进行管道设计时，要将可能会延误的工期也要纳入最终的施工周期之中。这样做是为了防止出现突发状况导致无法顺利应对风险，导致造成施工单位的经济损失。为了保证管道建设配合充足的人力，优秀的专业技术人员，要事先做好各个工程的具体施工安排，做好各项工作的配合工作。不光是一段施工内容内部得衔接，还要做好各个施工段的衔接，以求实现整体管道的稳定使用，毫无泄漏。石油化工管道设计人员要具有全局性的判断事物的眼界，做好管道的安全防护工作。加强人性化设计，方便之后的同仁使用，维护管道。设计人员要选择环保绿色材料，关注施工地当地的生态自然环境，保证对生态的破坏性降到最低。

（七）加强设备控制

整个化学过程的反应过程是非常危险的。因此，为了进一步保证工艺的安全性，对设计人员的要求也变得更加严格，必须考虑反应过程中的一些问题，能够提前进行风险防范，能够很好地制动应急预案，预案合理科学。在设计化学工艺时，应合理、科学地优化和选择反应过程中的反应器。在选择设备时，一定要了解化工工艺所要求的设备特性、一些具体的操作要求、工艺安全系数以及实际的化工工艺条件从而进行选择合适的设备。在进行化工工艺设计，还要选用合理的材料，要考虑到在进行实际生产时面临的一些压力、强度因素。而且要本着加工便利的原则，优先选用抗压、抗腐蚀的材料。另外，在进行化工反应时，可能出现的工艺杂质会影响反应速度和反应物活性，严重的甚至引发质量问题。所以需要设计人员对工艺杂质要进行严格地把控，一定要妥善保管化工材料。石油化工管道装置需要良好的密封性，才可以保证不出现安全事故。但由于部分企业为了追求最大化的经济效益，其在管道材料应用中不够严谨且生产运行工作不够规范，致使产品出现不合格问题。所以在管道进行设计时，我们应依照介质条件选取最佳的材料时，要考虑管道材质的合理性，高度重视其密封性。

四、结束语

总之，当前，我国石化发展水平不断提升，其对自身的安全管控也不断得到了发展。而石化产业安全装置相关工作者应对当前有关企业产品生产基本需求进行了解，所以在石油化工工艺实际管道设计中，想要提升设计工作质量，保证管道设计稳定运行，应认真做好有关设计工作，对各项设计工作质量进行控制，只有这样才能更好的完善设计工作，为后续工作的开展奠定坚实的基础。