石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计

方海龙

（南京工大膜工程设计研究院有限公司，江苏 南京 210000）

当前我国石油化工企业的工艺蒸汽管道比较科学，符合生产要求。在化工工艺运行中，配置的管道符合石油分离的要求，并且安全性比较高。蒸汽管道配管是负责提供各用气设备所需要的热量，使被加热的物质升温或分离。因石油分离难度比较大，且物质种类较多，可能会出现较多的问题，这就需要对分离工作进行分析，了解石油分离中出现的一些有毒气体等，按照具体性质进行分离；考虑到蒸汽管道压力会有所波动，一般会对蒸汽管道设有安全泄放装置，将其压力泄至大气中。

1 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计布置

1.1 蒸汽管径设计

石油化工企业工艺装置蒸汽管道配管设计中要考虑管道的直径，需要考虑工艺指标和生产要求，选择合适的蒸汽管径，避免由于管径不合理导致正常生产受到影响。首先，结合生产负荷选择。蒸汽管道配管设计要充分考虑管径的要求，并且在设计时需要控制成本，若是管道直径设计过大会导致热量不易控制，后期制造成本提高，投资资金增加；而管径过小会导致后续安装受到影响，还会导致反应的速度受到影响。因此在蒸汽管径设计中需要充分考虑经济成本和生产速度等情况，避免选择管径不合理导致后续安装受到影响，需要重新进行设计等。

其次，安装管道要求。蒸汽管径设计后需要按照生产工艺等要求开展设计工作，管道设计需要符合实际情况，分析实际情况，并且要结合生产情况进行分析，在这个基础上进行蒸汽管道设计。管道设计需要严格根据实际情况进行设计，并且要控制管道的管径，尤其是在后续安装会受到管径因素的影响。设计蒸汽管径要充分考虑压力和温度等对管道的影响，并且要进行防受损设计，避免由于管道长期使用而出现气体泄漏等情况。管道安装后还应该对管道做探伤检测及记录，方便出现故障及时处理。

1.2 蒸汽配管设计

石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计需要结合工艺流程要求进行设计，并且要做好质量控制工作。首先，充分考虑生产工艺要求。蒸汽配管设计需要按照工艺操作流程开展，方便相关人员的操作。在蒸汽配管设计中需要在总管上加装切断阀及流量计，用于管道升温速度的控制及了解蒸汽使用量，便于后期节能减耗。蒸汽配管设计后需要主管进行应力分析，确定补偿及管架，保证经济、安全科学，并且要符合生产工艺要求，降低对工艺反应的影响。在蒸汽配管设计阶段要充分考虑后续工艺操作和后续的装置设置等要求，需要做好规划，尤其是后期可能会更新设备等，这样才能够降低对管道的影响，保证管道设计的合理性。

其次，管廊设计针对性。蒸汽配管后需要对管廊设计进行分析，充分考虑蒸汽管道的相关信息和数据，并且要将这些数据信息运用到设计中。一般设固定架，间距40～50 m一个，最大不超过70 m，在固定架中间设自然补偿的方式消除应力；在自然补偿的两侧距离（16～40）DN之间设导向架；当采用补偿器时，导向架至补偿器距离≤4DN；且导向架不宜设在弯头和支管位置；保证做到走向合适，管架合理，补偿到位。

最后，按照管道设计规范标准开展工作。蒸汽的配管需要结合相关的规范和标准进行设计，并且需考虑到后期的安装。在安装的过程中要结合图纸和实际情况进行探究，若是出现实际情况与图纸有出入情况要结合工艺进行分析，在不影响生产的基础上进行调整，保证管道设计科学性。蒸汽配管的设计需要与各个环节结合，并且要充分考虑安装要求，形成一个科学的整体装置，保证生产工艺正常运行。

1.3 蒸汽支管设计

石油化工工艺装置蒸汽管道配管的支管设计一般是在主管的顶部引出，考虑到用气点蒸汽使用量，其承担的责任更重，并且要考虑设计的经济性和美观性等。在蒸汽支管设计中需要充分考虑管道的基本特点，并且进行一些特殊的设计。

第一，设计切断阀。蒸汽管道配管设计要进行切断阀设计，主要是其属于在主管道的顶端接出的设计，若是没有切断阀可能会影响暖管操作。尤其是蒸汽属于公用工程管道，若是出现异常情况需要停止通气，这就需要能够及时切断处理；蒸汽切断阀一般选择截止阀，便于开车暖管时调节蒸汽进量。

第二，支管设计要求。蒸汽管道配管设计中支管设计不能在用气要求严格的蒸汽管道上接出，这会影响生产工艺。

第三，支管引出要求。蒸汽支管设计中不能在管道“∏”补偿器中引出，在蒸汽管道设计中需要控制蒸汽支管管道的位置，尽量减少管道位移量，尤其是受到侧向力可能会影响管道位移和增长位置，因此不能在补偿器中引出支管。若是支管引出，因主管道膨胀而影响支管引出点的位移，使支管承受过大的应力，这就导致风险增加。

第四，按照计算结果设计补偿器。蒸汽管道设计需要考虑应力对管道的影响，一般是在两固定架中间部位设置自然补偿。对于大管道，设置自然补偿需要过大空间，空间不够场所可设计补偿器。

1.4 凝液管设计

石油化工工艺装置蒸汽处于过热状态，无需设计疏水器；当蒸汽处于饱和蒸汽时，管道配管设计中凝液管的设计是将这些液体集中处理，一般凝液管是处在整个蒸汽管道的最低点，若是自然补偿或补偿器补偿，则需要在自然补偿或补偿器补偿的前端设计凝液管，并对疏水管的设计有一定要求。

第一，疏水阀安装设计。凝液管设计中需要使用疏水阀，多采用法兰连接的方式，殊场合可采用焊接，要尽量避免疏水阀出口管道发生袋型现象，若不可避免，则选择耐背压疏水器且需考虑疏水阀排水量的下降量。

第二，止回阀设计。凝液回收利用，为了避免液体回流，则需要在疏水阀出口安装止回阀，且为了减少背压以45°插入凝液水总管，实现对凝液的有效回收。

第三，凝液管导淋设计。为了防止疏水阀因为排污不畅而导致堵塞情况，所以在疏水阀前手阀前设置导淋，用于初次开车时排除污水；在疏水阀后手阀前设置导淋，用于检查疏水阀堵塞情况。

第四，冷凝水管径的设计。

②由于经验值凝液管会考虑各种情况都需满足，所以管道过大切当DN≥400时，无经验选择，则需计算凝液水管径：

根据常用流速计算出管径。

③对于用气设备，采取最大连续用气量来确定凝液水量，计算出管径。

1.5 管道保温设计

石油化工工艺装置运行的过程中对于温度的要求比较高，因此在管道设计的过程中要充分考虑保温这一因素。保温主要是使用耐热的管道，接触比较高的温度不会出现破损或是变形等情况，但需要特别注意的是，在相同等级和材质的情况下，法兰的使用条件要低于管道，所以需保证法兰也能在相同的情况下能够使用；同时还应该在管道上增加保温材料，主要是圆形保温和异形保温，实现对各个管道的保温设计。管道保温设计需要充分考虑工艺要求，并且要考虑到对操作者的影响。要结合这些因素选择合适的材质和保温厚度，实现对管道温度的控制。

2 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计措施

2.1 规范图纸设计工作

石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计中要充分考虑图纸对现场施工的影响，在设计阶段需要选择有丰富经验的人员进行管道设计，并且工艺人员也需要参与其中，为图纸设计提供一些意见，告知设计者在设计中需要注意的问题，提前熟悉工艺装置安装要求。

第一，设计人员需要提前了解整体安装要求。装置设计需要了解现场情况、管道设计、阀门和仪表设计等要求，在这个基础上设计能够得到更高质量的设计图纸，将其运用到整体设计工作中。设计人员需要了解场地情况，避免在设计后出现其他问题影响装置安装等工作开展。图纸设计需要尽量考虑整体环境等因素，降低后续修改的次数。

第二，根据安装情况进行图纸调整。石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计需要按照图纸安装，安装人员需要进行图纸研读后进行安装，充分考虑各个阶段安装需求等，避免在安装后出现需要拆除重新安装等情况。

2.2 重视配管材质的质量控制

石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要充分考虑材料要求，由于石油化工工艺对于材质会产生腐蚀等情况，因此需要考虑足够的腐蚀裕量，在控制成本的基础上选择高质量材质。当前管道选择的材质主要是不锈钢、碳钢管。不锈钢施工难度比较低，成本高，在很多领域应用价值都比较高，制作比较简单，且无需考虑腐蚀裕量。而碳钢管综合性能比较强，使用温度范围广，价格便宜。所以不锈钢总体性能优于碳钢，但投入成本高，需根据具体情况分析使用材质。

2.3 优化配管工作

石油化工工艺装置蒸汽管道设计中配管设计工作尤为关键：首先，石油化工工艺装置蒸汽管道配管的配件选择中，要选择性价比高的螺栓、螺母、垫片、垫圈和耐高温阀门，这样在生产中才能避免压力、温度过高及水锤而导致意外事故发生。其次，蒸汽管道尽量不将其放置在管沟和埋地，一般是设计在管廊上面或单独支撑。再次，管道连接设计要控制与设备的距离，一般需要保证高危设备远离操作人员。当前需要引进先进的信息化设备进行管理，尤其是能够自动运行，出现危险等情况能够及时响起警报，这样可以保证工艺运行的安全性，避免由于人为疏忽等因素导致整体运行受到影响。石油化工工艺装置蒸汽管道配管相关的设备需要尽量离远，避免由于管道因素危害设备运行。最后，使用计算机模拟安装和运行。石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计后若是条件允许应该进行运行分析，采用计算机模拟方式能够了解管道设计可能发生的问题进行预测和分析，制定更符合实际运行要求的管道。若是在管道安装后发现工艺流程运行受到影响则需要整体返工，而进行模拟运行能够保证设计方案的合理性，保证安装和运行顺利实施，更符合管道设计的要求。

3 结论

石油企业发展中蒸汽是重要的热源，而管道设计直接影响蒸汽的流向，这就需要结合工艺设计标准和要求进行管道设计。石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要考虑生产现场的环境，对操作人员的影响等因素，并且在设计中要结合相关的标准进行；石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计需要节约资源，保证石油化工企业的财务效益；石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要选择合适的管道材质及保温材料，并且要优化图纸设计工作，优化配管管理工作，从合理性和科学性的角度进行管道安装和设计，这样能够得到更符合实际要求的管道，保证石油化工工艺装置的安全性。