李器

【摘要】在石油化工裝置中，管道設(shè)計是主體專業(yè)，管道設(shè)計的依據(jù)與管道設(shè)計的內(nèi)容基本相同，怎么樣才能設(shè)計出既安全又合理的布置是現(xiàn)在石油化工裝置面對的一大難題。本文通過對管道材料和分級、塔的管線設(shè)計、泵的管線設(shè)計、冷換設(shè)備的管線設(shè)計四個方面進行分析與闡述，對石油化工裝置工藝管道設(shè)計進行了探討，將其中需要注意的事項進行明確的提出，希望能為工藝管道的設(shè)計提供一些幫助。

【關(guān)鍵詞】石油化工 管道 工藝設(shè)計

1 管道材料和分級

因高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的壓力和溫度存在著較大的差異，所以在連接兩個系統(tǒng)時，應(yīng)該依照低壓關(guān)閉時管路等級劃分的界限進行分界點的劃分，通常情況下，設(shè)計中的P&ID會將界限進行明確的劃分。在特殊情況中，要根據(jù)當時的實際情況進行適當?shù)母淖?，劃分出正確的分界點和分界線。

1.1 壓力等級不同，材質(zhì)不同

2 塔的管線設(shè)計

2.1 分餾塔與汽提塔之間的管線布置

在設(shè)計塔和容器的管線時，應(yīng)該結(jié)合工藝原理和介質(zhì)相態(tài)的特殊要求進行合理的布置與設(shè)計。在合理布置過程中，要將分餾塔、汽提塔以及回流罐之間的管線的布置進行重點的注意。在一般情況下，汽提塔和分餾塔之間會設(shè)置一個調(diào)節(jié)閥組，且調(diào)節(jié)閥組的位置靠近于汽提塔，保證調(diào)節(jié)閥前有一段液柱，其高度應(yīng)滿足工藝提出的要求。

2.2 熱旁路設(shè)置

當通過熱旁路對分餾塔的塔頂壓力進行控制時，熱旁路應(yīng)保溫、盡量短，防止袋形的出現(xiàn)避免積液，并且在回餾罐的上部進行調(diào)節(jié)閥的設(shè)置。冷卻器應(yīng)不高于回流罐。3 泵的管線設(shè)計

3.1 泵入口偏心異徑管的使用

合理設(shè)計泵吸入管道主要為保障泵工作的順利運行。當泵入口管系統(tǒng)的管徑發(fā)生變化時，泵入口變徑管的安裝應(yīng)使氣體不在變徑處集聚，避免因安裝不當而產(chǎn)生汽蝕。泵的水平入口管變徑應(yīng)選用偏心異徑管，在安裝偏心異徑管時，通常采用頂平安裝法，并且應(yīng)在低點加排液閥。

3.2 泵入口直管段的設(shè)置

當液體進入泵嘴時，如有偏流、旋渦流時會破壞液體在葉輪內(nèi)的流動平衡，改變泵的揚程，同時也會出現(xiàn)氣阻，從而使泵性能變差，壽命縮短。在管道設(shè)計中通過在泵入口前增加直管段來減小對泵的影響。對于不同形式的泵對于吸入口前直管要求也有些不同。對于側(cè)向吸入的泵來說，吸入口前直管段長度大于三倍管徑的直管段。對于雙吸離心泵，為了避免雙向吸入引起水平離心泵的汽蝕，雙吸入口要對稱布置。當吸入口管道與泵軸平行時，泵吸入口前應(yīng)設(shè)置七倍管徑的直管段；當吸入口管線與泵軸垂直時，彎頭、大小頭及閥門可以視作直管段。

3.3 管道柔性

泵屬于回轉(zhuǎn)機械，當管嘴受到管道的推力作用時，轉(zhuǎn)軸的定位就會發(fā)生偏移的現(xiàn)象，所以在設(shè)計管道時，應(yīng)該將泵嘴的受力作用進行嚴格的控制，保證泵嘴的作用力在允許的范圍之內(nèi)。在管道設(shè)計中可通過如下方法以減少管道作用在泵管嘴的應(yīng)力和力矩：

（1）對管道走向進行合理的布置以增加管道柔性；

（2）除承重的支吊架之外合理設(shè)置導向支架和止推。

管道最短、壓力損失最小的為理想形態(tài)，但是在熱介質(zhì)的管道中，熱應(yīng)力分析有問題。增加彎頭和改變管線走向，增加了管線柔性，同時管道壓損和投資增加。為了保證重要泵及高溫泵的正常運行、管道布置的合理性及降低成本，根據(jù)管道走向和操作條件進行應(yīng)力分析優(yōu)化管道走向、設(shè)置合適支架十分必要。

4 冷換設(shè)備的管線設(shè)計

對于其他工藝設(shè)備而言，冷換設(shè)備管線的布置工藝相對的簡單。換熱器的管道設(shè)計應(yīng)符合PID的要求，同時考慮管線的柔性和經(jīng)濟性。大直徑和合金鋼不銹鋼管線優(yōu)先考慮管線盡量最短，彎頭最少。冷換設(shè)備檢修和操作空間、管道熱應(yīng)力這兩個方面應(yīng)該加強注意。

4.1 設(shè)備檢修和操作空間

管殼式換熱不論是否成排集中布置，還是單獨布置，其管道布置的要點是不妨礙管箱端抽出管束的空間，同時也不妨礙管箱和殼程頭蓋法蘭側(cè)面的拆卸空間。換熱器的管道布置應(yīng)方便操作和維修，并且不妨礙操作和檢修通道的通行。帶有閥門和調(diào)節(jié)閥組的管道應(yīng)靠近換熱器的操作通道，且調(diào)節(jié)閥組宜與設(shè)備平行布置。換熱器周圍管道上的溫度計，閥門等管件應(yīng)布置在靠近通道，便于操作和觀察的位置，并且距換熱器的設(shè)備法蘭、筒體有足夠的距離。

4.2 管道熱應(yīng)力

通常情況下，換熱器的固定點設(shè)置在管箱端，與封頭端管嘴連接的管道都應(yīng)該對換熱器因熱漲而產(chǎn)生的位移進行全面的考慮。冷換設(shè)備的管線不應(yīng)使管嘴承受過大的管系重量和熱漲力。存在高溫管道時，管線形狀應(yīng)有足夠的熱補償能力，通過設(shè)置固定支架和合適的導向支架，不得將反作用力集中在管嘴上。

5 總結(jié)

石油化工裝置工藝管道設(shè)計是一項非常復雜的工程設(shè)計，不僅僅要求設(shè)計人員掌握常識性規(guī)范性的技術(shù)知識，還要對設(shè)計人員的設(shè)計理念提出較高的要求。設(shè)計人員在工藝管道的設(shè)計中，應(yīng)該將生產(chǎn)要求、工藝意圖等進行仔細具體的分析，將工藝管道設(shè)計的理論知識與自己的實踐經(jīng)驗相結(jié)合，保證石油化工裝置工藝管理設(shè)計的科學性和合理性。在設(shè)計的過程中，若出現(xiàn)了意外情況，應(yīng)該具體問題具體分析，在理論的支持下進行適當?shù)母淖?，將自己的設(shè)計水平以及設(shè)計技術(shù)進行提高與完善

參考文獻

[1] 田卉.石油化工裝置工藝管道設(shè)計探討[J].化學工程與裝備，2008，（3）：78-82

[2] 葛妍.關(guān)于石油化工裝置設(shè)計與安全探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2012，32（2）：262

[3] 尹伊君.有關(guān)石油化工裝置的管道設(shè)計與工藝探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2012，33（9）：93

[4] 陳讓曲.石油化工裝置的安全設(shè)計[J].煉油技術(shù)與工程，2003，33（2）：57-62

[5] 蔡爾輔.石油化工管線設(shè)計[J].化學工業(yè)出版社，2003，33（2）：57-62