石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究

摘要：近些年来，伴随着我国社会经济的高速发展以及石油化工行业建设进程的加快，对于石油化工工艺装置的设计要求也越来越高，特别是蒸汽管道配管的设计显得更加重要。做好石油化工装置蒸汽管道配管设计，将关系到石油化工产业的经济效益以及生产安全，所以，就显得尤为关键。本文从对石油化工工艺装置之中的各类蒸汽管道配管进程做了深入的研究，并在这个基础之上提出相关建设性建议，希望可以为我国石油化工行业的发展提供相关的参考。

关键词：石油化工；装置；蒸汽管道；设计

中图分类号： S611 文献标识码： A

1、引言

伴随当前我国社会经济的高速发展，石油化工行业取得了显著的进步。对于石油化工工艺装置中的蒸汽管道来说，它是石油化工装置之中比较重要的公用工程管道，包括有蒸汽管道以及蒸汽凝液管道等等。石油化工工艺装置中的蒸汽管道具有高温和汽液两相流等特点，所以，在对蒸汽管道以及蒸汽凝液管道配管进行设计时，不仅仅应该考虑到它的经济合理性和整齐美观性，还应该要满足蒸汽管道的应力计算要求以及蒸汽管架的设计要求。只有充分考虑到这些因素的话，才可以保证蒸汽管道配管的设计，做到既经济实用同时又安全可靠。

管廊上蒸汽管道的设计

为了可以较好地讨论管廊上蒸汽管道的设计，就以1000 kt/a乙烯装置作为实例进行分析。1000 kt/a乙烯装置主要由3横2纵5条管廊组成。3 横管廊可以分为四层管廊，分别是EL5. 500、 EL8.500、EL11. 500、 EL14. 500。纵管廊则设置为四层管廊，分别是EL7. 000、EL10. 000、 EL13. 000、EL16. 000。依据管廊配管设计的规定，管廊的一层、二层布置工艺物料管道，三层布置公用工程管道，第四层布置火炬管道以及电气、仪表电缆槽板。而蒸汽管道属于公用工程管道，处于纵横管廊的三层。1000kt/a乙烯装置之中总共有4种压力等级蒸汽，分别是超高压蒸汽(13MPa)、高压蒸汽(4MPa)、中压蒸汽(1.6MPa)以及低压蒸汽(0.4MPa)。以下主要介绍这4根不同压力等级蒸汽管道的布置要求。

2.1、四根蒸汽管道应该靠近在管廊一侧布置，如此则可以方便集中设置形补偿器。因为蒸汽管道属于高温管道，应该设置形补偿器来吸收管道的热膨胀。工艺装置之内蒸汽管道上应该禁止使用波纹管膨胀节来吸收管道的热膨胀，因为波纹管膨胀节价格比较高，而且比较容易遭到破坏。管廊之上蒸汽管道的形补偿器设置的方位应该通过管道应力分析计算来确定。在一般的情况之下，超高压蒸汽(13MPa) 管道宜每间隔50m来设置一个形补偿器； 高压蒸汽(4MPa) 管道则应该每间隔75m设置一个形补偿器； 中压蒸汽(1. 6MPa) 或者低压蒸汽(0.4M Pa)管道应该每隔100m设置一个形补偿器。形补偿器的设置则应该进行统一的规划，并且尽量集中成组设置，当管径比较大、温度比较高时则就需要较大补偿量，管道适合设置在外侧，反之则适合设置在内侧。

2.2、对于1000kt/a乙烯装置，应该设置多层管廊，蒸汽管道则适合布置在多层管廊的上层，比如说第三层。当蒸汽管道布置在下层之时，则就可布置在管廊的外侧，但是不应该同液态烃管道或者低温管道彼此相邻，最小净距不应该小于500mm，或者使用其他公用工程管道来隔开。蒸汽管道可能同氮气、仪表空气、装置空气这些公用工程管道同层布置，则布置在多层管廊的上层。当蒸汽管道同其他公用工程管道在同层布置之时，它的最小净距除了满足大于50mm之外，还应该考虑到蒸汽管道横向热位移的影响。

2.3、电气、仪表电缆槽板可同蒸汽管道同层来布置，也可以布置在蒸汽管道的上层，比如说第四层。当电气、仪表电缆槽板同蒸汽管道同层布置之时，它和蒸汽管道最小净距不应该小于200mm，或者使用其他公用工程管道来隔开； 当电气、仪表电缆槽板布置在蒸汽管道的上层之时，它同蒸汽支管的最小净距应该大于500mm。

管廊上蒸汽管道的排液装置设计

通常来说，石油化工装置蒸汽管道除超高压蒸汽不会产生凝液外，蒸汽管道在开车或者暖管阶段则会产生出大量的凝液，因此管廊蒸汽管道的低点应该设置排液装置。超高压蒸汽管道在正常生产之时不会产生凝液，所以管道低点不设排液装置，对于开车或者暖管阶段所产生的凝液，能够通过管道低点的排液设施排出；高压蒸汽、中压蒸汽和低压蒸汽管道在正常的情况之下产生较少的凝液，但是在开车或者暖管阶段则会产生出大量的凝液，应该设计相应压力等级的凝液管道，并且在它的低点要设置经常疏水设施。除了管廊之上蒸汽管道低点应该设置排液装置或者疏水设施之外，蒸汽主管在进入装置界区的切断阀上游和主管末端应该设置排液设施或者疏水设施，蒸汽管道的减压阀、调节阀前也应该设置疏水设施或者排液设施。

4、蒸汽支管的布置

蒸汽支管应该从主管的顶部接出，当工艺要求支管上设置切断阀时，切断阀应该设置在靠近主管的水平管段之上，切断阀的布置应该考虑方便操作。蒸汽支管不应该从用汽要求很严格的蒸汽管道上接出，比如灭火、消防以及吹扫等等用途的蒸汽支管不得从蒸汽透平、再沸器这些重要用途的蒸汽管道上引出。在蒸汽管道的形补偿器上，不得引出支管。在靠近形补偿器两侧的直管上引出支管的时候，支管不得妨碍主管的位移。

一般来说，从蒸汽主管上引出的蒸汽支管都应该使用二阀组(切断阀-切断阀或者切断阀-止回阀)。而从蒸汽主管或者支管而引出接至工艺设备或工艺管道的蒸汽管上，应该设三阀组，即就是两切断阀(或切断阀-止回阀) 之间应该设一常开的DN20mm检查阀，这样可以方便随时发现泄漏。蒸汽支管的低点应该设置排液设施或者经常疏水设施，它的设置要求可以参照管廊之上不同的压力等级蒸汽管道设置排液设施或者经常疏水设施。以下蒸汽支管的低点应该设置排液设施或者经常疏水设施：蒸汽支管的应该是最低点；蒸汽支管减压阀、调节阀之前；蒸汽分水器以及蒸汽加热设备这些的低点；应该经常处于热备用状态的设备在进汽管切断阀前的最低点；蒸汽透平机、蒸汽泵以及换热器的蒸汽在进汽管的入口切断阀前低点；蒸汽分配管的底部、扩容器的底部。蒸汽支管的局部低点和当蒸汽支管为间断操作或者只在开车之时应该排除管内凝液时，可以只设凝液放净阀。超高压蒸汽凝液放净阀设双阀，而其他蒸汽凝液放净阀设置单阀。

5、蒸汽凝液管道的布置

管廊之上蒸汽凝液管道通常和蒸汽管道同层布置。当凝液管道上设形补偿器之时，为了防止水锤，则可以设计成水平方向的形的补偿器，或者设计成立管为倾斜段的形补偿器按不同压力的蒸汽疏水阀出来的凝液则应分别接到各自的凝液回收总管。公称直径等于或者不小于50mm的支管应该顺介质而流向45°斜接在凝液回收总管顶部；公称直径小于50mm的支管可90°直接在凝液回收总管顶部。

凝液回收系统使用的疏水阀适合选用法兰连接，疏水阀入口管道不应该有袋形。

当凝液回收总管高于疏水阀之时，除采用热动力式疏水阀之外，应该在疏水阀后设置止回阀。止回阀应该设置在靠近凝液主管的水平管道之上，应该考虑到管道吹扫拆卸止回阀的需要，选用法兰连接的止回阀比较合适。

6、结语

通过上文的论述，可以看出石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计它是一个复杂的过程，应该充分考虑到各种因素对它的影响，我们只有从实际出发、充分发挥好主观能动性，如此才可以为我国石油化工产业的发展贡献力量。

参考文献：

[1]梁颖，张冰.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].中国 石油和化工标准与质量 2012.(4)

[2]张发有.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].石油化工设备技术 2010(3)