石油化工装置管道工艺设计探讨

摘要：石油装置的管道工艺设计是石油化工建设过程中最关键的步骤，其的合理性影响着整个装置乃至整个整个化工厂的工作，确保装置管道工艺设计的合理性和可行性具有非常重要的意义，目前如何设计出安全合理的管道布置成为了石油化工装置建设的一个重要的难题。本文对装置中的阀门及管道布置、塔及容器的管道设计、管道材料的选用、泵管道的工艺设计，冷换交替设备的管道设计、管道支架设计等方面进行详细的分析和阐述，探讨石化装置管道工艺设计的问题，望能为设计管道工艺提供些许依据。

关键词：石油化工 管道 工艺设计

中图分类号：TU81文献标识码：A

前言：石油化工装置作为 一种常用来输送液体材料的设备的特性奠定了石化管道在装置中具有不可小觑的作用，管道设计在石油化工装置建设中占据了重要的地位。石化管道将各类的设备与系统设施连接成为了一个有机的完整的生产 整体，同时也给流体的运输添加了一道重要的屏障，保障了流体运输的安全，有效减少了各类灾害发生，对节约资源和保护环境做出了巨大的贡献。管道设计依据内容基本相同，怎么样在此情况下 设计出既安全又合理的管线布置，不仅要熟悉掌握和运用设计的常识性和规范性的知识，还要深刻了解其装置的工艺流程图，满足其工艺的生产 要求。[1]

1.阀门及管道布置

阀门和管道的布置的合理性建立在同时符合施工、操作、检修等自身要求及满足流程工艺、装置设备的布置及生产要求的基础上。

1.1当泄压的总管和安全阀的出口相连接时，需将总管从上部以450角顺着液体的流向插入，这样可防止总管内液体相支管倒流；在安全阀的定压大于7.0MPa的时候，为了降低安全阀背压，需采用450角的方式插入。

1.2泵的入口的管线布置不能存在液袋或气袋，而且管道需尽量直而短，如遇上泵变径，为了防止气体集聚，应该使用偏心 大小头，且大小头的放置一般需顶平。为了防止输送 轻介质的离心泵发生气蚀现象，在其大小头的后端最好能有3 ~7 D的直线管段。

1.3当安全阀的出口比泄压总管低时，需要在低处且较易接触的地方设置手动的放液阀，而且为了防止管段内发生液体积聚，需要定期将其排放向密闭的系统，同时，在一些北方较为寒冷的地区，必须 进行伴热和防冻装置。

1.4当管道输送的介质危险性较高且穿越道路时，其的上方不能安装阀门和法兰，并且需让净高满足相关的要求。

1.5应使用经焊接连接并配置有夹管道 的直管道或无缝隙管道，使用的弯头直径为1.0，焊缝对接的间距应>200mm。内管的焊缝若需装配外管必须先先经过无损检测和施压试验合格后才能进行；内外管的支承块的材质要和内管的材质保持一致，不能阻碍外管与内管的胀缩。

1.6当介质凝固点高且带有腐蚀性时，为避免产生积聚液体现象，其调节阀的旁路阀需水平安装。[2]

2.塔与容器的管道设计

在石化装置的建设中，塔和容器的管道设计需考虑其工艺设计的原理和特殊的要求。塔与容器间的管道设计主要有汽提塔与分馏塔、回流罐与分馏塔之间。

2.1汽提塔与分馏塔间的管道布置：一般的情况下 ，分馏塔应该带有调节 阀组，并且其应该安装在与汽提塔较为接近的地方，进而保证调节阀拥有足量的液柱。

2.2汽提塔与分馏塔间的管道布置：在分馏塔塔顶的压力为热旁路 控制的时，需充分地考虑其热旁路不会出现袋形并且短的因素，把调节阀设置在回流 罐的上面的位置。

2.3当管道用于汽液两相流时，其的调节阀的布置需尽量接近接收介质 的容器，从而达到降低管线内的压力效果，杜绝管线内震动现象的出现，同时，管道的设计需根据实际情况进行，不能随意布置。

3.管道材料选用

材料的选用是管道设计中较为重要的一个步骤，其选用是否合理恰当直影响了装置的维护和工艺的生产与安全，据调查数据表明，每年我国石化安全事故约有14%是由于管道 系统的材料选用不当而导致的，故选用恰当的材料对于管道设计尤为重要。

3.1法兰 连接处的螺栓与垫片

法兰连接的地方经常为管道的不同等级的分界点，故在选材时常遇到高压系统等级的法兰用来承受相对较高的密封的比压，同时，金属 垫片需使用密封面的硬度比法兰低的，一般为小于HB30。总之，相连接的材料的选择必须依据法兰低硬度来选择相应的金属垫片，否则，不仅会导致密封失去效果，而且还会损伤法兰的密封面 硬度。[3]

3.2引进的设备需与法兰相配对

国内设备材料的机械性能等与国 外的存在很大的差异，温度与压力值之间的关系也存在一定得差异，从外国引进的 设备很多时候都与法兰不能相配对，尤其为当工况在压力~温度曲线的附近的时候更易发生。同时，为了方便施工时的螺栓孔能进行有效的对正，法兰相连接的管道至少有一端为活套的法兰。所以，引进的设备需与法兰相配对应。

3.3管道的隔热的温度

工艺的技术、环境的温度、操作的温度差别及生产对 介质的特定要求从根本上决定了管道的隔热能否真正的实现。管线设计温度一般在操作的允许温度范围内，降低或者增加一道温度，且其只为管线材料的依据，不作为衡量管线是否可隔热的依据。譬如一个管道的最初的设计温度为50℃，而当实际上进行操作时的温度为30℃，此时不能因环境的温度高于50℃就对其采取相应的隔热的措施。

4.管道支架的设计

管道支架的设计与管道设计关系尤为密切，若管道支架的设计不恰当，会导致管道损坏甚至造成转动的设备损坏。

4.1减少支架与管道间的相对 位移

管道和支架间的相对 位移应尽量减少。当管道与管道支架的相对位移较大时易导致管段产生膨胀阻碍了弹簧的移动，从而一定程度上损害了设备。

4.2减少弹簧支架的使用，

合理地进行管线设计，还能减少浪费的现象。如：弹簧支架的价格相对其他普通支架的要贵而且其的安装和使用相对较麻烦，而且弹簧支架的弹性会随着工作时间的流逝而减弱消失，所以在进行管线设计时应考虑尽量的减少使用弹簧支吊架，尽量用刚性支架替代弹簧支架。

4.3设置承重的支架

在一般的情况下，沿着塔敷设的管道只设置一个相应的承重的支架，而且此支架不为刚性的支架，支架与塔顶之间连有焊缝线，若当感觉承重的支架的荷重过于大的时候，可设置另一个承重的支架，改承重支架应设计弹簧支吊架，同时，每相隔一段间距就要设置一个导向支吊架，不允许在水平管道的弯头处加刚性的支撑。当塔的回流线和塔壁间的温度相差较大的时候，弹簧支架产生了较大的伸长量，处于水平管线上的首个支吊架要垂直 拉移，设计为弹簧支吊架。

5.冷换交换设备的管道设计

在石化装置的管线设计中，冷热交换设备的管道布置与其他的工艺设备存在明显差异，冷换交替设备的管道设计具有较多复杂的因素。所以，在对冷热交换设备操作、进行检修及管线热应力等过程中，需详细地对这些因素进行检查。[4]

5.1关于逆流换热

冷换设 备的冷水流经管线的流程一般为下面进入，上面排出，这样以便出现故障的时候，换热器的内部仍存有一定的水，不致全被排空。当为加热器的时候用蒸汽进行加热，其蒸汽需从上部引进，凝结水则由下方排出。

5.2关于安装净距。

在冷换设备 换热中，为了方便对其的检修，通常让换热器的进出口的管线和阀门的法兰均与设备的 封头盖的法兰空有一定的净距，为了方便其螺栓的拆卸其净距设计为310mm。

结束语：

由上述可知，石化装置工艺管道的设计为一项较为重大的工程设计，要使其合理安全地完成，不仅要求工程的设计者具有专业的知识，科学的理念，而且还要求设计工作人员具备创新的意识，在运用常规性的专业知识和规范性的原则下，充分了解工艺的意图及生产的要求，在设计中具体的分析实际情况，设计出安全合理的管线，确保石化装置管线的安全性，保证石油化工设备正常地运转。

参考文献：

[1] 马峻.结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理性[J].中国石油和化工标准与质量，2013

[2] 李器.关于石油化工装置工艺管道设计的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013

[3]彭嘉一,蔡文婷. 石油化工装置中塔的管道设计要点[J]. 价值工程， 2011

[4]黄婉露.石油化工装置管道工艺设计探讨[M]. 北京：化学工程与装备，2010