浅析石油化工蒸汽管道配管设计

摘要：本文作者结合实际工作经验，就1000kt/a的乙烯装置为例分析探讨了石油化工中蒸汽管道的配管方案。

关键词：石油化工；蒸汽管道；配管设计

石油化工工艺中蒸汽管道配管的设计一要在外观上注重整齐，二要在经济上考虑可行，三要是质量上保证安全。因此，在蒸汽管道的配管设计上就要考虑汽液、高温两相流，要使蒸汽管道的配管方案一要满足管道应力的计算要求，二要满足蒸汽管道、管架的设计需要。如此方能做到安全、经济、高效。才能真正满足石油化工生产的需要。下面就具体阐述石油化工工艺中蒸汽管道配管的设计。

1 管廊上蒸汽管道的布置设计

石油化工蒸汽管道常设置乙烯装置。本文以乙烯装置为例谈谈此种蒸汽管道的布置设计，一千千吨/每年的乙烯装置大约包括有四种压力等级的蒸汽：即十三兆帕的超高压蒸汽、四兆帕的高压蒸汽、一点六兆帕的中压蒸汽以及零点四兆帕的低压蒸汽。笔者围绕此四种不同压力等级的蒸汽管道的布置原则谈如何进行布置。

1.1 这四种蒸汽管道最好是布置在靠近管廊的一侧，这样就方便设置“Ⅱ”形补偿器。牵扯到蒸汽管道之内的温度十分高，一般需要就用“Ⅱ”型补偿器来对热膨胀进行吸收。需要引起工作人员注意的是，“Ⅱ”型补偿器在管道内的位置需要进行严格精密的计算。一般情况下，对于十三兆帕的超高压蒸汽管道，最好是每隔五十米就要配置一个“Ⅱ”形补偿器；四兆帕的高压蒸汽管道内最好每隔七十五米配置一个“Ⅱ”形补偿器；一点六兆帕的中压蒸汽和零点四兆帕的低压蒸汽管道内最好每隔一百米就需要配置一个“Ⅱ”形补偿器。在设置“Ⅱ”形补偿器的时候，施工时要注意统一规划，成组设置。对于管径比较大和温度比较高的位置，需要将补偿量较大的管道设置在外，补偿量较小的管道设置在内。

1.2 对于一千千吨/每年的乙烯装置设计，在设计与施工的时候，必须设置多层管廊，一般在多层管廊的上层设置蒸汽管道，如果是蒸汽管道在下层的时侯，最好把其配置在管廊的外侧，并不能和液态烃管道或者是低温管道相邻，其保温后的最小净距不能在五百毫米以下，或者是用另样的公用管道把蒸汽管道隔离开来。

1.3 当电气或者是仪表电缆槽板和蒸汽管道布置在同一层时，它们同蒸汽管道保温后的最小净距不能小于二百毫米，也可用其他的公用管道隔开，如果电气和仪表电缆槽板需要布置在蒸汽管道上层的时侯，其与蒸汽管道保温后的最小净距不能小于五百毫米。

2 管廊设置蒸汽管道的排液设施设计

因为蒸汽管道在暖管阶段和开车时要产生大量的凝液，因此，在管廊上面蒸汽管道的低点位置，即“Ⅱ”形补偿器开始上升段前的水平管道的低点处，应该设置排液设施。十三兆帕的超高压蒸汽管道在暖管阶段或者是开车时产生的凝液，可以用管道低点的排液设施进行排出。超高压蒸汽管道的低点排液设施主要包括有：在靠近主管并且能操作到位置的根部阀，设置在接近排气筒地面上的切断阀，和排气筒。对于四兆帕的高压蒸汽、一点六兆帕的中压蒸汽以及零点四兆帕的低压蒸汽管道，在正常的生产情况下几乎不会产生凝液，但是在暖管阶段或是开车过程中会产生大量的凝液，由于设有相应压力等级的管道，所以工作人员就要在管道的低点位置设置疏水设施。这些常用疏水设施有许多：例如分液包，放净阀等，均要设计在分液包下面并且能操作的位置，根部阀应设置在接近分液包并且能操作的位置，疏水阀组主要包括有：排污阀、前切断阀、后切断阀、检查阀、疏水阀、以及在必要时需要的止回阀。在管廊上的蒸汽管道低点，在蒸汽主要管道进入装置区切断阀的顶部或前部都要设置疏水设施和排液设施。主管的末端位置也要设置疏水设施和排液设施。十三兆帕的超高压蒸汽管道的排水管管径最好应该是通径四十毫米。四兆帕的高压蒸汽、一点六兆帕中压蒸汽以及零点四兆帕的低压蒸汽管道的分液包管径可以不用太大，不能大于通径一百五十毫米；同样，排水管管径也不能大于通径二十五毫米。

3 蒸汽支管的设计方案分析

设计蒸汽支管的时候，一般要将蒸汽支管从主管的顶部接出来。工艺要求如果需要在支管上设置一个切断阀时，切记切断阀必须设置于和主管在同一水平管线上，布置切断阀的位置要考虑操作的方便。需要工作人员注意的是，蒸汽支管不能从对用汽有严格要求的蒸汽管道出来，在“Ⅱ”形补偿器上，不能接引出支管。如果是需要在靠近“Ⅱ”形补偿器两旁的直管上接出支管，支管不能妨碍到主管的移动。

第二，布置蒸汽支管低点的时候在注意设置排液设施或者是疏水设施。排液设施和疏水设施的设置大致与管廊上蒸汽管道设置疏水设施和排液设施要求一致，请参考。除此之外，施工单位或施工人员还要注意，在蒸汽支管局部低点位置和间断操作蒸汽支管，或者是在开车时需要排放管内的凝液的时侯，可以只设置“凝液放净阀”。

第三，在蒸汽支管的这些位置，应该设置经常排水设施或者是排液设施。一是设施或者排液设施要设在蒸汽支管位置的最低点；二是在蒸汽支管的调节阀和减压阀前设置设施或者排液设施处设立；三是在蒸汽加热设备与蒸汽分水器等的低点位置；四是常在热备用状态下的设备，进切断阀前最低点位置；五是换热器的蒸汽进管入口、蒸汽泵、蒸汽透平机、以及切断阀前的低点；六是在扩容器底部和蒸汽分配管底部设立排水设施进行排水或排液。

4 蒸汽凝液管道的布置设计

一般而言，管廊上的蒸汽凝液管道与蒸汽管道要布置在同一层次上。如果在凝液管道上布置“n”形补偿器的时侯，为了以防水锤，可以将“Ⅱ”型补偿器设置成在水平方向上，或是将立管设置成倾斜段“Ⅱ”形补偿器，从不同蒸汽疏水阀流出来的凝液要分别安装到自己的凝液回收管中。比方说，如果支管的公称直径大于或者等于五十毫米时，那么，应该顺着介质流到四十五度的凝液回收管中；如果公称直径在五十毫米以下的支管可以呈九十度直接凝液回收管。工作人员要注意的是：在凝液回收系统中所使用的疏水阀最好用法兰连接，并且疏水阀的管道不能呈现出袋子的形状。如果是凝液回收管的位置高于疏水阀的时侯，工作人员不仅要采取热动力式的疏水阀，还要在疏水阀后面设置一个止回阀。设置止回阀的位置最好是在和凝液主管接近的水平管道上。工作人员还要考虑到，在连接止回阀时，最好也是采取法兰连接的办法来连接止回阀。

5 结束语

石油化工的工艺流程中，蒸汽管道的安全性与实用性十分重要。鉴于此，在蒸汽管道的配管设计上，既要在外观上注重整齐，又要在经济上考虑可行，同时还要保证质量可靠。本文就主要以1000kt/a的乙烯装置为例谈谈石油化工中蒸汽管道的配管方案。力求设计既能满足管道应力的计算要求，又能满足蒸汽管道、管架的设计需要。以实现石油化工的安全、经济、高效生产，真正做到满足石油化工生产的需要。

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