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石油化工装置工艺管道设计的探讨王传伟

发表时间：2021/4/27 来源：《基层建设》2020年第33期作者：王传伟

[导读] 摘要：石油化工装置中，工艺管道设计工艺复杂度高，施工要求高。

        山东海化集团有限公司石油化工分公司山东省潍坊市 262737
        摘要：石油化工装置中，工艺管道设计工艺复杂度高，施工要求高。近年来，国内石油化工装置的工艺管道设计、施工环节中，经常出现各种问题，后果包括管道腐蚀、管道爆炸等。结合事故后期调研结果可发现，相应化工装置中，管道设计的不合理状况频发，大部分由于设计原因造成。厂区工作人员造成严重的人身危害，还会导致企业发生巨大经济损失，这是当下石油化工行业中必须重视的问题。
        关键词：石油化工装置；工艺管道；合理性设计
        引言
        石油化工是一个综合性的过程，石油化工离不开对化工装置的使用，工艺管道设计是石油化工非常重要的一个环节，设计的合理性关系着管道安装的质量。从我国石油化工装置工艺管道设计情况来看，还存在很多问题需要解决，管道工艺设计涉及的内容比较多，专业性要求较高，任何一个环节出现差错，就有可能影响整个石油化工的生产计划，在具体的石化生产过程中，应该重视实践效率，应用现代化生产设备，进一步提高石油化工的生产效率，保障生产质量的同时降低生产成本。
        1石油化工装置工艺管道设计存在的问题
        我国石油化工装置工艺管道设计存在一定的局限性，还有很大的进步空间，工艺管道设计存在的问题主要可以包含两个方面的内容：一是工艺路线设计问题，管道设计中使用到的路线比较多，这就需要相关工作人员对工艺路线进行一个科学合理的设计，不少设计者过于片面化，从科学的角度思考问题并没有错，但不懂得变通，提高工艺路线的安装要求的同时也间接增加了路线材料使用的风险系数，而且对于介质的选择也并不合理，有些部件会对石化设备造成损害，使设备在运行过程中存在较高的风险。二是工艺过程的安全问题，石油化工装置工艺管道设计包含的内容比较多，设计流程较为复杂，每个环节之间存在一定的交互性，不少设计人员在设计过程中往往容易忽略管道安全问题，在材料调控这一方面，存在一定的风险系数，大多数的设计人员并没有重视此类问题，认为无关紧要，也没有安装安全警示装置，使得石化装置在运行过程中，一旦出现爆炸或者火灾等事故，无法采取有效的措施进行管控，使事故更加严重，造成更多的人员伤亡和经济损失。
        2石油化工装置工艺管道设计的要点分析
        2.1工艺流程
        在进行工艺流程的确定过程中，首先要求企业管理者要对设计工艺流程的重要性进行认可，并能够在实际管理工作的开展过程中，积极学习与工艺流程相关的专业知识，对企业实际需要的工艺管道设计过程进行思路的设计，并能够有效的对企业生产经营的实际情况进行管道成本的核算，确定管道设计的工艺流。其次，要能对管道工艺流程的设计过程中，管道的日常维护费用进行有效的核算，对选择使用哪一种最有效的工艺设计技术，能否体现出设计流程中的环保性、节能性问题进行分析，确定管道设计的工艺流程。最后，在进行工艺流程的设计过程中，还要对国家相关法律法规等政策进行学习，在政策标准的范围进行设计工作的开展，并结合消防设施的应用，对管道内产生的工业三废进行处理，确定管道设计的工艺流程。
        2.2管道材料、等级分解的分析
        化工装置中，一般包括低压、高压两种形式，实际运行状态中，由于设计压力、设计温度的差异，必须合理进行低压管道的分解处理。这是保证低压系统、高压系统后续运行稳定性和连续性的重要条件。原则上分析过程中，必须执行行业技术规定，合理进行界限、分界点的掌控。特殊情况下，要结合具体情况进行划分。在管道等级的划分环节中，需考虑管道材料、管道压力等级等进行特殊分析，合理进行阀门、垫片、螺栓的匹配性处理，保证管道运行效率满足预期要求。

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        2.3 管道结构
        管道在进行设计过程中，要注意对其结构进行明确。石油化工企业的工艺管道在进行设计的时候，需要在短时间内完成大量管道的设计任务，面对繁杂的工作需要同时由多名设计人员进行参与，为保证设计过程中的合理性，需要对管道结构进行明确，只有在明确结构之后，开展的设计工作才是有效的，才可能是科学合理并安全的。在进行管道结构明确的过程中，要求各个设计的部门之间进行有效的配合，对内部结构中的各种重点部位进行标记，提升设计的质量。其次，要在进行管道明确的过程中，尽可能的使用现代化的计算机技术作为辅助，利用信息技术中的计算功能，保证管道结构设计的准确性。最后，在整体结构设计完成之后，一定要汇总设计部门、施工部门、监管部门进行三方的评定，保证设计的合理性，才能形成最终的设计方案，并在后期开展的施工过程中，进行应用。
        2.4泵和管线设计的合理性分析
        泵作为常见化工装置，泵上下游管线设计中，需考虑下述几点。首先，泵入口偏心管径的设置。管径以保证流体顺畅度为主要要求。当泵体入口管道直径发生变化时，极易出现气蚀现象，负面后果便是气体聚集不规律。因此，泵口管道进行安装施工中，必须考虑顶平安装，低处还要设置排液阀，避免泵的连接管道出现气蚀现象，提高泵运行的稳定性。其次，直管段在进行设计中，必须充分考虑泵进口条件、气阻现象。在泵体入口管线支架设置中，还要充分考虑后续调试要求。一旦发生气阻现象，需结合易发生气阻的位置进行特殊设计，避免气阻问题等导致的性能下降问题。考虑到管线一般具有柔性强的特点，因此，管道推力设置中，需考虑推力作用引发的偏移问题。设计中必须对泵嘴进行规范化、合理性设计。
        2.5管线和塔间的分析
        管线设计中，要积极进行塔之间关系的分析，保证管线设计满足基本要求，需引起重视的是分馏塔之间的管线必须留出足够距离。在回流罐、分馏塔之间的管线，不但要充分考虑罐、塔本身属性，更要加强调节阀门等特殊部件的合理分析。调节阀一般设置在回流罐上部区域。在汽提塔、分馏塔等装置之间进行管线设置中，一般将调节阀设置在分馏塔中间区域。因此，气阀组在安装时，多安装在汽提塔附件，保证液柱设计的合理性。在进行气液两相流通位置布置时，管道处必须进行调节阀的设置，保证调节阀的位置和接收介质的容器相近。合理进行管道压力的控制，尽量降低管道内部压力，避免压力过大等引发的振动。为了保证操作的方便性，还要考虑阀门手轮之间的距离，一般该距离需维持在 100 mm 左右。
        2.6冷换设备的管线分析
        冷换设备的管线设计相对于其他工艺设计来说，冷换设备的管线设计的工艺较为简单，没有那么复杂，管道设计要符合PID标准，综合考虑管道管线的柔性和经济性。在选择合金钢不锈钢管线的时候，优先考虑管线短、弯头少的。要重点关注冷换设备检修和管道热应力这两方面的内容，管壳式热换有集中排置和单独排置两种方式，管道布置不能妨碍管箱和光滑面平焊侧面的拆卸空间。阀门和调节阀组与热换器的操作通道存在一定的连接性，调节阀组和通道保持平行状态。热换器管道周围存在的温度计，都应布设在通道处，这样有利于工作人员进行观察，还可以近距离更换法兰、筒体。正常情况下，热换器固定在管箱端口处，所以我们需要考虑端口因热应力产生的位移进行考虑，管道设计的时候，要合理优化管线性能，不能使管箱端口处承受过多的热涨力，当管道出现高温时，我们要保证管线形状具有一定的热补偿能力，布置导向支架，分化管嘴上的作用力。
        结束语
        综上所述，必须要科学的设计石油化工装置工艺管道，保障石油化工装置管道的安全性，推动石油化工企业的健康发展。
        参考文献：
        [1]王雪玉，何海莹，牧槟军.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].化学工程与装备，2018（35）：94-102.
        [2]刘光辉，张施渝，刘赞.关于石油化工装置设计与安全探讨[J].中国石油化工标准与质量，2018，25（12）：52-53.