試論石油化工裝置工藝與其管道設(shè)計

謝雅珊 (廣州名創(chuàng)石油化工工程設(shè)計有限公司，廣東 茂名 525000)

1 工藝路線選擇和設(shè)計

工藝路線設(shè)計合理與否是化工石油企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量石油的關(guān)鍵。企業(yè)決策人及設(shè)計人員需結(jié)合石油項目的具體情況，實(shí)地考察類似化工企業(yè)石油生產(chǎn)的運(yùn)作情況，針對各個企業(yè)所采取的工藝路線就其優(yōu)缺點(diǎn)和安全性進(jìn)行綜合評估，并結(jié)合本企業(yè)的預(yù)期建設(shè)投資成本和運(yùn)行成本，最終以生產(chǎn)的安全性為依托點(diǎn)，選擇工藝先進(jìn)、流程簡單、原料易得及能同時避免使用和產(chǎn)生危險性物質(zhì)的工藝線路，為本企業(yè)高效生產(chǎn)石油提供安全保證和質(zhì)量保證。此外，要做好相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)工作。對于明確做出指示的甲類危險性裝置區(qū)要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)安裝防火防爆設(shè)施及相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的三廢，即廢氣、廢液、廢渣也要按照相關(guān)要求以設(shè)備進(jìn)行處理，待達(dá)到國家環(huán)保部設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值后方可進(jìn)行排放處理。

2 裝置布置

裝置布置是根據(jù)選址和已有工藝路線進(jìn)行全廠范圍內(nèi)各生產(chǎn)裝置的布置和裝置內(nèi)部設(shè)備和建筑物等的布置。裝置布置設(shè)計時應(yīng)滿足全廠總體規(guī)劃的要求，并能適應(yīng)所在地區(qū)的自然條件，做到經(jīng)濟(jì)合理，用戶滿意，外觀整齊、美觀。另外在裝置布置設(shè)計中必須遵守國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“防火規(guī)范”和“防爆規(guī)范”，因?yàn)樵谑突て髽I(yè)的工廠和裝置內(nèi)發(fā)生火災(zāi)和爆炸的幾率最高。防火規(guī)范主要指《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB 50160和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》50016。在裝置布置設(shè)計中應(yīng)盡可能限制和縮小危險區(qū)的范圍是防止產(chǎn)生爆炸的措施之一。

3 管道設(shè)計

石油化工金屬管道根據(jù)其輸送的介質(zhì)和設(shè)計條件可按《GB50517-2010石油化工金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行管道分級，分為13類。壓力管道級別按《TSGD0001-2009壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道》進(jìn)行分類。

石油化工管道操作條件復(fù)雜，在正常情況下，管道除了要在一定的溫度，壓力下工作外，還要受風(fēng)載荷、地震載荷等一些環(huán)境因素以及其他一些附加因素的影響。石油化工管道及其組成件的設(shè)計壓力不應(yīng)低于操作過程中，有內(nèi)壓（或外壓）與溫度一起構(gòu)成的最苛刻條件下的壓力，設(shè)計溫度不應(yīng)低于操作過程中，有壓力和溫度構(gòu)成的最苛刻條件下。

石油化工管道布置應(yīng)符合工藝要求，統(tǒng)籌規(guī)劃以做到安全、經(jīng)濟(jì)以便于施工、操作和維修。另外，布置管道時盡量利用管道的自然形狀吸收熱脹自行補(bǔ)，當(dāng)管道柔性不足是時，最常用的方法是改變走向或在某個方向增加管道的長度；管道應(yīng)盡量“步步高”或“步步低”不出現(xiàn)或少出現(xiàn)氣袋和液袋，盡量避免“盲腸”；除了必要的法蘭或螺紋連接外，應(yīng)盡可能采用焊接連接，減少泄漏。

4 管道支架設(shè)計

一般認(rèn)為，一次應(yīng)力的大小是衡量管系能否安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)之一。一次應(yīng)力如果過大，管系可能會被破壞。一次應(yīng)力是由管道的內(nèi)壓和外載產(chǎn)生的，當(dāng)裝置的規(guī)模確定后，管徑的大小也相應(yīng)的確定，管道應(yīng)力和支架承受載荷可以通過設(shè)置支吊架加以調(diào)整。因此，支吊架的設(shè)置對管系一次應(yīng)力的大小有著直接的關(guān)系。二次應(yīng)力是由于管系變形受阻而引起，工程設(shè)計上應(yīng)正確選擇支吊架，使管系適應(yīng)變形的需要，或選擇支架去限制關(guān)系某個方向的位移，以減少設(shè)備管嘴的受力。管系振動會引起管道和管架的疲勞損壞，因此配管設(shè)計時應(yīng)予以考慮。

在選用管道支吊架時，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承受的載荷大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷、管道的材質(zhì)等條件選用合適的支吊架。管道支架包括支架、管托、管卡、管吊等四大類，工程設(shè)計上應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的支吊架，使其在實(shí)際生產(chǎn)中能起到安全運(yùn)行的作用。

5 管道系統(tǒng)壓力試驗(yàn)

管道系統(tǒng)壓力試驗(yàn)，應(yīng)在管道系統(tǒng)安裝完畢、熱處理和無損檢測合格后進(jìn)行。壓力試驗(yàn)分為液體壓力試驗(yàn)和氣體壓力試驗(yàn)，液壓試驗(yàn)介質(zhì)為工業(yè)用水，當(dāng)生產(chǎn)工藝有要求時，可用其他液體。不銹鋼管道水壓試驗(yàn)時，水中的氯離子含量不得超過50mg/L。液壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計壓力的1.5倍；當(dāng)承受外壓的管道，液體試驗(yàn)壓力為設(shè)計壓力的1.5倍，且應(yīng)不小于0.2MPa；當(dāng)管道系統(tǒng)設(shè)計溫度高于試驗(yàn)溫度時，還應(yīng)考慮材料在試驗(yàn)溫度和設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力。

6 結(jié)語

當(dāng)今時代，石油仍是非常重要的能源之一，因此石油化工工程設(shè)計研究非常必要，設(shè)計者設(shè)計時應(yīng)按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有沖突時，應(yīng)按高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行。

[1]馬峻.結(jié)合實(shí)例分析石油化工裝置工藝管道設(shè)計的合理性[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,05(05):80-81.

[2]張德江,王懷義,劉紹葉主編.《石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊》第一篇設(shè)計與計算.中國石化出版社.

[3]穆柯,張博.石油化工裝置工藝管道設(shè)計探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,25(23).