石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究

劉利花，張海波（北京沃利帕森工程技術(shù)有限公司成都分公司，北京 610041）

石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究

劉利花，張海波
（北京沃利帕森工程技術(shù)有限公司成都分公司，北京 610041）

在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中，石油化工行業(yè)可以說在其中發(fā)揮著舉足輕重的作用。在石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，主要以石油為基礎(chǔ)材料，通過化學反應生成石油化工產(chǎn)品。而在石油化工工藝裝置生產(chǎn)過程中，蒸汽管道是其重要的組成部分，直接影響著石油化工的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)安全。所以在石油化工工藝裝置生產(chǎn)中對蒸汽管道進行科學的設計是非常重要的，而且只有保證了蒸汽管道設計的質(zhì)量才能為產(chǎn)品的質(zhì)量提供有效的保證，也才能更好地促進石油化工工藝裝置的順利生產(chǎn)。故在此主要對石油化工工藝裝置中蒸汽管道的配管設計進行了簡單的分析與探討。

石油化工；工藝裝置；蒸汽管道；配管設計

1　蒸汽管道的重要性

在石油化工裝置生產(chǎn)過程中，其主要的原材料就是石油，并且在生產(chǎn)過程中通過一系列的化學反應或單元操作制成相應的化工產(chǎn)品。而這些化學反應或單元操作常常需要輸入熱量才能完成，蒸汽是化工生產(chǎn)中一種重要的最常用的熱源。蒸汽在石油化工裝置生產(chǎn)過程中的主要用途是為反應器、塔設備或換熱器等提供熱量，吹掃管道，伴熱，消防等。所以充分保障蒸汽管道的質(zhì)量對石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)是非常重要的，而要保障蒸汽管道的質(zhì)量就必須要從蒸汽管道的配管設計著手，保障設計的科學性有效性。

2　蒸汽管道中的設計

2.1蒸汽管道的柔性分析

由于蒸汽管道溫度高，因此在蒸汽管道布置時一定要考慮管道的柔性，所以必須結(jié)合管道柔性的相關(guān)知識利用計算機輔助軟件進行柔性分析。管道柔性不僅與管道中各段的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，還與管道的空間形狀有關(guān)。一般情況下，增加彎頭的數(shù)量，能增加管道的柔性。因此，在蒸汽管道設計時，如果將管道布置成一個有較好柔性的空間幾何形狀，就可有效地降低由管道熱膨脹或附加位移而產(chǎn)生的力，也可以有效降低管道對連接設備和約束點的附加力。在管道設計中，增加管道柔性的方法主要有：改變管道走向（包括設置π形彎、L形彎）、選用彈簧支吊架和波紋管膨脹節(jié)。在條件允許的情況下，應首先考慮采用改變管道走向增加柔性，其次是選用彈簧支吊架。由于波紋管膨脹節(jié)是管道中的薄弱環(huán)節(jié)，應盡量避免采用。

2.2蒸汽管道的設計要點

化工裝置中通常由許多不同的管道組成。這些管道常被集中在一起，沿著裝置或廠房外管廊布置。對于新建的裝置，根據(jù)裝置內(nèi)的管道數(shù)量和走向，對管廊的層數(shù)進行設計和分配，一般而言管廊的底層通常布置的是工藝物料管，公用工程管道布置在上層?；S系統(tǒng)中進入裝置的主蒸汽管道，一般布置在管廊上，蒸汽管道最好布置在管廊的外側(cè)，以方便能夠設置“π”形補償器。對“π”形補償器的安裝位置大小通過對管道進行應力分析來確定。對于同層管廊的多個“ π”形補償器要統(tǒng)一規(guī)劃，盡量能夠集中設置，便于共同設置支架。對于溫度較高、補償量較大的管道最好設置在外側(cè)，溫度低、補償量較小的管道設置在內(nèi)側(cè)。值得注意的是在蒸汽管道的“π”形補償器上不應引出支管。在靠近“π”形補償器兩側(cè)的直管上引出支管時，支管不應妨礙主管的變形或位移。因主管熱膨脹而產(chǎn)生的支管引出點的位移，不應使支管承受過大的應力或過多的位移。蒸汽的支管應從蒸汽主管的頂部接出，支管的切斷閥應設置在靠近主管的水平管道上。蒸汽在管廊上布置時與低溫管道、溶化烴管道、電氣儀表橋架要保持一定的距離。蒸汽管道上支架設置的時候一定要注意導向架的位置，不要影響管道的自然補償。

2.3蒸汽管道排液設施的設計要點

由于有熱損，蒸汽管道中會產(chǎn)生冷凝溶，蒸汽管道設計時需要考慮冷凝溶排出位置的選取。如果蒸汽管道中冷凝溶不能被有效及時地排出，產(chǎn)生的后果有：①流量計量不準確；②提供的熱量減少，達不到工藝的要求，在同樣的流量情況下，蒸汽的提供的熱量遠遠大于同溫度的溶體；③嚴重會產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，破壞管道。

因此在進行蒸汽管道設計時必須要考慮蒸汽冷凝溶的排放。蒸汽管道應按標準設置集溶包，排溶口連接切斷閥和疏水器。集溶包安裝的位置如下：①在上升管道管前的低點和上升管道底部，即在管架上的熱補償彎管、在調(diào)節(jié)閥前面、上升管道管前；③在管道盲端和裝置邊界切斷閥之前；③在直接走向的蒸汽主管上，對飽和蒸汽大約每隔80m安裝一只和對過熱蒸汽每隔160m安裝一只。

集溶包通常采用標準管件組合而成，長度一般為350mm左右。配管是綜合設計的過程，除了考慮蒸汽的管道設計外，與之相連集溶包以及冷凝溶排出管道（疏水器、切斷閥）安裝空間也應考慮在內(nèi)，充分保障其有效性和可靠性。

不便回收的冷凝溶不宜直接排入明溝或漏斗或地面，以免閃蒸汽逸出，惡化環(huán)境，或冷凝溶凍結(jié)影響安全操作。一般可采取下述方法處理：①將冷凝溶插入防凍井中，使之滲入土壤中；②排入帶有放空管小閃蒸管，待冷凝溶的溫度降低后再排放。

當冷凝溶要求回收，為減少壓降對蒸汽管道的影響，冷凝溶支管應順介質(zhì)流向以45°的角度接在回收總管的上部，從而保證凝溶正常排出。當支管從低處向高處匯入總管時，在匯入處應設止回閥。

3　蒸汽管道的檢測

在蒸汽管道安裝完成后，還要對所有的管道進行嚴格的檢測，尤其是焊縫質(zhì)量。在管道變徑以及有坡度的地方進行仔細的檢查，一定要保障變徑處和坡度處符合施工標準的要求，并且存在的偏差要控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，如果存在偏差超過正常的控制范圍，就必須要采取有效的措施進行及時的修正，直到滿足要求為止。在校正過程中，要保證松緊度以及尺度合適，并且在確定滿足要求以后再對其進行焊接。

總之，在石油化工工藝裝置設計施工過程中，因為蒸汽的溫度高并且流動性高的特點，所以在對蒸汽管道進行配管設計時不僅要充分考慮到管道所要承受的壓力和溫度，其次還要對用氣設備的位置以及形狀的大小進行綜合的考慮。在配管設計的過程中，根據(jù)設備的布置，合理規(guī)劃蒸汽管道、冷凝溶管道的走向，并且要嚴格按照施工規(guī)范標準進行施工檢測，只有這樣才充分保障蒸汽管道的質(zhì)量，才能為石油化工工藝裝置生產(chǎn)的質(zhì)量與安全提供有效的保障。

[1] 張發(fā)有.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].石油化工設備技術(shù)，2010，（3）：9-11+69.

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[3] 肖瑩，林彩紅.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].黑龍江科技信息，2013，（2）：72.

[4] 劉堯祥.探究石油化工工藝裝置蒸汽管道配管的設計[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013，（9）：63-64.

Petrochemical Process Unit Steam Piping Design Research

Liu Li-hua，Zhang Hai-bo

in the development of national economy，the petroleum chemical industry can play an important role in it.The process of production in petrochemical enterprises，the main oil based material，through chemical reaction to generate oil chemical products.And in the process of petrochemical production processing equipment，steam pipe is an important part of its direct impact on petrochemical production quality and production safety.So in petrochemical process unit for the scientific design of steam pipeline is very important，and only guarantee the quality of the steam piping design can provide effective guarantee for the quality of the products，also can better promote petrochemical process unit production smoothly.In the main steam pipe in the petrochemical process unit of the piping design has carried on the simple analysis and discussion.

petrochemical industry；Process equipment；Steam pipe；Piping design

TQ055.81

B

1003-6490（2016）03-0126-02

2016-03-16

劉利花（1975—），女，四川宜賓人，應用化學碩士研究生，化工中級職稱，主要研究方向為管線柔性與管道走向的關(guān)系。