煤制烯烴項目裝置單元管廊設計指導

盧洪杰　蔡希娜

摘 要 煤制烯烴項目一般規(guī)模較大，管道種類多且數(shù)量龐大，因此決定了裝置單元管廊跨度大、層數(shù)多；另外，為了合理利用廠區(qū)空間，煤制烯烴項目往往會在管廊上下布置工藝設備，如空冷器、泵房等，這也導致了設計管廊時一定要綜合考慮各種因素。本文以甲醇制烯烴項目熱分離單元管廊設計為例，根據(jù)工藝生產(chǎn)和設備布置特點，淺析如何確定管廊的柱間距和層數(shù)、層高，以及如何結(jié)合空冷器尺寸設計管廊。

關鍵詞 管廊 管廊層高 空冷器布置

中圖分類號：TE359 文獻標識碼：A

隨著近些年來煤化工項目如火如荼的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴大，使得管廊布置變得尤為復雜，管廊的布置體現(xiàn)了全廠裝置布局是否合理。管廊是不同裝置或不同廠區(qū)之間集中敷設工藝物料管道、公用工程管道及電、儀槽板的主要場所，聯(lián)系著廠區(qū)不同的單元或廠區(qū)，管廊布置直接影響施工管理、操作維修和整體投資諸多方面。

多數(shù)煤制烯烴項目每個生產(chǎn)單元的設備成排布置在支管廊兩側(cè)，再利用主管廊將各支管廊加以串聯(lián)。管廊布置總的原則大家已經(jīng)比較熟悉，在此不再贅述，本文主要根據(jù)項目的工藝特性及設備特點闡述管廊設計的細節(jié)。下面以中天合創(chuàng)180萬噸/年甲醇制烯烴裝置熱分離單元的管廊設計為例加以說明。

1裝置概況及設備布置

中天合創(chuàng)MTO裝置熱區(qū)位于裝置南側(cè)，長200米，寬62米。主管廊由南向北位于裝置正中間，熱區(qū)分支管廊位于主管廊的東西兩側(cè)。在基礎設計階段，按工藝流程及配管走向研究將脫丙炳塔系統(tǒng)、脫丁烷塔系統(tǒng)、脫戊烷塔系統(tǒng)布置在主管廊西側(cè)，熱區(qū)分支管廊北側(cè)；將濕火炬罐系統(tǒng)布置在主管廊西側(cè)，熱區(qū)分支管廊南側(cè)；將丙烷精餾塔系統(tǒng)、丙烯產(chǎn)品二甲醚吸附器系統(tǒng)布置在主管廊東側(cè)，熱區(qū)分支管廊北側(cè)；將干火炬罐系統(tǒng)、丙烷塔回流泵、丙烯塔冷凝器、丙烯產(chǎn)品冷凝器、吸附器再生氣進出料換熱器、丙烯精餾回流罐等布置在主管廊東側(cè)，熱區(qū)分區(qū)管廊南側(cè)；空冷器布置在分支管廊頂部。

2支管廊柱間距及層高的確定

在考慮分支管廊跨距和長度時，因管廊頂部布置有空冷器，所以首先按空冷器布置要求來設計管廊跨距。在接到初版資料后，空冷器支腿間距6*12米，12臺一組，共兩組，因此支管廊軸線按6*6米布置，南北兩跨12米，東西12跨72米，兩組支管廊對稱布置在主管廊兩側(cè)。中天主管廊從南至北貫穿整個裝置，分為4層：EL.106300（物料管線）、EL.108900（物料管線/公用工程）、EL.111500（槽板和火炬總管）、EL.116500（安全閥/空冷器）。支管廊層高的確定，以和主管廊層高交錯為原則，高度要滿足支管廊管線進出主管廊時上翻/下翻/支撐所需要的空間。需要注意的是，因火炬罐布置在熱區(qū)，火炬管所在層的標高要滿足PID上火炬罐距地面的最小高度要求。因此，支管廊標高定為EL.105000， EL.107600， EL.110200， EL.112800， EL.114000， EL.118000。但在接下來的設計過程中，隨著配管方案的不斷優(yōu)化，現(xiàn)有層數(shù)過多，管廊使用效率不高，因此取消EL.112800層。最終，管廊設置為：EL.105000、 EL.107600（物料管線），EL.110200（物料/公用工程管線）、EL.114000（儀表槽板和火炬總管），EL.118000（安全閥操作平臺）。

整個管廊的側(cè)梁按梁頂比主梁梁頂高1.3米考慮，通常在兩層主梁的中間設置。但有兩層側(cè)梁需單獨考慮：

第一層側(cè)梁（位于EL.105000層管廊下方），1#、2#丙烷塔再沸器采用QW做為換熱介質(zhì)，管徑為DN500. 如果第一層側(cè)梁梁頂按比主梁梁頂?shù)?.3米考慮，管線進入管廊后，不僅不能以90度彎頭上管廊，45度彎頭所需空間也不能保證。在綜合考慮檢修、操作通道、管道支撐要求高度的情況后，將本層側(cè)梁下調(diào)0.2米，和主梁高差1.5米。QW管線以45度彎頭上翻進管廊。

第五層側(cè)梁（位于EL.114000層管廊上方），本層管廊布置有電氣儀表槽板和火炬總管，在綜合考慮二者所需的配管和操作空間后，本層側(cè)梁布置在EL.116500的位置，即側(cè)梁梁頂比EL.114000層管廊高2.5米。

3管廊頂部空冷器的布置

空冷器為引風式空冷器，布置在管廊頂層，空冷器下方有引風空間和檢修平臺。要確定空冷器平臺高度，需要考慮本層平臺下方的安全閥操作檢修需要。在熱區(qū)所有布置在管廊頂層的安全閥中，最大的一組安全閥膜頭高度為1米，需要3.5米凈空，另加1米的檢修空間，空冷器檢修平臺標高為EL.122500。確定空冷器高度后，必須注意周圍是否還布置有其它空冷器，如果多組空冷器布置在不同高度，兩組間最小水平距離不得小于12米。在本裝置中，熱區(qū)和主管廊交叉位置附近的主管廊頂層還布置有另一組空冷器且間距小于12米。這種布置會影響空冷器的換熱效果，因此將主管廊空冷器北移，以達到規(guī)范要求的最小間距。

在布置裝置區(qū)內(nèi)設備時，還要考慮預留空冷器的檢修通道，且通道上方不能布置其它管線設備。東側(cè)管廊將檢修通道和消防通道合并布置在2號丙烯塔和5A框架中間；西側(cè)管廊南側(cè)只有濕火炬罐系統(tǒng)，因此不用專門預留。

綜上所述，在設計頂部有空冷器的管廊時，除遵守管廊布置的一般原則外，要優(yōu)先考慮空冷器對管廊柱間距的要求。通常廠家資料比較置后，在基礎設計階段，可以參考已有裝置的布置方案。和廠家技術交流時，要盡早確定如空冷器支腿跨距、組數(shù)等一但后期變化對布置產(chǎn)生很大影響的關鍵數(shù)據(jù)。