聚丙烯裝置精制單元配管設(shè)計

鄧麗麗

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

1 聚丙烯裝置概述

在聚丙烯裝置中，原料的雜質(zhì)會影響催化劑的活性，聚合反應(yīng)的質(zhì)量等。因此需要根據(jù)工藝對原料的規(guī)格要求，對界區(qū)外來的原料進行精制，降低原料的雜質(zhì)含量。某聚丙烯裝置采用了INEOS 的 INNOVENE臥式釜氣相聚丙烯工藝，以臥式帶攪拌氣相反應(yīng)器、循環(huán)氣冷卻器、循環(huán)氣壓縮機和擠壓造粒機組等組成了工藝的核心設(shè)備。原料經(jīng)過精制符合要求后，進入反應(yīng)器，在高效催化劑的作用下，原料單體聚合成為粉料，粉料經(jīng)過分離，得到的粉料經(jīng)過擠壓造粒風(fēng)送及摻混，成為成品。而粉料分離過程的尾氣通過壓縮分離進行回收。裝置整合分區(qū)主要包括精制單元，TEL/助催化劑進料單元，聚合凈化單元，擠壓造粒單元，風(fēng)送及摻混單元，壓縮回收單元。

根據(jù)工藝規(guī)格要求，界區(qū)外來含雜質(zhì)(主要是一氧化碳、二氧化碳、硫化物、水、氧氣、甲醇、異丙醇)的液體丙烯，先通過汽提塔脫除輕組分(一氧化碳、氧氣以及部分二氧化碳)，在干燥塔脫除水，再通過內(nèi)部裝填選擇性吸附劑塔去除剩余的雜質(zhì)(殘余的二氧化碳、甲醇、異丙醇以及硫化物)。界區(qū)外來的乙烯原料需要脫除一氧化碳、水、甲醇，先通過脫CO塔脫除一氧化碳，再進入裝有混合吸附劑塔中脫除二氧化碳、水、甲醇。其中干燥塔、脫CO2、硫和醇塔的吸附劑利用氮氣進行開式再生。本文以某一聚丙烯裝置為例，簡述聚丙烯裝置中精制單元的配管設(shè)計的注意事項。

2 精制單元設(shè)計要點

2.1 設(shè)備布置設(shè)計

精制單元主要利用塔脫除雜質(zhì)，主要的設(shè)備就是塔器。內(nèi)部裝填吸附劑的塔，經(jīng)過一段時間失去活性，需要更換吸附劑。對于吸附劑的卸載和安裝，需要考慮更換過程中吊鉤，人孔的開啟等可操作性與方便性。塔平臺設(shè)置應(yīng)方便檢修、操作、監(jiān)測儀表和出入人孔等[1]。

按照生產(chǎn)流程順序和同類設(shè)備適當(dāng)集中的方式，原料丙烯和乙烯進行雙排布置，利用框架聯(lián)合平臺將塔聯(lián)系在一起，提高穩(wěn)定性。以塔中心線對齊，去丙烯雜質(zhì)的塔為一側(cè)，去乙烯雜質(zhì)的塔為一側(cè)，中間為管廊。塔對外側(cè)為維修側(cè)，布置人孔，吊裝區(qū)域，靠管廊側(cè)為配管側(cè)，布置管道。塔器支撐高度取齊，便于設(shè)置支撐層。相對于單排布置方式，雙排布置，去丙烯雜質(zhì)的塔與去乙烯雜質(zhì)的塔可共用管廊，減少管子長度，節(jié)約成本，對稱布置，整齊美觀。塔器的再生需要的熱氮氣，是通過電加熱器加熱得到。該電加熱器應(yīng)布置在靠近主電纜，也靠近需要再生的塔器的地方。

2.2 管道布置設(shè)計

管道布置，應(yīng)該符合有關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和慣例，符合工藝要求，統(tǒng)籌規(guī)劃，整齊有序，橫平豎直，成組成排，便于支撐。水平方向管子應(yīng)以底標(biāo)為統(tǒng)一標(biāo)高，縱向和橫向的管子的標(biāo)高錯開，成排立管也可以管外壁作為對齊線，方便統(tǒng)一做支架支撐[2]。

配管過程要考慮的預(yù)留空間，對可能出現(xiàn)的情況，留有改動的空間。不同類型的儀表元件，控制儀表閥的執(zhí)行機構(gòu)一般比較大，要考慮氣缸大小、安裝空間與氣缸支撐；孔板、渦街流量計等要考慮前后直管段要求等。在空間充裕的地方，盡量多留點空間，減少后期因條件變動帶來的改動量，減少工作量。管道布置時，應(yīng)同時考慮支架的位置是否有建筑物、構(gòu)筑物和設(shè)備來支撐，留出做支架需要的直管段。對于小管線，可立式布置，統(tǒng)一做支架，既減少空間，也方便操作。管道布置也要結(jié)合管道內(nèi)介質(zhì)的屬性考慮。例如黏稠介質(zhì)的小管線，應(yīng)盡量減短管線的長度，減少焊接的數(shù)量，減少堵塞段；帶粉料介質(zhì)的，管線盡量短而直，縮短水平長度，使用大長彎頭拐彎，減少粉料的積聚。該裝置中，丙烯以液相進料，受環(huán)境溫度影響，液相丙烯容易氣化，造成管道內(nèi)壓力迅速升高。對于可能超壓的位置，配備了泄壓管線，丙烯泄壓可能產(chǎn)生低溫。低溫介質(zhì)管道上的閥門宜安裝在水平管道上，閥桿方向宜垂直向上[3]。泄壓管線的閥門應(yīng)考慮水平安裝。

2.3 考慮結(jié)構(gòu)對管道布置的影響

塔器的支撐層及以下是框架是混凝土結(jié)構(gòu)，有利于塔器設(shè)備的支撐，也有利于防火。由于混凝土結(jié)構(gòu)，承載設(shè)備的荷載，梁高很厚，規(guī)劃塔器中間的管廊層高時，要考慮梁的厚度，最好結(jié)構(gòu)專業(yè)提前溝通，給一個初步的梁高，再根據(jù)進出該層梁的最大管子需要的高度來規(guī)劃管廊的層高，這個可以避免設(shè)計后期由于梁高問題影響管子進出管廊引起的麻煩。

塔器的支撐層及以下是框架是鋼結(jié)構(gòu)，對于鋼結(jié)構(gòu)的框架，水平面與立面都是需要打斜撐的。水平面的斜撐，主要考慮與穿樓層的管子碰撞問題；立面上的斜撐，立于框架的平臺上，會影響平臺的通道，檢修空間，碰撞管道等。所以在開始配管前期，應(yīng)該跟結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通，先商議好立面斜撐的位置，配管過程考慮立面斜撐的影響，盡量減少由于斜撐影響帶來的管道的修改，減少工作量。

2.4 考慮應(yīng)力對管道布置的影響

干燥塔、脫CO2、硫和醇塔的催化劑利用高溫的氮氣進行開式再生，塔有兩個切換使用的，一個使用，一個進行再生。切換使用的塔配管應(yīng)對稱或一樣，這樣可以保證管線的壓力降一樣，應(yīng)力也一樣。塔再生有高溫工況，在配管前，就應(yīng)該考慮管道的柔性，如果以前有類似項目的，可以參考該項目的配管，如果沒有，也可以根據(jù)管道柔性的公式，進行簡單的計算。改變管道走向，例如多拐彎、增加垂直管道原來走向的管道的長度，都可以增加管道柔性。對于大口徑的，或設(shè)計溫度計較高的管線，要考慮管道柔性，需要應(yīng)力計算的，要多跟應(yīng)力分析的溝通。這樣可以減少后期由于應(yīng)力問題帶來管道修改而增加的難度和工作量。

2.5 其它注意事項

管道設(shè)計，也要考慮后期管道施工、安裝、維修、方便操作等問題。例如球閥與對夾式止回閥直連，止回閥上的螺栓很長，在止回閥后面應(yīng)留空間供螺栓拆卸。配管過程中，管件最好不要都直連，中間留直管段，這樣，現(xiàn)在施工有誤差時，可以通過直管段來調(diào)節(jié)。在檢修設(shè)備需要拆除部分管道時，需要拆除部分管道的管架應(yīng)可拆卸，不影響檢維修，設(shè)置支架支撐拆卸后剩余管道。

3 結(jié)束語

配管設(shè)計，不同的設(shè)計人也設(shè)計出不同風(fēng)格的成品。配管設(shè)計沒有最好，只有更好。為了獲得更好的配管設(shè)計，設(shè)計人就應(yīng)該遵循配管設(shè)計的客觀規(guī)律，綜合統(tǒng)籌規(guī)劃，考慮各個影響因素，在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與工藝要求下，做到安全、經(jīng)濟、整齊美觀、容易施工、方便操作和檢修。

參考文獻

[1]工業(yè)和信息化部. HG/T 20546.5-2009 化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定 第5部分：設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].北京:中國計劃出版社,2010.

[2]張德姜，王懷義，劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊 第一篇 設(shè)計與安裝[M]. 北京:中國石化版社,2009:133-135.

[3]工業(yè)和信息化部.SH 3012-2011石油化工金屬管道布置設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國石化出版社,2011.