煉油裝置管道設(shè)計(jì)問題研究

郎 杰，吳曉華，呂 雷

（1.山東濟(jì)煉石化工程有限公司，山東濟(jì)南 250014；2.山東天浩工程設(shè)計(jì)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

1 概述分析

隨著我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)不斷發(fā)展，人們對(duì)于能源的需求越來越多，石油作為傳統(tǒng)的能源供給來源，對(duì)我國的快速發(fā)展以及人們的日常生產(chǎn)生活起到了決定性的作用。石油冶煉是石油的加工方式，煉油是我國化工產(chǎn)業(yè)主要的生產(chǎn)方式，由于其自身獨(dú)特性，對(duì)于煉油裝置的管道設(shè)計(jì)、安裝要求非常高，管道的設(shè)計(jì)與安裝的質(zhì)量將直接影響煉油產(chǎn)業(yè)的順利開展，而且管道的防腐工作也是煉油產(chǎn)業(yè)需要考慮的問題。所以，對(duì)于煉油裝置而言，其管道設(shè)計(jì)與安裝非常復(fù)雜，承接了煉油裝置以及下游設(shè)備之間的聯(lián)通作用，對(duì)于煉油生產(chǎn)來說至關(guān)重要。所以對(duì)于煉油裝置管道的設(shè)計(jì)與施工過程的研究，對(duì)于提升煉油生產(chǎn)質(zhì)量和效果具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 煉油裝置中塔的管道設(shè)計(jì)

2.1 塔嘴子的方位設(shè)計(jì)

對(duì)于塔嘴子的方位設(shè)計(jì)，其應(yīng)能夠符合施工工藝的多方面條件，滿足管道和閥門的安全性、操作便利性等方面的實(shí)際要求。

2.2 塔的管道設(shè)計(jì)思路

在進(jìn)行實(shí)際塔的管道設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員首先要考慮大直徑管道、高溫管道以及合金鋼管道的布置合理性，只有在完成這三種管道設(shè)計(jì)以后，才能夠進(jìn)行其他的管道設(shè)計(jì)。對(duì)于那些沿設(shè)備垂直敷設(shè)的管道，在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)盡可能將其進(jìn)行支架設(shè)計(jì)，然后將管道安置在靠近設(shè)備外壁的位置。另外在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡可能減少短管的使用，并且在管道設(shè)計(jì)中出現(xiàn)穿越平臺(tái)的情況時(shí)，應(yīng)確保管道不會(huì)接觸到平臺(tái)內(nèi)外圈角鋼和平臺(tái)梁。

2.3 塔頂管道

首先，塔頂?shù)臍庀喑隹诠艿缿?yīng)該按照步步走低的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，不應(yīng)出現(xiàn)有U 形管道設(shè)計(jì)情況。其次由于塔頂餾出線的管徑通常比較大，因此在進(jìn)行相關(guān)管道設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)盡可能沿塔壁進(jìn)行敷設(shè)設(shè)計(jì)，并且要減少出現(xiàn)穿越平臺(tái)的設(shè)計(jì)情況。最后對(duì)于放空管道，其一般會(huì)被設(shè)計(jì)到塔頂管道最高處，并由水平管段上接。而在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)確保排空管道的排出口遠(yuǎn)離操作面，并且設(shè)計(jì)要符合相關(guān)防火規(guī)定要求[1]。

2.4 側(cè)邊管道

在進(jìn)行側(cè)邊管道設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)保證側(cè)邊的進(jìn)、出塔管道上的閥門能夠與塔嘴子直接相連或者水平靠近后連接。當(dāng)然因?yàn)樵趯?shí)際設(shè)計(jì)過程中可能會(huì)出現(xiàn)諸多限制情況，相關(guān)人員對(duì)于側(cè)邊管道閥門也可以直接設(shè)計(jì)在立管之上，但要確保側(cè)邊管道內(nèi)所通過的介質(zhì)是不凝凍介質(zhì)，若是易凝凍介質(zhì)則不可以采用該種設(shè)計(jì)方式。

2.5 底部管道

對(duì)于塔底部管道設(shè)計(jì)，相關(guān)人員應(yīng)在能夠滿足管道柔韌性要求的情況下，盡可能保障直管要短，并且不會(huì)出現(xiàn)過多拐彎的情況。另外，在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員還要保證塔底的進(jìn)泵管呈現(xiàn)出步步走低的態(tài)勢(shì)，并且為防止塔底泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，還要保證塔底管道出現(xiàn)袋形管道。

2.6 塔管道支架布置設(shè)計(jì)

在進(jìn)行塔管道支架布置設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)能夠滿足以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①對(duì)于沿設(shè)備垂直敷設(shè)的管道，其應(yīng)能夠在垂直管道上半部分靠近塔嘴子處的管道設(shè)計(jì)有承重用的支撐支架或者固定支架，該支架不僅可以對(duì)管道進(jìn)行有效支撐，而且還可以減少塔嘴子在實(shí)際運(yùn)行中所承受的熱應(yīng)力，通常情況下該支架只需設(shè)計(jì)一個(gè)便可。若是一根管道需要設(shè)置多承重支架，那么從第二個(gè)支架開始，需要采用彈簧支架。②對(duì)于各個(gè)沿設(shè)備進(jìn)行敷設(shè)的管道，其一般都會(huì)設(shè)置有管道支架，這些管道支架在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)盡可能保持集中，統(tǒng)一隱蔽在平臺(tái)下面[2]。

3 煉油裝置中泵的管道設(shè)計(jì)

3.1 泵的管道設(shè)計(jì)思路

在煉油裝置生產(chǎn)作業(yè)過程中，裝置的氣液介質(zhì)都需要通過泵管道來進(jìn)行運(yùn)輸，甚至在某些管段中，其在工作過程中往往會(huì)承受較大的壓強(qiáng)。因此，為能夠保證泵管道設(shè)計(jì)的安全穩(wěn)定性和實(shí)際運(yùn)行效果，要對(duì)管道所傳送的介質(zhì)穩(wěn)定、腐蝕性、凝凍性等進(jìn)行充分考慮，然后根據(jù)煉油裝置管道設(shè)計(jì)的實(shí)際工藝流程和工藝要求，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)管道上的閥門，并對(duì)管道運(yùn)行中的應(yīng)力進(jìn)行分析了解，合理地設(shè)計(jì)支吊架的安裝位置，對(duì)泵的管道進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)優(yōu)化，確保在煉油裝置的實(shí)際作業(yè)過程中，泵管道能夠良好地承擔(dān)起其實(shí)際作用。

3.2 泵入口管道

在進(jìn)行泵入口管道設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要考慮好本入口管道的直徑問題，通常來說，泵入口管道的直徑需要比嘴的直徑大1～2級(jí)；其次對(duì)于泵切斷閥的設(shè)計(jì)，要盡可能保障切斷閥靠近泵，并且將其設(shè)計(jì)在易于操作的位置，該切斷閥的實(shí)際作用是為了減少煉油裝置運(yùn)行過程中液態(tài)介質(zhì)回流、堆積問題。另外為避免在實(shí)際運(yùn)行中，各種灰塵雜質(zhì)進(jìn)入到泵體之中，影響泵的實(shí)際運(yùn)行性能，還要在切斷閥與泵管嘴處設(shè)置過濾器，從而通過過濾器將介質(zhì)中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾剔除；最后在過濾器和泵嘴之間，要預(yù)留出一段與泵嘴直徑相同的直管段，根據(jù)SH3012中要求，該直管段的長度一般會(huì)設(shè)計(jì)為管道直徑的3倍左右[3]。

3.3 泵出口管道

同泵入口管道一樣，在進(jìn)行泵出口管道選擇的時(shí)候，也應(yīng)選擇比本出口最直徑大1～2級(jí)的管道，并且泵出口管道處也要設(shè)置有切斷閥，該切斷閥的實(shí)際效果也與泵出口處的切斷閥作用相同。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)泵的出入口壓強(qiáng)差進(jìn)行測(cè)試，若是泵的出入口壓強(qiáng)差大于4MPa，那么為加強(qiáng)切斷閥的實(shí)際效果，還需要在泵的出入口處再分別設(shè)置一個(gè)切斷閥，以此來對(duì)本地出入口壓強(qiáng)進(jìn)行調(diào)整控制，降低運(yùn)行過程中壓強(qiáng)問題所造成的諸多影響。對(duì)于泵出口管的止回閥，其應(yīng)設(shè)計(jì)在泵嘴和泵出口管的切斷閥之間，若是在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，本出口管有著分支情況，那么止回閥應(yīng)設(shè)置在總出口管處。其次，在煉油裝置的實(shí)際運(yùn)行過程中，暖泵線也將可以發(fā)揮出對(duì)管道進(jìn)行預(yù)熱，防止管道內(nèi)介質(zhì)因管道穩(wěn)定下降而出現(xiàn)凝固問題。因此在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)的同時(shí)，也要做好暖泵線的實(shí)際設(shè)計(jì)工作。最后鑒于管道中所傳送的介質(zhì)，其本身便有著易燃易爆等特性，為防止后期運(yùn)行過程中發(fā)生燃燒、爆炸等安全問題，還需要在泵出口管上設(shè)置有放空線，確保能夠?qū)⒎趴諝怏w接入到密閉的放空系統(tǒng)中，確保煉油裝置運(yùn)行中的安全性。

3.4 管道支吊架設(shè)計(jì)

泵的管道支吊架在實(shí)際運(yùn)行過程中，將可以有效降低泵管道的振幅問題，從而降低泵管道因振幅過大而產(chǎn)生的噪聲或者管道脫落等問題，確保泵管嘴受力能夠時(shí)刻處于實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)。對(duì)于泵管道設(shè)計(jì)，應(yīng)在泵出入口的不遠(yuǎn)處分別設(shè)置有一個(gè)支吊架，并且該支吊架要能夠確保能承擔(dān)管道溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)力變化，促使泵出入口的應(yīng)力盡可能小。另外，考慮到在使用運(yùn)行過程中泵體還可能常設(shè)沉降問題，因此對(duì)于泵出入口的支吊架，相關(guān)人員應(yīng)設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式的支架。

4 煉油裝置管道的施工措施

4.1 煉油裝置管道的施工管理

對(duì)于煉油裝置管道的施工需要按照設(shè)計(jì)進(jìn)行以下工作：

首先，在項(xiàng)目準(zhǔn)備前，要根據(jù)預(yù)定的設(shè)計(jì)方案，對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行全方位的定期或非定期檢查，以確保其可行性，例如：檢查焊接設(shè)備的可用性，檢查相關(guān)設(shè)備、產(chǎn)品、焊條、防護(hù)設(shè)備等，檢查管材的型號(hào)、完整性和可用性，檢查型號(hào)和功能。同時(shí)，還要對(duì)焊接接頭進(jìn)行清理，對(duì)管道焊接部位的油污、鐵銹痕跡進(jìn)行清理，確保能進(jìn)行作業(yè)。為避免氫擴(kuò)散，焊端預(yù)熱應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。

其次，在煉油設(shè)備管道焊接工程管理中，人員眾多因此現(xiàn)場(chǎng)混亂的風(fēng)險(xiǎn)也更大，為保證焊接作業(yè)的有序開展，可通過專人分工協(xié)作安排專業(yè)業(yè)務(wù)，以完整的流水線管理作業(yè)模式，確保管道的方式和位置。

最后，在施工后的處理項(xiàng)目完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)工藝需要對(duì)管道進(jìn)行熱處理，根據(jù)熱處理溫度條件進(jìn)行熱處理，提高焊接效率和焊接端質(zhì)量，并加強(qiáng)焊后檢驗(yàn)，強(qiáng)化焊接效果。焊接接頭應(yīng)進(jìn)行有效的檢查，對(duì)不適合焊接的焊接接頭進(jìn)行修補(bǔ)，并使用專業(yè)的聲探測(cè)器和X 射線探測(cè)器對(duì)管道的損傷進(jìn)行測(cè)量，以保證施工效率。最后對(duì)管道焊接作業(yè)的合理性和設(shè)計(jì)進(jìn)行焊接作業(yè)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)執(zhí)行，確保焊接作業(yè)的有效性和管材質(zhì)量。

4.2 煉油裝置管道施工人員的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)

在煉油設(shè)備管道工程中，人是最重要的因素。為保證煉油設(shè)備管道焊接作業(yè)的高效開展和完成，必須對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)素質(zhì)的培訓(xùn)和提高，并對(duì)焊工進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，確保掌握最新的焊接工藝。焊接相關(guān)設(shè)備的從業(yè)人員也應(yīng)積極提高自身的專業(yè)素質(zhì)，提高實(shí)際工作能力，加強(qiáng)對(duì)焊接操作設(shè)計(jì)方案的熟悉和理解，并向施工方通報(bào)管道的實(shí)際作用，通過專業(yè)設(shè)計(jì)師的指導(dǎo)，掌握焊接工藝，而施工人員也應(yīng)該主動(dòng)地、積極地投入到加強(qiáng)自我專業(yè)素養(yǎng)提升中去，從而提升其實(shí)際的工作能力。對(duì)管道連接部分在焊接過程中進(jìn)行了詳細(xì)加工，以適應(yīng)煉油設(shè)備管道的使用要求，提高性能安全性。

4.3 加強(qiáng)施工的管理手段

（1）加強(qiáng)施工過程管理。煉油設(shè)備管網(wǎng)安裝工程的管理，施工過程的管理，材料的管理都是有效開展煉油設(shè)備施工過程的輔助手段。在施工管理中，員工的流程管理采用有線業(yè)務(wù)，而員工則采用有線業(yè)務(wù)，各負(fù)其責(zé)，則能夠有效保障業(yè)務(wù)發(fā)展，對(duì)材料、設(shè)備等進(jìn)行精準(zhǔn)管理。而在具體的細(xì)節(jié)實(shí)施上，需要建立嚴(yán)格的制度，如對(duì)人員工作積極性的監(jiān)管制度，不同人員在上流材料領(lǐng)取時(shí)的相關(guān)制度等，從而將現(xiàn)場(chǎng)施工的流程細(xì)化管理，并且在管理手段中，結(jié)合實(shí)際需求，將細(xì)節(jié)處理納入管理手段之中。

（2）加強(qiáng)對(duì)物料的正確管理，使物料的組合選擇在精煉過程中具有完整的功能和性能，滿足生產(chǎn)要求；為滿足施工要求和后期精細(xì)化生產(chǎn)的基本需要，盡量減少施工中存在的問題和施工后恢復(fù)的可能性，確保材料的采購、型號(hào)的選擇等在煉油過程中的功能符合性和性能完備性等方面都能滿足生產(chǎn)需求，采用材料采購后抽樣檢驗(yàn)的方法，最后加強(qiáng)對(duì)人員的精細(xì)化管理，確保人員安全和物資安全。加強(qiáng)施工安全和設(shè)備建設(shè)，從而有效保障煉油裝置管道施工有序開展。

5 結(jié)語

對(duì)于煉油裝置的管道設(shè)計(jì)，不僅要考慮到管道在運(yùn)行過程中的多方面效果，還要考慮到后期人員操作、檢修的方便性，避免工作人員對(duì)于煉油裝置的操作、檢修出現(xiàn)不必要的麻煩。在這種情況下，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行多方面統(tǒng)籌規(guī)劃，盡可能考慮到后期可能會(huì)遇到的諸多問題因素，然后結(jié)合問題因素對(duì)管道進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，這樣才能夠真正確保煉油裝置后期的實(shí)際運(yùn)行效果。