工程設(shè)計(jì)中優(yōu)化設(shè)備布置的注意事項(xiàng)

孫 航

(中海油石化工程有限公司 設(shè)計(jì)管理部，山東 濟(jì)南 250101)

PSA提純，是指將上游工藝氣中的CO、H2通過變壓吸附技術(shù)進(jìn)行提純，經(jīng)加壓后用于后續(xù)工藝合成。根據(jù)工藝流程，本項(xiàng)目主要由以下幾個(gè)部分組成：一套TSA裝置，一套PSA-H2裝置，二套9塔PSA-CO裝置(產(chǎn)出CO產(chǎn)品氣)，一套8塔PSA-CO回收裝置。工藝流程大致如下：從上游來的原料氣中含有飽和水，首先采用變溫吸附(TSA-H2O)將原料氣中的水脫除，再利用變壓吸附提純氫氣(PSA-H2)得到H2產(chǎn)品氣，PSA-H2的解吸氣壓縮后通過變壓吸附提純CO(PSA-CO-1/2)得到CO產(chǎn)品氣。PSA-CO-1/2的吸附尾氣匯總后進(jìn)入PSA-CO-3，回收其中的CO?；厥盏母籆O氣體返回至PSA-CO-1/2原料氣壓縮機(jī)入口。

圖1 形成設(shè)備布置圖

經(jīng)過項(xiàng)目組評(píng)審優(yōu)化，形成設(shè)備布置圖如圖1，現(xiàn)就該過程中需要注意的事項(xiàng)做一下總結(jié)。

1 設(shè)備布置概述

根據(jù)與總體院協(xié)商確認(rèn)，所有出入界區(qū)管線均通過裝置西側(cè)并入總體院主管。按照工藝流程順序，PSA-CO-1/2，PSA-CO-3所需泵布置在裝置中間位置，因?yàn)樵擁?xiàng)目地處寒冷地區(qū)，所以設(shè)置泵房；泵房南側(cè)從西往東依次為TSA脫水，PSA-H2，緩沖罐區(qū)，泵房北側(cè)從西往東依次為PSA-CO-1，PSA-CO-2，PSA-CO-3區(qū)，各裝置所需換熱器均就近布置于附近內(nèi)管廊下。

考慮到進(jìn)出吸附塔管線均有程控閥，為充分利用空間，在吸附塔附近設(shè)置雙層操作平臺(tái)，標(biāo)高分別為EL4.500，EL7.500。按照石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB 50160-2008)5.2.26要求，“平臺(tái)的相鄰安全疏散通道之間的距離不應(yīng)大于50 m”，所以該裝置每個(gè)平臺(tái)均設(shè)有4個(gè)逃生爬梯。

2 統(tǒng)籌優(yōu)化各專業(yè)條件

一個(gè)合理的設(shè)備布置，要求管道專業(yè)不僅考慮自己專業(yè)的條件，還需要統(tǒng)籌各專業(yè)條件并綜合布置。在這個(gè)過程中，負(fù)責(zé)設(shè)備布置的管道專業(yè)處于裝置負(fù)責(zé)人的角色，需要匯總各個(gè)專業(yè)在該裝置內(nèi)的條件并進(jìn)行優(yōu)化。

通過與電氣及自控專業(yè)溝通確認(rèn)，泵房北側(cè)，泵房，泵房南側(cè)均有用電設(shè)備及儀表設(shè)備，所以從外管廊分別通過三股橋架進(jìn)入界區(qū)；內(nèi)管廊上的電氣、自控橋架布置于最上層，并且為防止電氣電纜對(duì)自控信號(hào)的干擾，需要兩種橋架之間間隔300 mm。

泵房?jī)?nèi)橋架規(guī)劃如圖2，電氣橋架規(guī)劃在真空泵電機(jī)側(cè)，以方便電纜的鋪設(shè)?？紤]到照明燈的映射，照明燈下端盡量不要布置有橋架及管道，如果實(shí)在無法避開，下側(cè)管線標(biāo)高盡量低一些。

圖2 泵房?jī)?nèi)橋架規(guī)劃

因該裝置內(nèi)管線管徑較大，規(guī)劃內(nèi)管廊最下層高度時(shí)，因管廊下布置有換熱器，應(yīng)考慮到換熱器的高度，與換熱器管口相連管線的頂標(biāo)高等因素；確定內(nèi)管廊的寬度時(shí)，要考慮到裝置所需的儀表橋架以及電力橋架的寬度，還有進(jìn)出裝置的管道的數(shù)量以及管道之間的距離。依據(jù)《化工管路設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的要求，新管廊在規(guī)劃時(shí)還需考慮20%的預(yù)留空間(1)，其荷載也需要考慮到這些。

因PSA-H2，PSA-CO-1，PSA-CO-2，PSA-CO-3吸附塔頂端有人孔，需要設(shè)置操作平臺(tái)，從操作方便及節(jié)約成本考慮，該項(xiàng)目設(shè)置為設(shè)備聯(lián)合平臺(tái)，如圖3所示。

圖3 設(shè)備聯(lián)合平臺(tái)

3 某些關(guān)鍵設(shè)備布置時(shí)的注意事項(xiàng)

3.1 換熱器的布置

換熱器在布置時(shí)需要確認(rèn)換熱器封頭形式，如固定封頭形式，生產(chǎn)過程中不需要抽芯檢修，則可不需要考慮預(yù)留抽芯空間；而U型套管式則必須預(yù)留足夠的抽芯空間，以方便后期抽芯檢修。

換熱器鞍座基礎(chǔ)提出時(shí)，需要考慮到基礎(chǔ)的大小是否會(huì)影響到鞍座附近管口，否則可能出現(xiàn)圖4示例的失誤；基礎(chǔ)的高度確認(rèn)時(shí)，需要考慮換熱器下端管口的配管情況，尤其是大管徑管道，很容易造成管道沒有足夠空間彎上來的情況，因此必須保證管線或者排液閥的最低處高出地面或者平臺(tái)至少150 mm(2)。

圖4 失誤示例

3.2 泵的布置

泵宜露天布置,如項(xiàng)目所在地溫度較低或者風(fēng)沙較大，則需考慮布置在泵房?jī)?nèi)。

泵數(shù)量較多時(shí)宜成排布置，布置時(shí)需將泵端基礎(chǔ)或者泵端出入口中心線對(duì)齊；并且電機(jī)端的確定要考慮到電氣電纜的布置是否方便。

需要注意泵的形式，如為往復(fù)泵，需要考慮到預(yù)留足夠的檢修空間；

泵的基礎(chǔ)高度距離地面至少100 mm。確定泵的基礎(chǔ)高度時(shí)，需要考慮到泵的入口管線上是否安裝有過濾器，如有，應(yīng)注意后期為了清洗需要拆裝過濾器，空間必須預(yù)留好。

在管廊下方或者外側(cè)布置泵，確定泵區(qū)通道的凈寬和凈高時(shí)，要綜合考慮平時(shí)操作、檢修以及消防等方面的要求；泵的前端，考慮到操作空間，至少要有1 m的寬度。

3.3 塔和立式容器的布置

1)塔與換熱器、泵等關(guān)聯(lián)設(shè)備布置時(shí)，宜按照工藝流程的順序，就近布置。

2)規(guī)劃塔和立式容器時(shí)，宜將相連管道布置在靠近管廊的一側(cè)，將檢修通道布置在設(shè)備的另一側(cè)。設(shè)備的人孔及填料孔等需在檢修通道側(cè)。

3)塔及立式容器布置在管廊側(cè)時(shí)，要按照以下要求確定與管廊之間的距離：

A、如有泵布置在塔與管廊之間，要考慮到泵的配管空間及日常操作等因素；

B、塔及立式容器與管廊之間無泵等設(shè)備時(shí)，管廊立柱中心線與設(shè)備外壁應(yīng)該有不小于3 m的間距。

塔與其他立式設(shè)備之間距離的確定，要考慮到檢修平臺(tái)、配管空間、其他小型設(shè)備等因素的要求。兩塔之間的凈距不宜小于2.5 m。

4 結(jié)語

在工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)備布置的優(yōu)化是極其重要的一個(gè)步驟。一個(gè)合理的設(shè)備布置，才能保證建成后的裝置能夠符合工藝流程的要求，符合安全生產(chǎn)規(guī)范、防火規(guī)范及環(huán)保規(guī)范等的要求，最大限度的提高經(jīng)濟(jì)效益(3)。

在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，每一個(gè)項(xiàng)目都有自己的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程中切記不能完全生搬硬套；但是設(shè)計(jì)的基本原則是一樣的，都要符合工藝流程的要求，遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和相關(guān)安監(jiān)部門的強(qiáng)制要求；在此基礎(chǔ)上借鑒一些類似的、成熟的工程經(jīng)驗(yàn)，以優(yōu)化我們的設(shè)備布置(4)。這些都利于我們提高自己的工程設(shè)計(jì)水平，使設(shè)計(jì)更加完美，更好的服務(wù)社會(huì)。