石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計

方海龍

（南京工大膜工程設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

當(dāng)前我國石油化工企業(yè)的工藝蒸汽管道比較科學(xué)，符合生產(chǎn)要求。在化工工藝運(yùn)行中，配置的管道符合石油分離的要求，并且安全性比較高。蒸汽管道配管是負(fù)責(zé)提供各用氣設(shè)備所需要的熱量，使被加熱的物質(zhì)升溫或分離。因石油分離難度比較大，且物質(zhì)種類較多，可能會出現(xiàn)較多的問題，這就需要對分離工作進(jìn)行分析，了解石油分離中出現(xiàn)的一些有毒氣體等，按照具體性質(zhì)進(jìn)行分離；考慮到蒸汽管道壓力會有所波動，一般會對蒸汽管道設(shè)有安全泄放裝置，將其壓力泄至大氣中。

1 石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計布置

1.1 蒸汽管徑設(shè)計

石油化工企業(yè)工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計中要考慮管道的直徑，需要考慮工藝指標(biāo)和生產(chǎn)要求，選擇合適的蒸汽管徑，避免由于管徑不合理導(dǎo)致正常生產(chǎn)受到影響。首先，結(jié)合生產(chǎn)負(fù)荷選擇。蒸汽管道配管設(shè)計要充分考慮管徑的要求，并且在設(shè)計時需要控制成本，若是管道直徑設(shè)計過大會導(dǎo)致熱量不易控制，后期制造成本提高，投資資金增加；而管徑過小會導(dǎo)致后續(xù)安裝受到影響，還會導(dǎo)致反應(yīng)的速度受到影響。因此在蒸汽管徑設(shè)計中需要充分考慮經(jīng)濟(jì)成本和生產(chǎn)速度等情況，避免選擇管徑不合理導(dǎo)致后續(xù)安裝受到影響，需要重新進(jìn)行設(shè)計等。

其次，安裝管道要求。蒸汽管徑設(shè)計后需要按照生產(chǎn)工藝等要求開展設(shè)計工作，管道設(shè)計需要符合實(shí)際情況，分析實(shí)際情況，并且要結(jié)合生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行蒸汽管道設(shè)計。管道設(shè)計需要嚴(yán)格根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計，并且要控制管道的管徑，尤其是在后續(xù)安裝會受到管徑因素的影響。設(shè)計蒸汽管徑要充分考慮壓力和溫度等對管道的影響，并且要進(jìn)行防受損設(shè)計，避免由于管道長期使用而出現(xiàn)氣體泄漏等情況。管道安裝后還應(yīng)該對管道做探傷檢測及記錄，方便出現(xiàn)故障及時處理。

1.2 蒸汽配管設(shè)計

石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計需要結(jié)合工藝流程要求進(jìn)行設(shè)計，并且要做好質(zhì)量控制工作。首先，充分考慮生產(chǎn)工藝要求。蒸汽配管設(shè)計需要按照工藝操作流程開展，方便相關(guān)人員的操作。在蒸汽配管設(shè)計中需要在總管上加裝切斷閥及流量計，用于管道升溫速度的控制及了解蒸汽使用量，便于后期節(jié)能減耗。蒸汽配管設(shè)計后需要主管進(jìn)行應(yīng)力分析，確定補(bǔ)償及管架，保證經(jīng)濟(jì)、安全科學(xué)，并且要符合生產(chǎn)工藝要求，降低對工藝反應(yīng)的影響。在蒸汽配管設(shè)計階段要充分考慮后續(xù)工藝操作和后續(xù)的裝置設(shè)置等要求，需要做好規(guī)劃，尤其是后期可能會更新設(shè)備等，這樣才能夠降低對管道的影響，保證管道設(shè)計的合理性。

其次，管廊設(shè)計針對性。蒸汽配管后需要對管廊設(shè)計進(jìn)行分析，充分考慮蒸汽管道的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，并且要將這些數(shù)據(jù)信息運(yùn)用到設(shè)計中。一般設(shè)固定架，間距40～50 m一個，最大不超過70 m，在固定架中間設(shè)自然補(bǔ)償?shù)姆绞较龖?yīng)力；在自然補(bǔ)償?shù)膬蓚?cè)距離（16～40）DN之間設(shè)導(dǎo)向架；當(dāng)采用補(bǔ)償器時，導(dǎo)向架至補(bǔ)償器距離≤4DN；且導(dǎo)向架不宜設(shè)在彎頭和支管位置；保證做到走向合適，管架合理，補(bǔ)償?shù)轿弧?/p>

最后，按照管道設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展工作。蒸汽的配管需要結(jié)合相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，并且需考慮到后期的安裝。在安裝的過程中要結(jié)合圖紙和實(shí)際情況進(jìn)行探究，若是出現(xiàn)實(shí)際情況與圖紙有出入情況要結(jié)合工藝進(jìn)行分析，在不影響生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，保證管道設(shè)計科學(xué)性。蒸汽配管的設(shè)計需要與各個環(huán)節(jié)結(jié)合，并且要充分考慮安裝要求，形成一個科學(xué)的整體裝置，保證生產(chǎn)工藝正常運(yùn)行。

1.3 蒸汽支管設(shè)計

石油化工工藝裝置蒸汽管道配管的支管設(shè)計一般是在主管的頂部引出，考慮到用氣點(diǎn)蒸汽使用量，其承擔(dān)的責(zé)任更重，并且要考慮設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和美觀性等。在蒸汽支管設(shè)計中需要充分考慮管道的基本特點(diǎn)，并且進(jìn)行一些特殊的設(shè)計。

第一，設(shè)計切斷閥。蒸汽管道配管設(shè)計要進(jìn)行切斷閥設(shè)計，主要是其屬于在主管道的頂端接出的設(shè)計，若是沒有切斷閥可能會影響暖管操作。尤其是蒸汽屬于公用工程管道，若是出現(xiàn)異常情況需要停止通氣，這就需要能夠及時切斷處理；蒸汽切斷閥一般選擇截止閥，便于開車暖管時調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)量。

第二，支管設(shè)計要求。蒸汽管道配管設(shè)計中支管設(shè)計不能在用氣要求嚴(yán)格的蒸汽管道上接出，這會影響生產(chǎn)工藝。

第三，支管引出要求。蒸汽支管設(shè)計中不能在管道“∏”補(bǔ)償器中引出，在蒸汽管道設(shè)計中需要控制蒸汽支管管道的位置，盡量減少管道位移量，尤其是受到側(cè)向力可能會影響管道位移和增長位置，因此不能在補(bǔ)償器中引出支管。若是支管引出，因主管道膨脹而影響支管引出點(diǎn)的位移，使支管承受過大的應(yīng)力，這就導(dǎo)致風(fēng)險增加。

第四，按照計算結(jié)果設(shè)計補(bǔ)償器。蒸汽管道設(shè)計需要考慮應(yīng)力對管道的影響，一般是在兩固定架中間部位設(shè)置自然補(bǔ)償。對于大管道，設(shè)置自然補(bǔ)償需要過大空間，空間不夠場所可設(shè)計補(bǔ)償器。

1.4 凝液管設(shè)計

石油化工工藝裝置蒸汽處于過熱狀態(tài)，無需設(shè)計疏水器；當(dāng)蒸汽處于飽和蒸汽時，管道配管設(shè)計中凝液管的設(shè)計是將這些液體集中處理，一般凝液管是處在整個蒸汽管道的最低點(diǎn)，若是自然補(bǔ)償或補(bǔ)償器補(bǔ)償，則需要在自然補(bǔ)償或補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)那岸嗽O(shè)計凝液管，并對疏水管的設(shè)計有一定要求。

第一，疏水閥安裝設(shè)計。凝液管設(shè)計中需要使用疏水閥，多采用法蘭連接的方式，殊場合可采用焊接，要盡量避免疏水閥出口管道發(fā)生袋型現(xiàn)象，若不可避免，則選擇耐背壓疏水器且需考慮疏水閥排水量的下降量。

第二，止回閥設(shè)計。凝液回收利用，為了避免液體回流，則需要在疏水閥出口安裝止回閥，且為了減少背壓以45°插入凝液水總管，實(shí)現(xiàn)對凝液的有效回收。

第三，凝液管導(dǎo)淋設(shè)計。為了防止疏水閥因?yàn)榕盼鄄粫扯鴮?dǎo)致堵塞情況，所以在疏水閥前手閥前設(shè)置導(dǎo)淋，用于初次開車時排除污水；在疏水閥后手閥前設(shè)置導(dǎo)淋，用于檢查疏水閥堵塞情況。

第四，冷凝水管徑的設(shè)計。

②由于經(jīng)驗(yàn)值凝液管會考慮各種情況都需滿足，所以管道過大切當(dāng)DN≥400時，無經(jīng)驗(yàn)選擇，則需計算凝液水管徑：

根據(jù)常用流速計算出管徑。

③對于用氣設(shè)備，采取最大連續(xù)用氣量來確定凝液水量，計算出管徑。

1.5 管道保溫設(shè)計

石油化工工藝裝置運(yùn)行的過程中對于溫度的要求比較高，因此在管道設(shè)計的過程中要充分考慮保溫這一因素。保溫主要是使用耐熱的管道，接觸比較高的溫度不會出現(xiàn)破損或是變形等情況，但需要特別注意的是，在相同等級和材質(zhì)的情況下，法蘭的使用條件要低于管道，所以需保證法蘭也能在相同的情況下能夠使用；同時還應(yīng)該在管道上增加保溫材料，主要是圓形保溫和異形保溫，實(shí)現(xiàn)對各個管道的保溫設(shè)計。管道保溫設(shè)計需要充分考慮工藝要求，并且要考慮到對操作者的影響。要結(jié)合這些因素選擇合適的材質(zhì)和保溫厚度，實(shí)現(xiàn)對管道溫度的控制。

2 石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計措施

2.1 規(guī)范圖紙設(shè)計工作

石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計中要充分考慮圖紙對現(xiàn)場施工的影響，在設(shè)計階段需要選擇有豐富經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行管道設(shè)計，并且工藝人員也需要參與其中，為圖紙設(shè)計提供一些意見，告知設(shè)計者在設(shè)計中需要注意的問題，提前熟悉工藝裝置安裝要求。

第一，設(shè)計人員需要提前了解整體安裝要求。裝置設(shè)計需要了解現(xiàn)場情況、管道設(shè)計、閥門和儀表設(shè)計等要求，在這個基礎(chǔ)上設(shè)計能夠得到更高質(zhì)量的設(shè)計圖紙，將其運(yùn)用到整體設(shè)計工作中。設(shè)計人員需要了解場地情況，避免在設(shè)計后出現(xiàn)其他問題影響裝置安裝等工作開展。圖紙設(shè)計需要盡量考慮整體環(huán)境等因素，降低后續(xù)修改的次數(shù)。

第二，根據(jù)安裝情況進(jìn)行圖紙調(diào)整。石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計需要按照圖紙安裝，安裝人員需要進(jìn)行圖紙研讀后進(jìn)行安裝，充分考慮各個階段安裝需求等，避免在安裝后出現(xiàn)需要拆除重新安裝等情況。

2.2 重視配管材質(zhì)的質(zhì)量控制

石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計要充分考慮材料要求，由于石油化工工藝對于材質(zhì)會產(chǎn)生腐蝕等情況，因此需要考慮足夠的腐蝕裕量，在控制成本的基礎(chǔ)上選擇高質(zhì)量材質(zhì)。當(dāng)前管道選擇的材質(zhì)主要是不銹鋼、碳鋼管。不銹鋼施工難度比較低，成本高，在很多領(lǐng)域應(yīng)用價值都比較高，制作比較簡單，且無需考慮腐蝕裕量。而碳鋼管綜合性能比較強(qiáng)，使用溫度范圍廣，價格便宜。所以不銹鋼總體性能優(yōu)于碳鋼，但投入成本高，需根據(jù)具體情況分析使用材質(zhì)。

2.3 優(yōu)化配管工作

石油化工工藝裝置蒸汽管道設(shè)計中配管設(shè)計工作尤為關(guān)鍵：首先，石油化工工藝裝置蒸汽管道配管的配件選擇中，要選擇性價比高的螺栓、螺母、墊片、墊圈和耐高溫閥門，這樣在生產(chǎn)中才能避免壓力、溫度過高及水錘而導(dǎo)致意外事故發(fā)生。其次，蒸汽管道盡量不將其放置在管溝和埋地，一般是設(shè)計在管廊上面或單獨(dú)支撐。再次，管道連接設(shè)計要控制與設(shè)備的距離，一般需要保證高危設(shè)備遠(yuǎn)離操作人員。當(dāng)前需要引進(jìn)先進(jìn)的信息化設(shè)備進(jìn)行管理，尤其是能夠自動運(yùn)行，出現(xiàn)危險等情況能夠及時響起警報，這樣可以保證工藝運(yùn)行的安全性，避免由于人為疏忽等因素導(dǎo)致整體運(yùn)行受到影響。石油化工工藝裝置蒸汽管道配管相關(guān)的設(shè)備需要盡量離遠(yuǎn)，避免由于管道因素危害設(shè)備運(yùn)行。最后，使用計算機(jī)模擬安裝和運(yùn)行。石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計后若是條件允許應(yīng)該進(jìn)行運(yùn)行分析，采用計算機(jī)模擬方式能夠了解管道設(shè)計可能發(fā)生的問題進(jìn)行預(yù)測和分析，制定更符合實(shí)際運(yùn)行要求的管道。若是在管道安裝后發(fā)現(xiàn)工藝流程運(yùn)行受到影響則需要整體返工，而進(jìn)行模擬運(yùn)行能夠保證設(shè)計方案的合理性，保證安裝和運(yùn)行順利實(shí)施，更符合管道設(shè)計的要求。

3 結(jié)論

石油企業(yè)發(fā)展中蒸汽是重要的熱源，而管道設(shè)計直接影響蒸汽的流向，這就需要結(jié)合工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行管道設(shè)計。石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計要考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境，對操作人員的影響等因素，并且在設(shè)計中要結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計需要節(jié)約資源，保證石油化工企業(yè)的財務(wù)效益；石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計要選擇合適的管道材質(zhì)及保溫材料，并且要優(yōu)化圖紙設(shè)計工作，優(yōu)化配管管理工作，從合理性和科學(xué)性的角度進(jìn)行管道安裝和設(shè)計，這樣能夠得到更符合實(shí)際要求的管道，保證石油化工工藝裝置的安全性。