發布時間：2009-5-26
關鍵詞：石油化工裝置；管道工藝；元件間介質傳遞中圖分類號：te682文獻標識碼：a文章編號：1674-1145（2009）14-0143-02
管道設計在化工廠布置中成為主體專業，設計的依據即p＆id，其內容大致相同。如何在相同的依據前提下設計出安全合理的布置，除了掌握和運用好設計的規範性、常識性的知識外，還必須充分了解工藝意圖，滿足工藝生產要求。現分別從管道設計中常見又易被忽視的工藝方面包括安全方面進行**。
一、管道設計工藝問題
本節將主要從管道設計中常見而又容易被忽視的幾個方面進行**。（一）管道材料和分級
當高壓系統與低壓系統相連線時，兩個系統的壓力-溫度等級不同，其分界點應按低壓（低溫）側閥門關閉時考慮管路等級劃分的界線，在一般詳細設計的p＆id中已標明劃分的界線，但為確保管線器材材質可靠性，可將具體的安裝方式分為以下三種情況。
1．壓力等級相同，材質不同。特別說明：法蘭及墊片可採用低材質，螺栓及閥門要採用高材質。
2．材質相同，壓力等級不同。特別說明：法蘭、墊片、螺栓及閥門可都採用高壓材質。
3．壓力等級和材質均不相同。特別說明：法蘭及墊片採用材質為a的高壓等級，螺栓及閥門採用材質為b的高壓等級。
（二）管道及閥門的布置
1．蒸汽吹掃管線。蒸汽吹掃管線是化工裝置中普遍存在的管線，為便於及時發現和判斷洩漏，不同的工藝管線應分別連線蒸汽吹掃線。採用這種安裝方式的優點是：
當某條分支管洩漏時，可以僅將此條分支管上的切斷閥關閉，則不會影響其他分支管及蒸汽總管的執行。2．取樣點的設定。取樣點設定應滿足工藝的要求，應設在主管上，且在分支前。
不得在死角處取樣。要確保採出的樣品具有代表性，更不應該在水平管的底部，防止鐵鏽或其他異物堵塞取樣閥。詳見示意圖1。
（三）塔和容器的管線設計1．依據工藝原理合理布置。
（1）分餾塔與汽提塔之間的管線布置。通常分餾塔到汽提塔有調節閥組，調節閥組應靠近汽提塔安裝，以保證調節閥前有足夠離的液柱。
圖1取樣點設定示意圖
（2）分餾塔與回餾罐之間的管線布置。當分餾塔的塔頂壓力用熱旁路控制時，熱旁路應盡量短且不得出現袋形，調節閥應設在回流罐的上部。如圖2所示：圖2
2．介質相態的特殊要求
汽液兩相流的管道布置時，管道上的調節閥應盡量靠近接收介質的容器布置，減少管道壓降，避免管道震動。如圖3所示。由此可見，管線不可隨意布放。關注工藝圖是十分重要的。圖3
（四）幫浦的管線設計
1．幫浦入口偏心異徑管的使用。幫浦吸入管道設計是確保幫浦經常處於正常工作狀態的關鍵。當幫浦入口管系統有變徑時，要採用偏心大小頭以防變徑處氣體積聚，偏心異徑管的安裝方式如下：
一般採用項平安裝，當異徑管與向上彎的彎頭直連的情況下可以採用底平安裝，這種安裝方式可以省去低點排液。
2．幫浦入口管線的設計。布置幫浦的入口管線時要考慮到幾個方面的因素：
（1）幫浦的入口管支架的設定。如幫浦的進口在一側，則幫浦的入口管支架應是可調式，且入口管及閥門位置在幫浦的側前方。
（2）氣阻。進幫浦管線不得有氣阻，這一點很容易被忽視，某些布置雖符合工藝流程圖，但在區域性會產生氣阻現象，從而嚴重影響幫浦的執行。
（3）管道柔性。幫浦是迴轉機械，管道推力作用在管嘴上會使轉軸的定位偏移，因此管道設計要保證幫浦嘴受力在允許數值內。塔底進幫浦的高溫管線尤其需要考慮熱補償。（五）冷換裝置的管線設計
1．逆流換熱。冷換裝置冷水走管程由下部進入，上部排出。這樣供水發生故障時，換熱器內有存水，不致排空。
如作為加熱器時用蒸汽加熱，蒸汽從上部引入，凝結水由下部排出。2．安裝淨距。為了方便檢修，換熱器進出口管線及閥門法蘭，均應與裝置封頭蓋法蘭保持一定距離，為方便拆卸螺栓淨距一般為300mm。
3．熱應力。換熱器的固定點一般是在管箱端，凡連線封頭端管嘴的管道必須考慮因換熱器熱脹而位移的影響。重沸器返回線各段管線長度的分配要恰當，可以防止裝置管嘴受力過大。
（六）儀表元件的布置
裝置上的儀表管口開口方位除了工藝特殊要求外，還要考慮到測量的準確，及方便控制，例如容器上的壓力表與安全閥易放在同一側。
還有一點容易被忽略，在管徑≥dn100的配管彎頭上裝設溫度計時，順介質流向插入和逆介質流向插入是有差異的。顯然，逆介質流向插入是合理的。（七）管架設計
1．減少彈簧架。彈簧架比普通架**要貴，且彈簧在長期工作狀態下還有失效的問題，因此彈簧架不如鋼性架耐用可靠，管架設計應力求少用彈簧支架。
2．沿塔敷設的管線。沿塔敷設的管線，一般只設乙個承重支架，支架頂距塔頂封頭焊縫線（或第一塊塔盤支撐圈樑處）為150mm，如乙個承重支架荷重過大時，可設第二個承重支架，這時，第二個承重支架應該設彈簧吊架，其餘每隔一定間距設導向支架。提示：
h值應不大於規定值，最下部的導向支架距水平管的距離不小於1／3h，塔回流線與塔壁的溫差較大時，所產生的相對伸長量也大。在水平管段上的第乙個支架有垂直位移，應設彈簧支架，如果l較長，足夠吸收相對伸長量時，可設導向管卡。
3．設計中的安全問題。石油化工裝置多以石油、天然氣及其產品為原料進行加工處理，以得到社會所需各種產品。裝置的原料和產品多屬可燃、易爆、有毒物質，裝置必然存在著潛在的火災、**和中毒危險。
這不只是由於石油化工裝置較其他設施有過程複雜、條件苛刻、制約因素多、裝置集中等特點，還有社會的、經濟的、管理的原因[3]。
管道器材防護失效造成洩漏的原因，不外乎機械破壞、腐蝕和密封失效[4]，這正是管道設計安全的要害。了解並處理好這些問題是管道安全設計者的責任。具體可以從材料選擇安全、工程設計安全、工藝路線的安全選擇幾個方面加以控制。
二、結論
綜上所述，要完成乙個安全合理的工程設計，是要求工程設計人員具備科學的設計理念，在充分理解和掌握規範性、常識性的原則前提下，吃透其工藝意圖和生產要求，具體情況具體分析，結合以往的工作經驗，有針對性地對待某些特殊情況，善於總結，開拓思路，完善和提高設計水平。參考文獻
[1]李鈺，李懋星.石油化工生產裝置工藝外管架的設計[j].化學裝置與管道，2008，（3）．[2]李曉濱，謝曉宇，張曉安．石油化工廠區工藝外管道的設定[j]．河南化工，2005，（22）．[3]陳讓曲，張愛顯，張煌．石油化工裝置管道設計安全[j]．煉油技術與工程，2004，34(2)．作者簡介：
劉斌章（1970-），男，南京金凌石化工程設計****工程師，研究方向：石油化工工藝及管道安裝設計。
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