浅谈石油化工工艺装置的蒸汽管道设置

侯贵军

(东洋工程(上海)有限公司,上海 200122)

浅谈石油化工工艺装置的蒸汽管道设置

侯贵军

(东洋工程(上海)有限公司,上海 200122)

文章以1000kt/a乙烯装置为例,简明、清晰地论述了石油化工工艺装置管廊上蒸汽管道的设计思路;并对蒸汽管道排液装置、蒸汽支管、蒸汽凝液管道的设置进行了具体探讨与论述。

石油化工工艺装置 蒸汽管道 排液装置 蒸汽支管 凝液管道

石油化工工艺装置与技术随着社会经济和石油化工产业的飞速发展取得了较大的进步。蒸汽管道是石油化工装置中的重要公用工程管道,对石化装置的运行与性能尤为重要。蒸汽管道具有高温和汽液两相流等特点,在对蒸汽管道与蒸汽凝液管道进行配管设计时,不仅要考虑经济性、合理性、整洁性、美观性,还要充分考虑蒸汽管道的设计要求,设计中,必须满足蒸汽管道的应力计算和蒸汽管架的设计要求。通过对这些因素的充分考虑,才能提高蒸汽管道配管设计的合理性,确保石油化工装置的安全可靠运行。

1 管廊上蒸汽管道的设计思路

在管廊上蒸汽管道的设计中,应当综合考虑各方面的影响性因素。本文以1000kt/a乙烯装置为例,简明、清晰地论述管廊上蒸汽管道的设计思路。

1000kt/a乙烯装置由五根管廊组成,五根管廊分为三横和两纵两种设置方式。三横管廊设置分为四层,分别为EL+5.500管廊、EL+8.500管廊、EL+ll.500管廊与EL+l4.500管廊;两根纵管廊同样设置为四层,分别为EL+7.000管廊、EL+l0.000管廊、EL+l3．000管廊与ELl6.000管廊。按照管廊配管设计的相关规定,该乙烯装置管廊的1层与管廊的2层应当布置工艺物料管道,管廊的3层应当布置公用工程管道,管廊的4层应当布置火炬管道以及电气和仪表电缆槽板。该乙烯装置中的蒸汽管道属于公用工程管道,应当设置在纵横管廊的第3层。

1000kt/a石油化工工艺装置主要包括13兆帕的超高压蒸汽、4兆帕的高压蒸汽、1.6兆帕的中压蒸汽以及0.4兆帕的低压蒸汽4种压力等级的蒸汽。本节将分别对上述四种蒸汽管道的布置原则、设计思路与要求进行详细的阐述。

首先,13兆帕的超高压蒸汽、4兆帕的高压蒸汽、1.6兆帕的中压蒸汽以及0.4兆帕的低压蒸汽这四条蒸汽管道布置时,应当尽量靠近管廊的一侧,进行应力分析计算之后,可设置“Π”型补偿器对管道的热膨胀进行有效的吸收。在设置“Π”型补偿器时,尽可能成组式设置,若管径较大或温度较高,需要较大补偿量时,将管道布置在管廊的外侧,若管径较小或温度不高,无需较大补偿量时,将管道布置在管廊的内侧。

其次,在多层管廊的管道布置中,应当将蒸汽管道布置在比较上层的位置,例如可以布置在第3层。对于只能布置在下层的蒸汽管道,应当将其布置在管廊的外侧,不能靠近液化烃管道、低温管道。保温后,管道之间的距离至少为500毫米,最好是将这些管道隔开布置。如果蒸汽管道与公用工程管道必须布置在同一层,那么,保温后管道的间距至少为50毫米,还应当考虑蒸汽管道的横向热位移。

电气与仪表电缆槽板通常是布置在蒸汽管道的同层或上层,大多情况下布置在第4层。如布置在同层,保温后的距离应在200毫米及以上;对于公用工程管道,最好是将其隔开布置;如果将公用工程管道布置在蒸汽管道的上层,保温后管道的距离至少在500毫米及以上。

2 管廊上蒸汽管道排液装置的设置

通常来讲,蒸汽管道除高温蒸汽外,很少甚至几乎不产生液体,然而在开车及暖管阶段,蒸汽管道会产生大量的凝液,因此,应当在管廊上蒸汽管道的低点处加设排液装置和经常疏水设施,将凝液排出。蒸汽主管进入到装置界区的切断阀上游,应加设排液设施或经常疏水设施,方便阀门开启。在蒸汽管道减压阀、调节阀前,必须设置排液装置和经常疏水设施。

3 蒸汽支管的设置

蒸汽支管必须从主管的顶部引出,如果必须在蒸汽支管上设置切断阀,那么应当将切断阀设置在靠近蒸汽主管的水平管段上,且操作方便。严禁从灭火用途蒸汽管道、消防用途蒸汽管道包括吹扫用途蒸汽管道上引出支管;严禁从蒸汽管道的再沸器以及“Π”形补偿器上引出支管。从主管的顶部接出的蒸汽支管应当采用二阀组或三阀组,以便随时检验蒸汽管道的泄漏情况。

蒸汽支管的低点需要设置排液装置,或经常疏水设施,最佳位置如下:(1)在蒸汽支管的最低点设置排液装置,或设置经常疏水设施;(2)在蒸汽支管减压阀和调节阀之前设置排液装置,或设置经常疏水设施;(3)在蒸汽分水器以及蒸汽加热设备的最低点设置排液装置,或设置经常疏水设施;(4)在经常处于热备用状态的设备进汽管切断阀之前的最低点设置排液装置,或设置经常疏水设施;(5)在蒸汽透平机、蒸汽泵以及换热器的蒸汽进汽管入口切断阀前的最低点设置排液装置,或设置经常疏水设施。

4 蒸汽凝液管道的设置

通常而言,蒸汽凝液管道和蒸汽管道都是布置在管廊同一层的。如果蒸汽凝液管道上需要设置“Π”形补偿器,“Π”形补偿器应当水平设置,或将立管设计成倾斜段,以避免水锤的影响。在布置蒸汽凝液管时,应当对凝液进行分别回收,将超高压蒸汽、高压蒸汽、中压蒸汽、低压蒸汽等不同的疏水阀流出的凝液应分别接到相对应的凝液回收管中,不能出现混接。如支管直径≥50毫米,应当顺着介质流向的45°将蒸汽支管倾斜接在蒸汽凝液回收总管的顶部;如支管直径＜50毫米,可以将蒸汽支管垂直接在蒸汽凝液回收总管的顶部。

5 结语

综上,管廊上蒸汽管道的设计思路,超高压、高压、中压蒸汽以及低压蒸汽这四条蒸汽管道的布置应当尽量靠近管廊的一侧,在多层管廊的管道布置中,应当将蒸汽管道布置在比较上层的位置,对于只能布置在下层的蒸汽管道,应当将其布置在管廊的外侧,电气与仪表电缆槽板通常是布置在蒸汽管道的同层或上层。蒸汽管道在开车或暖管阶段,很容易产生大量的凝液,必须要设置凝液设施,还应当在蒸汽管道的低点处加设排液装置和经常疏水设施。蒸汽支管必须从主管的顶部引出。

一言以蔽之,石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计具有高复杂性特点,必须对各种影响性因素进行全面而综合的分析,分析这些因素对石油化工工艺装置管道运行的影响。在具体的设计中,我们应当从实际出发、利用不同压力蒸汽的特性,充分发挥设计者的主观能动性与创造性,提高石油化工工艺装置的科学性与合理性。

[1] 王云龙.谈石油化工工艺中蒸汽管道配管的设计[J].中国石油和化工标准与质量,2012(16).

[2] 梁颖,张冰.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].中国石油和化工标准与质量,2012(04).

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