石油化工装置中工艺管道的伴热设计分析

刘必强

（新疆华澳能源化工股份有限公司,新疆 克拉玛依 834000）

石油是人们生产生活中的一项重要能源，在人们的日常生活中扮演着重要的角色，但石油作为一种不可再生的能源，因而在设置工艺管道时要考虑到如何减少能源的消耗的问题，伴热设计就是其中的一种方法。在生产的各环节中为了减少设备和管道在运行的过程中吸收或散发热量，因而隔热相当重要，随之产生的绝热工程也逐步在化工装置中得到了广泛的应用。工艺管道通常采用的伴热设计是：内伴热管伴热、外伴热管伴热、夹套伴热以及电伴热。接下来先对工艺管道的伴管以及夹套管伴热进行分析。

1 应采用管道伴热方式的工艺管道及其选用原则

明确哪些工艺管道适用于伴管或夹管伴热的方式有着重要的意义，因为将不适用的伴热方式盲目地应用于工艺管道中，不根据具体情况很可能造成偏差，达不到伴热管道的效果甚至造成一些危害。而具体选用中，也应把握不同情况中的选用原则，选择合适的管道伴热方式。

1.1 应采用管道伴热方式的工艺管道

在石油化工装置中工艺管道的伴热设计应采用伴管或夹管的方式，为了及时弥补管内介质的消耗，要及时从外部进行补充以维持输送过程中介质温度的管道。也适用于气体管道中，因为在热量消耗的过程中可能产生凝液，最后影响管道的正常工作或造成腐蚀。在一些情况中，输送介质的压力会急剧下降，温度迅速减低甚至冻结管道造成堵塞，而另一种情况下的温度下降是由于输送过程中切换操作或间接性停止输送造成的，在这种情况下也极有可能造成管道的凝结。在介质的整个输送中，还有可能会因为热量的损耗造成结晶影响管道的流通，也有可能输送介质在环境温度的作用下很容易就造成凝固。

1.2 伴管伴热中应注意的选用原则

一般伴管伴热在选用时，凝固点的管道温度要高于或接近于输送过程中介质的终端温度或者环境的温度时要使用伴管伴热。在一些需要伴热的气体管道中，环境温度低于输送介质的露点时，或一些适合热水伴管伴热的管道，其中的介质温度不高，一般低于其所能达到的凝固点的管道，或以40℃为临界点，液体状的介质凝固点低于这个临界点的以及气体介质的露点较之环境温度较高的但又低于临界点温度的管道。

2 常见的工艺管道伴热介质及蒸汽伴管的设计事项

选择正确的介质能有效地发挥工艺管道的伴热作用，降低输送过程中能源的消耗。蒸汽伴管作为石油化工装置中工艺管道的伴热设计中常用的伴热方式，应在使用的过程中注意具体的蒸汽伴管设计事项。

2.1 常见的工艺管道伴热介质

常见的工艺管道伴热介质主要有两种：一种是热水，另一种是蒸汽，但这两种使用的温度有所不同。在使用热水这种介质时，温度一般较低或在不能使用高温伴热介质的情况下，将热水当做一种热源；在使用蒸汽作为介质时，管内输送介质的温度应小于150℃的伴热环境下，注意在选择介质时应根据具体的温度操作要求进行选择。

2.2 蒸汽伴管的设计事项

蒸汽伴管在使用过程中要注意具体的伴热及保温的适用范围，具体适用于管道或设备中介质凝固点及粘度较大的情况；也适用于整体温度较高的情况，不论是工艺的介质还是设备或管道区域内防爆等级高时，在腐蚀性或热敏性强度大的介质中也同样适用。而蒸汽伴管不同于其他的伴管方式，使用的是一种特定的饱和蒸汽来加热，以50℃为临界点，输送介质的凝固点高于或低于这个凝固点时，所采用的蒸汽伴管保温也有异。

在具体的蒸汽伴管的设计事项中，首先要选择合适的管道伴热管的管径以及配备相应的管道伴热管数，在一般情况下，采用的是普通管径的伴热管，但在一些情况中也会使用较大伴热管的管径。在确定伴热管管数时要根据具体的输送介质以及管道的直径来确定，还要根据具体的工程规划要求，依据具体的绝热保温等级和相关的数据进行确定。其次，要对伴热管的补偿要求进行了解，在一些不能进行自然补偿中要在一定距离内增加补偿器，一般使用的是U型或螺旋长绕型；在转弯处的自然补偿中要作伴管固定点，保护伴管的保温结构；而伴管的固定点最好使用扎带进行捆绑固定，其中还应加入隔离垫。

3 伴管设计时应注意的问题

半管设计中要注意的问题比较多，在引出伴管蒸汽时应从顶部入手，还得在接近引出的位置上设置切断阀并保持在水平的管道上，而伴管蒸汽的引入也应从高处开始，减少U型路线的经过，减少气阻及液阻的产生，最后让凝结水从低处排除；在疏水阀的安置上应注意独立在每根管上安装不能与其它伴管合用，回收后的凝结水应集中进行排放；在输送介质的过程中为防止蒸汽进入凝结水管中，导致系统的背压升高，最终扰乱了凝结水系统的工作，因而旁路阀不应安装在疏水阀组中；在伴管敷设上，被伴管进行水平敷设时要将伴管放置在被伴管的下方或两侧，而在被伴管垂直敷设时，依据伴管的数量要围绕被伴管作均匀地敷设，伴管敷设应顺着自身的外形，但尽量减少U型的敷设；在主管与支管的伴热不统一时，主管伴热而支管没有伴热时要将支管的第一个切断阀进行伴热；伴管的连接处应用焊接的方式，顺着外形到被伴管的一些位置时要注意使用法兰或活接头的方式连接。

石油化工装置中工艺管道的伴热设计涉及到诸多问题，其中主要要了解工艺管道伴热设计的主要方式，以及各方式中的注意要点，在具体的操作设计上要调节各方面的因素以保证管道伴热设计的效果。在当前石油化工行业高速发展的情况下仍应注意能源的节约，利用工艺管道的伴热设计降低介质输送过程中的消耗，提高石油化工行业的经济效益。

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