石油化工管道设计要点解析

董阳阳

洛阳石化工程设计有限公司

石油化工管道设计要点解析

董阳阳

洛阳石化工程设计有限公司

石油属于易燃易爆物品，所以在对石油化工装置工艺管道进行设计的时候一定要密切注意这一点。所以在对石油化工装置工艺管道设计的时候一定要考虑石油管道的安全与合理。石油企业为了使石油工艺管道能够最大情况下利用空间，所以常常将石油工艺管道摆放的比较密集，所以这就对工艺管道的合理排布提出来严格的要求，稍有不慎就有可能导致石油装置工艺管道停止运行，使企业产生不必要的损失。基于此，本文将着重分析探讨石油化工管道设计要点，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

石油化工；管道；设计

1 、石油化工管道设计要求

1.1 工艺流线安全

对石油化工装置工艺管道进行设计时，在确保其功能完善的前提下，还需要兼顾成本原则，以满足生产运行需求，具有较高的适用性与实用性。同时，因为石油化工生产的特殊性，设计时还应提高对安全性的重视，尽量选择危险性小的物质材料，结合实际生产需求，保证原材料选择的合理性，降低外界各项因素的影响，提高整个管道系统设计有效性。

1.2 工艺过程安全

为保证工艺过程安全性，在选择原材料时，应对材料物理特性进行分析，根据生产工艺运行特点，对管道采取一系列安全防护措施，保证所选原材料的合理性与适用性。同时还应在管道系统中设置报警装置，尤其是对于经常发生故障的管段，提高其容错性，可以在故障发生时及时向管理人员报警，并采取措施处理，将故障范围控制在允许范围内，减少安全事故的发生。

1.3 工艺组织优化

因为石油化工装置工艺管道系统复杂度高，涉及到的内容众多，如果施工组织协调不到位，各部门间无法正常沟通，会降低设计过程中各部分人员间的配合有效性和及时性，很容易出现失误，而降低最终设计效果。因此，需要加强工艺管道设计组织优化，吸取成功经验，制定科学合理的组织设计方案，来提高系统设计效率。同时也可以应用计算机模拟技术，通过三维模拟来进行工艺管道设计，便于对存在的问题进行调整，提高工艺设计效果。

2 、石油化工管道设计要点

2.1 塔和容器的管道设计

对于石油化工装置中的容器、塔的管道设计，重点应注意其相关的介质形态及其工艺原理。例如，对其介质形态的分析、气液两相流的布置时，把调节阀安置在能够接受介质的容器这一边，这样不仅能够减少管道内部的压力，还能有效地减少化工装置使用过程中管道的振动。从工艺原理上看，在汽堤塔和分馏塔之间设置一组靠近汽堤塔的调节阀组，而回馏罐和分馏塔之间设置一个在回馏罐上部的调节阀，分馏塔内部的塔顶压力采用无袋形且线路短的热旁路来控制，以便于液柱在调节阀之前达到管道设计规范的标准。

2.2 阀门的管道布置

在石油化工装置的工艺管道设计时，阀门管道的设计可以将自动感应、智能控制技术运用进去，采用采样点(采样必须要有代表性，即在管道敷设条件最恶劣、最复杂的线路段进行管道使用材料、铺陈方案的选择，然后以此为代表，进行小差别地铺设其他线路)等方式，最后用蒸汽吹扫的方式进行管道清理。这样不仅能够在单个的分支管出现泄漏现象时及时关闭，还不影响蒸汽总管和其他分支管的正常运行。

2.3 泵的管道布置设计

选择合适的泵管方案，降低因热膨胀作用对泵嘴造成的应力及力矩的增肌。进一步降低泵出人口管道的距离，但要注意满足管道的柔性要求。为了便于对泵进行检查和维护，要在离心泵侧面留下维修位置，在复泵的预留位置便于拆卸和检修活塞和拉杆，而立式泵的维修位置则在泵体上部。如果泵吸存有变径，借助顶平大小头，降低避免泵嘴集气的腐蚀影响，同时要设置3DN直管段在吸人口前，以降低其对泵中叶轮的损伤。为了降低泵嘴的应力及力矩大小，要根据实际情况在泵口处构建承重架和导向架。

2.4 冷换装置管线设计

因冷换设备对工艺有特殊要求，所以在进行其相关的管线设计时要根据要求进行，充分考虑下述几方面：作业环境、设备的维修养护、热应力检查和设备的实用性。在冷换装置中冷水进口设置在下方，上方为出口，这样就可以避免设备出现故障后，冷凝水被迅速排空。为了便于检修设备，相邻构建间要预留距离，通常是在冷换设备的管线、阀门法兰及封头盖法兰位置，其距离约为310～。为了满足热应力要求，要充分考虑管箱端部的设置。还要重视管道和管架设计，设计的好坏决定了管道使用性的高低，要尽可能的优化设计方案，避免问题的出现。

2.5 管道支架设计要点

1)管道支架位置设置要求。首先对于管道垂直位移来说，管道无垂直位移位置应当设置刚性支架。管道垂直位移较小时则考虑使用可变吊架或弹簧吊架，而垂直位移较大时使用恒力吊架。其次基于固定点的线性位移和角位移考虑，固定点外无线性位移和角位移应采用固定支架，当某一点有角位移无横向位移时使用限位支架，而某一点有横向位移无角位移时设置导向支架。2)保证管道支吊架数量合理性。一般来说，管道支吊架实际数量应重点参考管道应力分布状态，这样才能保证管道安全运行。基于管道一次应力以及挠度设计标准，支吊架数量应当增加可降低受力，但出于消除二次应力的目的则需减少支吊架数量。3)管道支吊架安装位置设计注意事项：对于管道和装置连接位置来说，管道两端的支吊架应和设备管嘴保持合适距离，这样可以有效降低支吊架的受力和弯矩；如果管道阀门或设备荷载出现集中情况时，支吊架应设置在荷载集中程度最高的位置；支吊架设置位置应尽可能远离后期维护经常拆卸、维修以及清扫部位；对于垂直管段来说，其上部以及下部合适位置应设置承重支吊架，尤其对于垂直管段长度过长情况时，设计人员需考虑在垂直管段中间设置导向架。

总而言之，工业的发展带动着我国经济的发展，而工业的发展却是和石油密切相关的，所以石油资源对我国经济的影响还是十分巨大的。近几年，我国对石油资源的需求越来越大，同时也对石油化工装置工艺管道的设计与研究提出了更高的技术要求。因为石油化工装置工艺管道的设计是否合理关乎到石油运输的安全问题。

[1]雷霆.浅谈石油化工装置工艺管道设计[J].山东工业技术，2015，17：36-37.

[2]孙秀敏，张敏.石油化工装置设计与安全[J].甘肃科技，2009，25 (3)：38-41.