化工装置设备及管道防冻设计要点探究

俞晶露大庆油田有限责任公司化工集团轻烃分馏分公司

化工装置设备及管道防冻设计要点探究

俞晶露
大庆油田有限责任公司化工集团轻烃分馏分公司

摘要：由于气候的影响，我国北方化工装置中必须将防冻技术作为工作的要点，避免在温度过低的环境中，造成管道和装置中出现冷凝冻结的现象。一旦出现了冻结的现象，不仅会在膨胀的过程中对管道和设备造成损害，还会停车车间的运作，通过维修和检测等排出事故的发生，为企业带来了严重的经济损失。那么在防冻技术的设施中，要通过装置的优化布置、管道的设计和旁路管线的设计等提高装置的防冻水平，并对放空导淋管道、蒸汽管道和循环水管道等加强防冻处理。

关键词：化工装置；设备及管道；防冻设计；设计要点

化工在我国具有重要的工业应用前景，通过近几年来对化工专业人才的培养、工业技术的改造和工艺设备的优化等，不断提高了我国化工工业建设水平，促进了我国综合国力的提升，并且在我们的日常生活中随处可见哪些化工成品，方便了社会生活。但是在化工装置设备和管道的使用中，常由于防冻技术没有落实或落实不到位，导致了停车事故的发生，造成了严重的经济损失，特别在我国北方地区尤为明显，下面就具体问题进行了分析。

一、设备布置

在化工装置设备的防冻技术中，要重点进行管道的防冻设计。对设备优化布置，提高防冻技术在管道中的应用效果。避免由于防冻效果不好造成了设备整修、疏通和维修处理，提高化工设备在北方的生产效率。

1、利用框架封闭布置

在化工装置设备中，应优化框架的结构空间，通过在泵和转动装置中集中封闭装置，不仅可以提高防冻的效果，还有利于工艺介质的收集，并进行其他工艺的使用，但是根据具体介质的不同，具有不同的框架封闭布置措施。

（1）工艺介质为易燃易爆的气体时，分为两种封闭布置结构。当工业介质的密度较小，轻于空气质量时，可在泵房被实施开水沟处理，并将污水的连接处于开水沟相连，那么轻质的工业介质就会被收集到废水中，还可以冲洗污水使用。并且在泵房内进行开水沟的设计可以提供一层保温层，在封闭的系统中具有保温的作用。但是，当工艺介质的密度比空气大时，就不利于开水沟的设计，应利用密度大的气体在地层流动的特点，在泵房内随着坡度的自然设计坡向一侧，并在最低点连接地漏，采用水封的工艺提高密闭性控制，通过地漏的形式与泵房内的污水环境相连。

（2）工艺介质为易燃易爆的液体时，在泵房内既不能进行开沟的工艺操作，也不能通过地漏的形式搭建连接系统。此种设备的布置比较复杂，首先要根据介质易燃易爆的特点进行防火处理，避免爆炸事故的发生，通过单独布置增加围堰的形式，将介质引流到泵房内，并适时监控与安全联锁工艺，确保冷却管与泵房的安全衔接。

以上两种装置布置方式都将冷却水引入了泵房内，虽然根据介质的特性连接的方式不同，但是在一定程度上都提高了设备的防冻效果，降低了防冻技术应用中施工的难度。

2、利用管廊封闭布置

对于露天布置的设备，可利用装置管廊或全厂管廊下方的空间将泵及转动设备集中封闭布置。

3、半封闭布置

框架中的设备防冻，可采用半封闭的设备布置方式（将冬季的主导风向侧封闭），从而实现半封闭布置的防冻设计。

4、蒸汽冷凝液回收系统的布置蒸汽冷凝液回收系统应布置在尽可能低的地方，便于蒸汽冷凝液的回收与利用。

二、管道布置

1、蒸汽及冷凝液管道的防冻设计要点

（1）蒸汽冷凝液回收总管宜坡向冷凝液回收设备，管道设计尽量减少“液袋”的出现。

（2）冷凝液回收总管高度的设计应充分考虑疏水器的“背压率”问题是否能够满足要求。

（3）疏水器组不宜设旁路。

（4）疏水器组应设置可检测疏水器是否工作的检测阀（布置在疏水阀的下游）。

（5）疏水器及其前后切断阀宜采用法兰连接面形式。

2、放空与导淋管道的防冻设计要点

经过对北方的化工装置的使用现状分析，在蒸汽管的适应中，长在放空和导淋管道中出现冻结的现象，造成了停车检修的现象。因此，在防冻技术应用中，应注意防空和导淋管道的防冻设计。经过分析表明，蒸汽在传输过程中，由于保温措施做得不到位，会发生蒸汽冷凝加速的现象，导淋管道设计过长时就会由于外界温度的影响，导致尾端的蒸汽凝结的发生，进而造成了堵塞。针对不同的阀门连接可以采取不同的措施，在切断阀时要控制导管的距离在100毫米以内，若是承插焊阀应控制在50毫米以内，若是法兰阀门，应通过配对法兰的对焊法进行导管的连接，保证两者之间的具有控制在最小的范围内，避免凝结现象的发生。进而完成了防冻的设计使用。

3、循环冷却水的防冻设计要点

（1）循环冷却水总管的防冻措施一般采用在上水管和回水管的末端设连通管的形式，连通管距总管末端（盲板）最近。连通管自身的防冻可用伴热管来解决，或用微开阀门的方式，保持管道内小流量常流水以达到防冻的目的。

（2）循环冷却水总管在无法加连通管的部位，可利用支管靠近总管末端（盲板）连接，尽量消除死角，防止管道端部冻结。

4、设备的维护和检修

在常规的设计中，工艺专业的PID是无法查到此类要求的，管道布置专业一般也不会针对此问题进行针对性的设计，针对此类情况，可采用以下措施去解决。

（1）在需要检修的设备人孔旁设置蒸汽总管，预留出阀门和快装接头。

（2）同时需要设置冷凝液收集管（单独系统），预留出阀门和快装接头。

（3）根据设备的需要和人孔的大小，设计临时加热器。

（4）一定数量的蒸汽软管（与临时加热器和快装接头配套）。

当设备进行维护时，将临时加热器放入设备人孔内，用软管与蒸汽总管和冷凝液收集管相连接，随用随连，很方便。由于设备的冬季维护与设备的内部结构有关，不同设备采用不同的防冻方法，安全有效就行。

结语

在化工设备中，长由于化学工艺流程的不同、工业介质的性质不同等，造成了管道的设计与结构的差异性，但是在防冻设计的应用中，都有某一类的应用规律，设计人员应当参照具体的工艺流程，对以往的防冻技术进行优化，总结不同防冻技术中的应用原理，将防冻技术与装置布置、管道布置和操作检修灯结合起来，提高防冻的水平。在未来的化工生产中，还会在现今的科技和工艺的推动下变革，必须要总结防冻经验，与时俱进，开拓新的技术，促进化工企业安全高效的生产。

参考文献：

[1]段中华,张洪伟.化工装置设备及管道防冻设计要点分析[J].化工设计,2014（08）.

[2]王轲.我国北方地区化工装置管道防冻设计分析[J].花化肥设计,2016（03）.