石油化工装置工艺管道设计的合理性探讨

曹山辉　王博　史川

[摘要]近年来，随着我国社会经济的飞速发展，石油化工产业得到不断发展，石油化工装置的规模也不断扩大。化工装置的管道设计直接关系到设备的正常运转以及工作人员的人身安全，就必须对其进行合理设计。由于石油化工装置管道的设计要求较为苛刻，同时受到多种因素的共同制约，若设计不当，势必造成严重安全事故。

[关键词]石油化工 管道设计

管道是石油化工装置的“血管”，其重要性不言而喻。管道工程作为石油化工装置的重要组成部分，在石油化工中具有重要作用。管道不仅将各类设备以及系统设施连接起来，形成一个完整的整体，而且还是运输各种流体的保障，起到保护资源以及保护环境的作用。尤其是对化工装置中的易腐蚀、易爆以及有毒的物质起着重要作用。长期以来，石油化工装置中由于管道阀门泄露所引起的爆炸、中毒事故时常发生，不仅损害了工作人员生命，而且还造成了资源的巨大浪费。追究这些事故发生的原因，大多是由机器腐蚀、管道设计不合理造成的，鉴于此种问题，必须对石油化工装置管道进行合理设计。

一、石油化工装置工艺管道设计中应注意的问题

石油化工装置管道在设计时应注意的相关问题：首先，设计安全合理的工艺路线。管道工艺路线的设置在整个石油化工装置工艺中占着重中之重的地位，工艺路线的好坏直接关系着后期工艺的施工，因此应将工艺路线的安全设计放在首位。使用一些危险性较小的物质材料：在设计时应尽量减少危害化工装置的危险介质，进而减少事故的发生：使工艺设计的流程尽量简单化，避免复杂性操作，在设计阶段采用一些辅助材料来降低工艺过程中的苛刻条件。

其次，设计安全的工艺过程。工艺过程的安全性直接关系到石油化工装置的整体质量。在管道设计的过程中，应充分考虑到使用材料的易燃以及易爆性，同时应做好防火以及防爆的安全措施；需做好相关报警设置，预测潜在风险，及时反应以及避免事故的扩大：在工艺设计过程中，对于可能出现的状况以及问题，做好预测，在生产装置上设置自动连锁紧急停车装置等：对于引进国外先进技术时，应考虑其工艺设备的安全性，在使用前对其进行检测，必须符合我国的法律法规。再次，做好管道设计的组织工作。由于石油化工的特殊性，项目建设时间一般较短，若在设计上的调配不合理，就会出现熬夜加班现象，影响工作效率以及工作质量，因此，应做好团队组织工作，發挥团队的合作性。最后，提高设计人员的综合素质。管道设计需要设计人员来完成，设计的安全性以及合理性在很大程度上取决于设计人员的专业水平以及道德水平。若设计人员缺乏创新意识，在设计中采用习惯性的工作，缺乏主动思考能力，没有对项目进行实际掌握，忽视了参数设计等，势必导致管道存在质量问题，甚至发生工程事故。

二、石油化工装置工艺管道设计的合理设计

（一）材料和等级合理设计

在整体的设计过程中，要将高压与低压系统之间的边接纳人到我们考虑的范围内，而且，还要着重的将P&DI;划分之后的界限进行标注，分为三种情况进行分析：①压力相同，材料不同时，对材料的挑选，垫片和法兰要选用质地低的，螺栓和阀门要选用质地较高的。②选材一致，受力等级不一时，选材都须用高压材质。③受力等级与材料质地都不一致时，法兰和垫片须选用质地为a的高压材料，螺栓和阀门须选用质地为b的高压等级的材料。

（二）泵的管线设计

（1）偏心异径管的作用。为了防止在异径管安装过程中出现汽蚀的现象，在泵入口处要选择偏心异径管与之相连，安装时要选用顶层平行的方法，以简便其操作步骤。

（2）笔直管道的设计。在泵运转的过程中，若有液体流入泵嘴，就会使泵的扬程转变，并伴有气体阻力的增多，最终造成泵的功能减弱，使用期限缩短。所以可以通过增加笔直管道的使用来减缓泵的受力。由于泵的类型不同，所以直管的设计方法也不同，对侧吸泵来讲，入口处的直管与管体长度来多要多出三倍左右；而对双吸泵而言，在泵的入口处就应该匹配七倍左右的直管段，若管线和泵轴成900，弯头等就可以被当做直管。

（三）管道的柔韧性

掌握好泵嘴与管道之间的关系，严格管控泵嘴的受力情况，使泵嘴的受力保持在合理的范围内，以保证管道的位置不发生偏移。以下是可以减轻泵嘴受力的方法：①科学合理的铺设管道方向，使管道的柔性达到最佳状态：②由于当管道处于最短和压力损耗最低状态为其最佳形态，但若是用到了热介质的管道中就不会如此。因为受热力分析的影响，所以就要增多弯头，转变管线的走势，以增强管线的柔韧性，单因此成本就会增加。为了使管道达到最佳状态，成本最低化，就要对其进行合理的安排与设计，特别是管线、管架等。

（四）管道与支架的设计

管道的设计有很大一部分取决于管架，若管架设计不符合标准，不但会阻碍日常工作，还会给管道带来不必要的麻烦，严重的会引发事故。所以，应该特别注意对管道和管架的设计，避免出错。

减少管道与支架的相对位移。通常情况下在蒸汽管道中，主管的接口处经常由小的排水管进行连接，用此举例来说，我们可以用字母A来代替支撑地面的支架，小型的排水管被接于A点处，因为其刚韧度较大，在其转动的时候，很可能会制约弹簧的移动，甚至会造成机器的毁损，因此这种方法是不可取的，会给整个装置带来严重的干扰和破坏。我们可以通过主管的位置来得到正确的安装方法，通过把支架改为主管的方式，利用主管接口多，从而缩小小型管道与支架间的相对位移。

（五）防范设计出现问题的有效措施

一方面，由于管道的设计时间相比于总体设计来说较为短暂，因此，设计人员的分配和时间的掌控是十分重要的，就需要我们要对时间进行合理的安排，对人员要进行思想教化，提高设计人员的身心素质和专业水平，使其充分发挥自身潜能，创造出更好、更科学、更合理的设计。另一方面，设计人员的专业技能对管道设计来说非常重要，它关乎到设计的安全与合理，关乎到设计的后期维修与保养。所以，就需要企业要定期的对设计人员进行专业知识、技能的培训，不断提升员工技能，强化设计方法，完善技术手段。只有这样，才可以避免事故的发生。

三、结语

由于石油的工艺管道设计十分繁琐，所以就更加要求设计和生产人员对工组要极为负责，对设计和生产方面所涉及到的环节、技术等要进行全面的分析，并结合自身多年的实践经验与专业知识，来完成对石油工艺管道的设计，对设计完成后也要仔细检查并不断的进行优化与完善，从而使石油工艺设计的合理性和科学性得到保证。