探讨石油化工工艺装置中的蒸汽管道配管设计

摘 要：如何有效改善石化工艺设备蒸汽管道的设计，确保石化工艺设备运行的安全性和稳定性是石化公司发展面临的关键问题之一。本文对石油化工工艺装置中的蒸汽管道配管设计进行了探讨，希望能为业界同行提供参考。

关键词：石油化工;工艺装置;蒸汽管道;配管设计

1 石油化工工艺概述

石油化工原则上是指石油和天然气的应用，经过物理和化工处理，获得了相应的石油和化工产品。所获得的产品在实际的社会应用中具有巨大价值。根据目前的社会发展状况，即使石化公司占有较高的市场地位，其发展也存在很多问题，这些问题的存在会导致严重的安全事故，并严重威胁人员和财产的生命。对于石化公司而言，石化工艺是石化生产的主要途径，蒸汽管道是过程设备的重要组成部分。整个管道系统的合理设计可以使石化企业的发展更加安全稳定[1]。因此，必须考虑管道的设计，特别是管道和石化工艺设备的整体设计。

2 配管设计的影响因素

对石化工艺运行过程中当前蒸汽管道配管设计的分析表明，总体发展状况相对较好。蒸汽管道系统设计的有效实施对化工过程操作的安全性和稳定性起着重要作用。然而，从详细的分析来看，由于焊接因素、应力因素、基本构造因素、腐蚀保护因素和管道材料因素导致的蒸汽管道设计和运行异常也更为普遍。作者对上述因素对石化过程运行的主要不利影响进行了简要分析和研究。

2.1 焊接因素

由于石化工艺设备蒸汽管道不合格的焊接质量，由这种问题引起的不良现象也更加普遍。由焊接因素引起的蒸汽管道管路异常行为的具体分析主要表现为：管道运行中焊接质量不足，一定的气液泄漏。影响了化工工艺技术运行的稳定性，对化工反应在设备中的反映也有影响。另外，在蒸汽管的操作中，由于泄漏事故引起的安全事故已经成为主要问题[2]。

2.2 应力因素

化工反应涉及某些高温、高压、低温和燃烧现象。由于这种现象的发生，在管道中已经发生了一定的温度应力现象。如果继续发生这种温度应力现象，则在管道中可能会出现裂纹和松动，从而极大地影响管道的使用质量。在随后的化工过程技术的操作以及过程反应中，还引起大量的能耗管理和控制。

2.3 基本施工因素

在石化工艺设备蒸汽管道的设计中，出于长度和高度的原因，某些基本固定装置的安装对于管道的安全稳定运行非常重要。在实践中，由于基础结构的质量差和基本管道组件的不正确应用，使得管道应用中隐藏的安全问题更加普遍。对基本施工因素造成的不利影响的具体分析主要体现在：管道运行的振动现象引起基本部件松动，最终导致基础固定平台开裂等，造成大量安全稳定运行的管道冲击现象。另外，对由于在基础结构中使用弹簧框架而引起的管道松动振动的分析也是当前工艺反应中蒸汽管道应用中的主要问题。

2.4 防腐蚀作业因素

石化工艺在运行过程中涉及许多腐蚀现象。这种腐蚀现象通常分为两种：热腐蚀和化学腐蚀。腐蚀现象的持续存在对管道配管的应用质量构成了重大威胁。同时，在管道设计和施工应用中，腐蚀问题对防腐工作提出了很高的要求。在当前的发展中，由于在实际开发中因为管道腐蚀防护工作不合理，引起的严重腐蚀导致的管道泄漏，发生了许多安全事故[3]。

2.5 管道材料因素

在石化生产过程中，蒸汽管道会长时间遭受热、蒸汽和化工腐蚀。在这种条件中，除了防腐蚀因素外，由于管道材料的质量因素所引起的隐藏安全问题也更加普遍。管道质量不足会导致蒸汽管道频繁出现故障，例如泄漏、破裂、松动和其他不良现象，这对化工工程技术的稳定运行和设备安全性产生影响，也对系统的运行有重大影响。

3 蒸汽管道配管的具体设计

3.1 蒸汽管道配管设备

在设计蒸汽管道时，作为设计单位，有必要详细指定配管设备（尤其是其范围），以确保安装工作符合相关的国家建筑标准。通常，石化厂的蒸汽管道由20号钢制成。根据蒸汽压力，蒸汽管配管设备分为四种类型：低压蒸汽管、中压蒸汽管、高压蒸汽管和压力较大蒸汽管。在设计时，根据不同的特性将不同的蒸汽管道设置在不同的位置，以确保管道配置操作的有效性和便利性[4]。在管道设计过程中，管道内部的温度远高于外部温度，因此小型补偿器会消耗管道内部扩展的性能。在安装小型补偿器以确保小型补偿器的吸收效果时，必须准确计算其与管道之间的距离。此外，整个蒸汽管必须处于良好的工作状态，彻底调查压力蒸汽管之间的距离差异，并通过详细分析来防止不必要的安全事故。另外，在收集排出的液体时，必须用法兰连接设备的水平管道并将其安装在入口处，以确保管道的正确形状。在收集排出的液体的过程中，在高温情况下，施工技術人员会以各种方式排水，然后使用回流阀确保排出的液体被完全回收。

3.2 蒸汽支管设计

在研究蒸汽支管设计之前，首先要检查散热器的状况，指导选择蒸汽支管的尺寸，根据压力等级不同的蒸汽管的运行情况，将化工厂的蒸汽支管下部安装排水设备。排水系统和蒸汽支管底部的排水设备的具体位置如下。加热设备和分水器设备需要低点;涡轮机的蒸汽入口、蒸汽管截止阀的前面低点;泵、热交换器;蒸汽入口、截止阀前方的最低点;分配管的底部和膨胀容器的底部。

3.3 蒸汽冷凝器设计

化工工艺装置中的蒸汽冷凝水管道的设计位置通常设计在与蒸汽管道相同的层上。在蒸汽冷凝水管道中设计和安装“П”补偿器时，请水平设计“П”补偿器立管。运输过程中存在潜在的安全隐患;“П”形补偿器的立管有时也能够设计为倾斜的形式，这样能够有效地避免水锤现象 [5]。

一般来讲，在回收过程中，必须将由不同压力水平的蒸汽形成的冷凝水连接到相应的冷凝水主管上。在蒸汽冷凝管道的设计过程中，蒸汽管道直径小于50mm的支管可以直接与90°方向的冷凝水回收主管连接。蒸汽管道直径为50mm以上的支管必须遵循介质的流动方向，与冷凝水回收管成对角线45°连接。正向回水阀设计更适合冷凝水回收主管的水平方向[6]。

3.4 设备压力蒸汽管道排液设备的设计

化工设备运行期间，在某些情况下，高温可能会导致蒸汽管道产生大量的冷凝水。所以，排液口必须安装在管道下方。由于13MPa高压蒸汽管的高温，在热水管中会产生大量的排水，可以通过安装在管底部的排水装置将排水排出。在安装过程中，此类排水主要包括：截止阀和排气管等。在超高压蒸汽管道模型中，在处理液体排放时，必须根据液体排放设施进行分析[7]。执行以下功能：首先，由于主管道之间的距离相对较短，有效控制了根部阀，确保了排放的科学设计。其次，缩短排水装置和根阀之间的距离，以防止液体泄漏。

4 结束语

石油化工装置蒸汽管道或蒸汽冷凝水管道的特征是高温、气液两相流。在设计蒸汽管道或冷凝水管道配管时，不仅要考虑经济、合理、整洁和美观等因素，还要考虑管道应力计算和管架设计的要求。只有这样，管道设计才能在保证安全的条件下实现经济效益。

参考文献：

[1]张发有.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].石油化工设备技术，2010，031（003）：9-11.

[2]宫雪.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].中国新技术新产品，2016，323（13）：78-79.

[3]肖莹，林彩红.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].科学技术创新，2013（2）：9-11.

[4]李晓赫.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计分析[J].赤子，2012（7）：228-228.

[5]王艳波.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].石化技术，2016，23（3）：56-56.

[6]赵忠楠.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（13）：121-122.

[7]封凯.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计分析[J].中国石油和化工标准与质量，2017，037（016）：185-186.

作者简介：

刘旭东（1987- ）男，汉族，籍贯：内蒙古自治区，本科，工程师，主要研究方向：化工与能源。