淺談石油化工裝置工藝管道設(shè)計

（北洋國家精餾技術(shù)工程發(fā)展有限公司，天津 300072）

摘 要：作為工業(yè)的血液，石油是一種非常重要的可利用資源，近年我國經(jīng)濟保持著較快的發(fā)展，離不開石油業(yè)的支持，我國經(jīng)濟的發(fā)展很大程度上還是依靠石油能源的支撐。當然一切都是雙向的，石油化工相關(guān)領(lǐng)域也隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展變得逐步壯大。伴隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，石油化工裝置規(guī)模和數(shù)量也不斷變大，這也就對石油化工裝置的工藝管道設(shè)計提出來新的要求。工藝管道設(shè)計的合理與否，將會決定著石油化工裝置能否正常的運用于生產(chǎn)，也影響著石油化工的安全。本文將著重就石油化工裝置工藝管道設(shè)計的安全性和合理性兩個方面進行分析，談下自己對石油化工裝置工藝管道設(shè)計的幾點看法。

關(guān)鍵詞：石油化工;工藝管道;設(shè)計

石油化工裝置中對工藝管道的設(shè)計要求相對較高，石油化工裝置中的工藝管道內(nèi)部儲運的多為易燃、易爆、易揮發(fā)的危險品。因為工藝管道儲運物質(zhì)的特殊性，我們在進行石油化工裝置的工藝管道設(shè)計的時候就必須要綜合的考慮安全性和合理性這兩方面的需求，在進行石油化工裝置工藝管道的設(shè)計時不能單純的按照其它工業(yè)上工藝管道的粗獷的設(shè)計思路進行設(shè)計，它需要我們進行相應(yīng)的針對性設(shè)計，防止工藝管道中的危險品發(fā)生泄漏發(fā)生生產(chǎn)事故，甚至爆炸[1]。在實際運行過程中，石油化工裝置的工藝管道可能會受到不同的壓力、變化的溫度、管道內(nèi)流體性質(zhì)變化等多重考驗，這就導(dǎo)致石油化工對工藝管道的要求非常之高，也就要求我們在進行石油化工裝置的工藝管道設(shè)計的時候一定要注意它的安全性。一般而言，石油化工行業(yè)為了追求空間的最大利用率，工藝管道的設(shè)計排布是非常密集的，很多工藝管道可能排布在一起，工藝管道的復(fù)雜和較大數(shù)目要求我們在進行工藝管道的設(shè)計時必須要注意其排布的合理性。只有將工藝管道進行有序合理的排布才能使得工藝管道各司其職合理運行，防止工藝管道交錯部分出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整體管道無法運行。接下來本文將詳細的就石油化工裝置工藝管道設(shè)計的安全性與合理性進行分析。

1 工藝管道設(shè)計現(xiàn)狀

工藝管道設(shè)計是在石油化工裝置工藝設(shè)計的基礎(chǔ)上進行的，所以單純的考慮工藝管道的設(shè)計是片面的，在進行石油化工裝置的工藝管道設(shè)計的同時，我們也需要就石油化工裝置內(nèi)部的工藝流程和其裝置的布置進行全盤的思考，不能將工藝管道的設(shè)計與工藝流程和裝置的設(shè)計割裂開來。

1.1 工藝流程設(shè)計

工藝管道的存在，本身就是為了連接工藝流程，使其工藝流程能夠順暢的走下去，一個合理的工藝流程對工藝管道設(shè)計的影響非常大。合理的工藝流程設(shè)計可以避免冗雜的工藝管道，既能節(jié)約成本也可以降低安全隱患。但是很多石油化工企業(yè)，尤其是一些基層企業(yè)，為減少投資成本，在建設(shè)初期沒有進行專業(yè)的工藝流程設(shè)計只是把其它企業(yè)所運用的一些工藝流程進行照搬照抄，使得工藝管道的設(shè)計質(zhì)量偏低。照搬照抄其它企業(yè)的工藝流程，自然也就照搬了其它企業(yè)的工藝管道設(shè)計，但是這帶來了很多問題，例如：部分工藝管道照搬其它企業(yè)帶來很大的安全隱患，將有毒有害物質(zhì)未經(jīng)處理排放到了外部，這不僅使得生產(chǎn)風險大大增加，也違背了相關(guān)的法律法規(guī)。也有部分企業(yè)在進行工藝流程設(shè)計的時候沒有按照相應(yīng)的消防安全規(guī)定進行，工藝流程的設(shè)計未按照相關(guān)規(guī)定，工藝管道的設(shè)計自然也會受到較大影響，這就導(dǎo)致在發(fā)生緊急情況時無法采取有效的措施去應(yīng)對，而帶來重大的損失。還有企業(yè)在未加評估檢查的情況下就引入了外國的工藝流程和生產(chǎn)技術(shù)，使得工藝管道設(shè)計復(fù)雜，但是在實際的運行中并沒有帶來太大的效果。

1.2 化工裝置布置

石油化工中工藝管道的作用就是連接各個化工裝置，這就可以直接看出相應(yīng)的化工裝置的布置設(shè)計會對工藝管道設(shè)計帶來多大的影響?；ぱb置的布置設(shè)計會直接影響石油化工工藝管道的設(shè)計和后期的維護工作。石油化工的工藝管道數(shù)目很大，并且排列緊密，一旦發(fā)生事故往往就是災(zāi)難性的，一般而言真正的大型石油化工企業(yè)會進行工藝流程設(shè)計和化工裝置布置設(shè)計，以保證安全和工藝管道的利用度。但是一些小型的石油化工企業(yè)沒有進行這兩種設(shè)計，導(dǎo)致化工裝置布置雜亂無序，工藝管道冗雜，一旦發(fā)生安全事故無法進行合理的減災(zāi)。

1.3 工藝管道路線設(shè)計

工藝管道路線設(shè)計是整個設(shè)計中的關(guān)鍵，需要我們極其重視，然而一些小型石油化工企業(yè)進行工藝管道路線設(shè)計時沒有執(zhí)行國家相關(guān)規(guī)范標準，路線設(shè)置的不合適，帶來極大的安全風險。工藝管道設(shè)計任務(wù)量大，工期短，經(jīng)常會因為來不及完整的審理設(shè)計方案而產(chǎn)生設(shè)計問題。工藝管道設(shè)計的合理性也直接關(guān)乎整個石油化工生產(chǎn)企業(yè)的安全，國家對其有相應(yīng)的嚴格要求，但是在實際的設(shè)計中，這一安全要求并沒有百分百被執(zhí)行。

1.4 工藝管道管架設(shè)計

石油化工裝置中工藝管道為了實現(xiàn)其穩(wěn)定性，一般采用管架進行支撐。但是在實際的工程中我們不難發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的管架設(shè)計過于簡化。石油化工裝置工藝管道數(shù)量大、種類多，但是設(shè)計人員為了簡化設(shè)計安裝，現(xiàn)有的管架類型非常少。因為管架類型的單一，很多工藝管道的長期安全性和長期穩(wěn)定性沒有辦法得到應(yīng)有的保證。例如：當前使用較多的彈簧鋼架中彈簧的質(zhì)量無法得到長期有效的保證，容易發(fā)生質(zhì)量問題;部分管架的設(shè)計過程中考慮不周，忽略了工藝管道和管架相對運動的情況，使得工藝管道和管架的連接不夠緊密，帶來安全隱患。

1.5 工藝管道材料控制

石油化工裝置工藝管道因其工作條件非常惡劣，可能會有高低壓連接、工藝管道內(nèi)部流體性質(zhì)變化、溫度變化等影響，因此石油化工裝置工藝管道對材料的要求也不盡相同。大型的石油化工企業(yè)會讓專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)不同的工藝管道的工作條件選擇合理的材料使用，使得工藝管道既可以滿足壓力、溫度、流體性質(zhì)的要求又可以合理利用材料節(jié)約成本。但是有部分小型企業(yè)，對于工藝管道的材料構(gòu)成不夠重視，又為了節(jié)約成本大幅度的減少優(yōu)質(zhì)材料使用，使得其部分工藝管道承載力不足，帶來極大的安全隱患。

2 針對工藝管道設(shè)計現(xiàn)狀的幾點應(yīng)對措施

石油化工裝置工藝管道布置密集，儲運物質(zhì)多為易燃易爆、有毒有害物質(zhì)，一旦發(fā)生事故就會帶來極大的損失，這就要求我們必須做好其設(shè)計工作，保證它的設(shè)計安全[2]。在進行工藝管道的設(shè)計時，不僅要解決工藝管道所面臨的惡劣工作條件，還要針對工藝管道設(shè)計的缺陷和問題提出相應(yīng)的解決方法，防止出現(xiàn)大的因工藝管道設(shè)計缺陷引發(fā)的安全責任事故。接下來我們將要針對當前石油化工裝置工藝管道設(shè)計現(xiàn)狀提出幾條相應(yīng)的解決辦法。

2.1 設(shè)計完善的工藝流程

好的工藝流程設(shè)計不僅可以方便工藝管道設(shè)計，也有利于生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的石油化工產(chǎn)品。石油化工企業(yè)必須要按照自身的實際條件，參照相應(yīng)的化工企業(yè)，并且要綜合考量各個工藝流程的建設(shè)成本、維護費用、安全性等因素。盡量選擇一條流程優(yōu)化、技術(shù)領(lǐng)先、安全環(huán)保的工藝流程，為工藝流程加上生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量的雙保險。另外，在進行工藝流程設(shè)計的時候一定要遵守相關(guān)的法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)范，一定要注意進行相應(yīng)的消防設(shè)施的設(shè)置，對于化工生產(chǎn)產(chǎn)生的三廢一定要有合理的處理措施。完善的工藝流程，可以使得工藝管道設(shè)計更加容易進行，也可以使得石油化工企業(yè)更好的生產(chǎn)。

2.2 做好化工裝置的布置

各個化工裝置用工藝管道連接，因此化工裝置的布置設(shè)計將會直接影響石油化工工藝管道的設(shè)計。所以在進行化工裝置的布置時一定要遵守制定完成的工藝流程來合理安排化工裝置的布置，合理安排化工裝置的布置空間。在布置高?；ぱb置時一定要遵守國家制定的標準規(guī)范，保留應(yīng)有的安全距離[3]。

2.3 做好工藝管道設(shè)計的組織

工藝管道的設(shè)計國家基本已經(jīng)健全了相應(yīng)的規(guī)范標準，設(shè)計時參照相應(yīng)的規(guī)范標準設(shè)計就可以達到要求。但是在實際的設(shè)計過程中，石油化工裝置工藝管道的設(shè)計工作周期短任務(wù)大，在設(shè)計過程中需要設(shè)計人員的通力配合，做好組織協(xié)調(diào)工作，防止因為設(shè)計時間短而忙中出錯，導(dǎo)致一些不合理的設(shè)計。做好設(shè)計人員的協(xié)調(diào)工作可以讓他們有序的做好各自的設(shè)計工作，盡量規(guī)避設(shè)計偏差風險[4]?？茖W合理的組織設(shè)計方案的制定可以行之有效的加快設(shè)計進度，提高整體的設(shè)計質(zhì)量。另外在進行石油化工裝置工藝管道設(shè)計時可以采用計算機模擬技術(shù)，運用三維設(shè)計技術(shù)對工藝管道進行立體模擬，防止設(shè)計出現(xiàn)問題，可以使設(shè)計完成后的精確度大大提高。最后設(shè)計方案制定后一定要通過工程師評定，以便于查漏補缺，使方案更加完美。石油化工工藝管道設(shè)計和工藝流程設(shè)計、化工裝置布置設(shè)計均有較大的關(guān)聯(lián)性，這就需要相應(yīng)的設(shè)計部門進行有效的信息交流，及時完美的做好整個設(shè)計。

2.4 做好管架設(shè)計

當前的石油化工裝置工藝管道使用較多的管架是彈簧管架，然而彈簧管架其自身有很大的質(zhì)量缺陷，彈簧管架中的彈簧使用壽命有限，極易帶來安全隱患，因此雖然短期內(nèi)彈簧管架的穩(wěn)定性確實較為優(yōu)秀，但是我們還是要逐步減少對彈簧管架的使用，對已經(jīng)使用的彈簧管架一定要多加監(jiān)管。針對工藝管道和管架相對運動，使得工藝管道和管架的連接不夠緊密的情況，一定要注意安裝相應(yīng)的鎖定裝置，減少工藝管道與管架的相對運動。同時可以考慮將工藝管道沿塔鋪設(shè)，這樣不僅可以加強工藝管道的穩(wěn)定性，還能減少承重管架的使用，并且能極大的縮短工藝管道的長度。

2.5 優(yōu)化材料的選用

要根據(jù)高低壓連接、溫度變化、工藝管道內(nèi)部流體性質(zhì)變化等不同的惡劣工作條件，讓專業(yè)人員有針對性的選擇合理的材料使用，使得工藝管道既可以滿足壓力、流體性質(zhì)、溫度的要求又可以合理利用材料節(jié)約成本。需要根據(jù)工藝管道的工作條件選擇合適管材，同時也要加強對小型石油化工企業(yè)的監(jiān)管，防止它們在工藝管道選材上偷工減料，以次充好。

3 石油化工裝置工藝管道安全設(shè)計

工藝管道設(shè)計因其重要性，安全永遠是放在第一位的，它的設(shè)計必須要安全且便于操作。進行相應(yīng)設(shè)計時，選用的閥門、管道、管件等構(gòu)件必須符合要求。對工藝管道的設(shè)計應(yīng)該充分考慮到抗震、抗裂等破壞。一定要對工藝管道高溫、失穩(wěn)、腐蝕性的工作條件有直觀認識并將這些要素考慮進設(shè)計中去[5]。工藝管道上必須按照相關(guān)要求安裝安全可靠的安全閥、防爆膜等安全防護措施，同時也要有相應(yīng)的檢查儀表、報警裝置。針對自然災(zāi)害如：雷電、冰雹等破壞一定要提前有防護措施。工藝管道的幾個關(guān)鍵點，例如：取樣、廢棄物排放等關(guān)鍵點一定要設(shè)計相應(yīng)安全措施。輸送高危險介質(zhì)的工藝管道不可以經(jīng)過無關(guān)建筑，同時多個工藝管道交錯處一定要按照相關(guān)規(guī)定留足距離，熱料管不可與易燃料管道相鄰，助燃料管道與可燃料管道間距需大于2500mm。工藝管道的連接除特殊情況外，一律采用焊接，輸送有毒物質(zhì)的工藝管道不可用活接口，不同工藝管道的連接點一定要采用高壓管道的要求配置閥門。

4 石油化工裝置工藝管道合理性設(shè)計

石油化工裝置工藝管道設(shè)計的合理性，會對工藝管道的安裝和后期維護產(chǎn)生很大的作用，并且有利于石油化工的高效產(chǎn)能，接下來將介紹工藝管道的合理性設(shè)計[6]。

4.1 工藝管道材料等級連接點合理性設(shè)計

在石油化工工藝管道的設(shè)計中經(jīng)常會有不同壓力、不同溫度的工藝管道的連接點。這類連接點的設(shè)計要采用苛刻條件原則，即哪邊的工藝管道對管道材料的要求高就采用哪側(cè)的標準設(shè)計。

4.2 塔與容器的工藝管道設(shè)計

進行塔與容器的工藝管道設(shè)計時，不僅僅要滿足它們的工藝要求，還要考慮到建成后的操作和檢修方便。例如分餾塔和汽提塔之間的調(diào)節(jié)閥一般安裝在汽提塔入口位置。

4.3 泵與工藝管道的合理性設(shè)計

泵是一種回旋機械，當泵嘴受到管道的推力作用時會與轉(zhuǎn)軸發(fā)生相對偏移，因此在進行設(shè)計時一定要將泵嘴的受力限定在允許的范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)安全隱患。

5 結(jié)語

石油化工裝置工藝管道設(shè)計關(guān)乎重大，會直接影響到石油化工企業(yè)的安全和生產(chǎn)效率，且一旦產(chǎn)生安全事故，后果十分嚴重。因此在進行石油化工裝置的工藝設(shè)計的時候一定要考慮全面，統(tǒng)籌規(guī)劃多方面因素，合理的進行工藝管道的設(shè)計工作。當然工藝管道的設(shè)計人員在進行石油化工裝置工藝管道設(shè)計的時候一定要有極好的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德，一定要明白只有設(shè)計安全才能保證項目安全，只有這樣我國的石油化工裝置工藝管道設(shè)計才能越做越好。

參考文獻：

[1]李器.關(guān)于石油化工裝置工藝管道設(shè)計的探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013.

[2]穆柯，張博.石油化工裝置工藝管道設(shè)計探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013.

[3]馬峻.結(jié)合實例分析石油化工裝置工藝管道設(shè)計的合理性[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2013.

[4]尹伊君.有關(guān)石油化工裝置的管道設(shè)計與工藝探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2012

[5]王懷義.石油化工管道安裝設(shè)計 [M].北京：中國石化出版社.

[6]化工工藝設(shè)計手冊 [K].北京：化學工業(yè)出版社.