淺談石油化工裝置布局設計

張寶昆

摘要：裝置是石油化工廠生產(chǎn)的主體，裝置內(nèi)介質(zhì)危險性大，操作條件苛刻，影響因素復雜，可能泄漏點多，加之，裝置內(nèi)單位面積資產(chǎn)密度高，人員相對集中。裝置布置設計是裝置設計安全的重要組成部分。本文主要介紹石油化工裝置布局設計的有關內(nèi)容。

關鍵詞：石油化工;裝置;布局設計;工藝

前 ?言

隨著社會的發(fā)展與進步，重視石油化工裝置的布局設計具有重要的意義。裝置布置設計安全的目的是合理、安全、經(jīng)濟地確立裝置界區(qū)內(nèi)設備和設施的位置，確保工藝過程安全順利實施。操作、維修和消防作業(yè)有可接近性和可操作性，萬一發(fā)生事故，方便撲救并有利于減少資產(chǎn)損失和人員傷亡。為此，要實現(xiàn)裝置布置設計安全，務必抓好以下幾項工作。

一、石油化工裝置管道工藝技術

1.塔和容器的管線設計

依據(jù)工藝原理合理布置。分餾塔與汽提塔之間的管線布置。通常分餾塔到汽提塔有調(diào)節(jié)閥組，調(diào)節(jié)閥組應靠近汽提塔安裝，以保證調(diào)節(jié)閥前有足夠離的液柱。分餾塔與回餾罐之間的管線布置。當分餾塔的塔頂壓力用熱旁路控制時，熱旁路應盡量短且不得出現(xiàn)袋形，調(diào)節(jié)閥應設在回流罐的上部。汽液兩相流的管道布置時，管道上的調(diào)節(jié)閥應盡量靠近接收介質(zhì)的容器布置，減少管道壓降，避免管道震動。由此可見，管線不可隨意布放。

2.泵的管線設計

泵入口偏心異徑管的使用。泵吸人管道設計是確保泵經(jīng)常處于正常工作狀態(tài)的關鍵。當泵人口管系統(tǒng)有變徑時，要采用偏心大小頭以防變徑處氣體積聚，偏心異徑管的安裝方式如下：一般采用項平安裝，當異徑管與向上彎的彎頭直連的情況下可以采用底平安裝。這種安裝方式可以省去低點排液。布置泵的人口管線時要考慮到幾個方面的因素：

2.1 泵的人口管支架的設置。如泵的進口在一側(cè)，則泵的入口管支架應是可調(diào)式，且人口管及閥門位置在泵的側(cè)前方。

2.2 氣阻。進泵管線不得有氣阻，這一點很容易被忽視，某些布置雖符合工藝流程圖，但在局部會產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象，從而嚴重影響泵的運行。

2.3 管道柔性。泵是同轉(zhuǎn)機械，管道推力作用在管嘴上會使轉(zhuǎn)軸的定位偏移，因此管道設計要保證泵嘴受力在允許數(shù)值內(nèi)。塔底進泵的高溫管線尤其需要考慮熱補償。

3.冷換設備的管線設計逆流換熱

3.1 冷換設備冷水走管程由下部進入，上部排出。這樣供水發(fā)生故障時，換熱器內(nèi)有存水，不致排空。如作為加熱器時用蒸汽加熱，蒸汽從上部引入，凝結水由下部排出。

3.2 安裝凈距。為了方便檢修，換熱器進出口管線及閥門法蘭。均應與設備封頭蓋法蘭保持一定距離，為方便拆卸螺栓凈距一般為300mm。

3.3 熱應力。換熱器的固定點一般是在管箱端，凡連接封頭端管嘴的管道必須考慮因換熱器熱脹而位移的影響。重沸器返回線各段管線長度的分配要恰當，可以防止設備管嘴受力過大?；鼐€各段管線長度的分配要恰當，可以防止設備管嘴受力過大。

二、滿足工藝設計對設備布置的要求

裝置布置設計和其它專業(yè)設計一樣，滿足工藝設計和工藝過程操作、控制的要求是裝置布置應考慮的首要問題。裝置設備布置除按照流程順序，單元操作、過程設備集中布置外，尤其是重視工藝設計對設備高差的要求、對溫度降或壓力降的要求、對防止介質(zhì)結焦、凝堵的要求以及真空、重力流的要求。因為它們關系到操作的穩(wěn)定性和過程的連續(xù)性，甚至關系到過程能否實施，這看似生產(chǎn)問題，其實也是安全問題，不說直接造成安全事故，經(jīng)常的故障、不穩(wěn)定和不連續(xù)，事故的幾率也必然增加。

三、設備布置應采用露天或半敞開方式

為防止有害氣體或蒸汽的積聚，設備采用露天或半敞開式布置，可以利用自然通風，使有害物質(zhì)迅速擴散，減少滯留時間，防止有害氣體或蒸汽與空氣形成爆炸混合氣體或超過車間最高容許濃度。

由于環(huán)境或特殊工藝要求，可能散發(fā)有害物質(zhì)的設備布置在封閉或廠房內(nèi)，應設置機械通風，其空氣應能使可燃氣體、蒸汽或浮懸物很快稀釋到爆炸下限的25%以下，或最高允許濃度以下。應予強調(diào)的是封閉式廠房即使有機械通風設施，其通風效果也不如露天或半敞開布置。

四、道路和通道的設置

裝置道路的功能主要有二：一是供緊急救援車輛和機動檢修設備通行，一是作為事故或分區(qū)檢修的隔離帶。為此，裝置道路應貫通裝置區(qū)，并與環(huán)裝置道路有不少于兩個出入口，以確保緊急救援活動暢通無阻，裝置道路還應將裝置區(qū)分隔成若干個區(qū)，以確保消防作業(yè)沒有死區(qū)，并減少災害的影響。

通道主要供日常巡檢、操作和維修，以及緊急情況人員疏散用，通道設置尤應注意，不要有死胡同，相鄰框架平臺有條件時，盡量用過橋連通，框架、平臺長度超過50m，除兩側(cè)的梯子外，應在適當位置設直通地面的安全梯，供緊急情況人員撤離危險區(qū)用。

五、不同危險性設備和設施分區(qū)集中

設備和設施的危險性取決于加工、處理和儲存的物質(zhì)的危險性。物質(zhì)的危險性一般包括對健康的危害，燃燒性危險和反應性危險。各種危險或危害又依危害程度分不同類型，石油化工裝置的設備和設施要截然按上面的說法分開是困難的。.

六、控制室、變配電室及辦公室等組成綜合建筑物

裝置控制室、辦公室等，有條件的地方應盡力設在裝置界區(qū)外，實行集中控制、集中管理?？刂剖?、變配電室及辦公室等設在裝置界區(qū)內(nèi)時，應盡力一體化考慮，組成綜合性建筑物，設在非爆炸危險區(qū)內(nèi)，這既有利于減少占地，也有利于安全。將控制室設在爆炸危險區(qū)的，采取正壓通風的辦法，國內(nèi)外都曾有過。這種做法不應提倡，因為它只是解決控制室內(nèi)儀器儀表的防爆，將引燃源與可燃氣體隔離，卻不能防止室外設備發(fā)生火災爆炸對室內(nèi)人員與設備的影響。

七、場地豎向處理和鋪砌

裝置場地除應保證不被洪水、潮水和內(nèi)河水淹沒外，應有盡快有效地排水系統(tǒng)。為方便場地排水通常是根據(jù)自然地形作一些加工，但也有過因過多考慮挖方、填方工程最為方便場地排水通常是根據(jù)自然地形作一些加工，但也有過因過多考慮挖方、填方工程量，把裝置豎向做成一面坡的情況，這是不可取的。最理想的作法是做成四面坡，主要目的是使得泄漏物或消防濺灑物在裝置內(nèi)流經(jīng)的面積盡量小，滯留的時間盡量短，盡可能少殃及其它。裝置地面鋪砌以往都車行重型鋪砌和一般鋪砌，建設都采用車行砌鋪，雖說會增加些費用。但最大的好處是緊急救援車輛和檢修車輛作業(yè)的機動性增加，同時，可以減小土地的污染。

八、結束語

設計方法和手段的不斷進步能有效地提高設計質(zhì)量。作為設計者，會受生理和心理等因素的影響，容易出現(xiàn)偏差，技術的進步，極大地補償了人的缺陷。當前，計算機輔助設計CAD正在廣泛應用，它使設計工作更高效、更優(yōu)質(zhì)，使一些易出差錯的環(huán)節(jié)不復存在。掌握CAD設計手段是現(xiàn)階段設計者的基本要求，也是設計者知識水平不斷更新提高的體現(xiàn)。

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