石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)研究

摘 要：石油資源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會運(yùn)行的支柱，想要經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會進(jìn)步就必須保障石油運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行，而石油運(yùn)輸?shù)闹攸c(diǎn)是石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)，因此必須保證石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。由于石油屬于易燃易爆物質(zhì)，所以在設(shè)計(jì)石油化工裝置工藝管道的技術(shù)上有很大難度。正是因?yàn)槭吞厥獾男再|(zhì)，所以在設(shè)計(jì)石油化工裝置工藝管道時(shí)要確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性和安全性。

關(guān)鍵詞：石油；化工裝置；工藝管道設(shè)計(jì)；工藝流程

中圖分類號：TQ055.81 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0222-02

引 言

自改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工業(yè)發(fā)生了日新月異的變化，石油的供應(yīng)是工業(yè)發(fā)展的前提條件。目前石油的儲量有限，所以石油化工裝置工藝管道備受關(guān)注。如何最大程度提高石油的利用率以及能源的節(jié)約是石油化工裝置工藝管道技術(shù)當(dāng)前需要解決的問題。因?yàn)槭褪且环N易燃易爆物料，所以工藝管道設(shè)計(jì)的安全性最為重要。本篇文章將會對石油化工工藝管道設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性及安全性進(jìn)行探索。

1 石油化工工藝管道的現(xiàn)狀

設(shè)計(jì)石油化工工藝管道是一項(xiàng)非常繁瑣的工作，因此需要對設(shè)計(jì)的工藝流程、線路設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行探索，石油化工工藝管道設(shè)計(jì)直接影響著整個(gè)石油化工裝置的基礎(chǔ)，所以容不得一絲的差錯(cuò)。

1.1 工藝流程的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

工藝流程設(shè)計(jì)的合理性是工藝管道設(shè)計(jì)的保障，合理的設(shè)計(jì)可以提高整個(gè)石油化工裝置的安全性，與此同時(shí)還可以節(jié)約成本、降低管道設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。但是還有不少基層企業(yè)對于工藝流程設(shè)計(jì)不是很重視，更有甚者直接拿其他企業(yè)的工藝流程運(yùn)用在自己的工程上，根本不考慮是否符合自身的實(shí)際情況以及所遇到的問題，這樣的工藝流程嚴(yán)重違反了國家的消防安全規(guī)定和法律法規(guī)，很有可能直接導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)過程陷入癱瘓。

1.2 化工裝置的擺放現(xiàn)狀

化工裝置是通過工藝管道實(shí)現(xiàn)連接的，裝置布置位置的合理性將直接影響管道線路設(shè)計(jì)的合理性。而且化工裝置的擺放對工藝管道后期的維護(hù)工作起關(guān)鍵作用。因?yàn)檫\(yùn)輸管道的數(shù)量龐大且分布復(fù)雜，所以成本較高，導(dǎo)致一些基層企業(yè)為了壓縮成本而對化工裝置的設(shè)計(jì)成本進(jìn)行壓縮，從而使得管道安放繁雜無序，其運(yùn)輸?shù)氖突ぴ吓c產(chǎn)品大多數(shù)都是易燃易爆的危險(xiǎn)物，一旦發(fā)生工程事故后果將無法想象，這些企業(yè)的做法已經(jīng)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)在安全性上存在很大危險(xiǎn)。

1.3 管道路線設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

整個(gè)石油化工裝置的設(shè)計(jì)核心是工藝管道的線路設(shè)計(jì)，在這方面國家給出相關(guān)的法律法規(guī)對其進(jìn)行規(guī)范性要求，但有些企業(yè)為了節(jié)約成本而壓縮工期，并沒有按照國家的規(guī)定進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致其工程沒有安全保障。這樣的企業(yè)所用的工藝管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保障，而且生產(chǎn)中的廢棄物也是通過管道進(jìn)行排放，不合理的設(shè)計(jì)會導(dǎo)致管道於結(jié)甚至堵塞。所以工藝管道的設(shè)計(jì)工作非常有必要，這樣才能避免事故發(fā)生，讓整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 石油化工裝置工藝的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

2.1 泵的管道布置

工作人員必須對PID中泵管道流程的相關(guān)知識與理論進(jìn)行全面的掌握與應(yīng)用，從而在保證工藝設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)的同時(shí)優(yōu)化改善泵的運(yùn)行方案與維護(hù)檢查方法。讓泵管的方案達(dá)到最好的利用，將熱膨脹的問題有效的解決或者優(yōu)化。在設(shè)計(jì)過程中要盡可能的節(jié)約資源縮短泵出入口管道之間的距離，但是要確保管道的柔韌性，一般泵設(shè)計(jì)都是采用直管道連接的，除非有特殊情況不能使用直管道。在設(shè)計(jì)過程中需要考慮后續(xù)運(yùn)作的檢修工作，設(shè)計(jì)人員要在離心泵的側(cè)面留出充足的檢修空間，對于往復(fù)泵來說需要對活塞和拉桿進(jìn)行拆卸和檢修，所以需要在往復(fù)泵周圍留下操作位置，但是立泵的維修位置需要預(yù)留在其泵的頂端。

2.2 處理塔、罐的管線設(shè)計(jì)

塔分為分餾塔和汽提塔兩種，設(shè)計(jì)塔和容器的管線時(shí)要考慮多個(gè)方面，其中對其工藝原理、介質(zhì)形態(tài)與管道材料要重點(diǎn)考慮，對塔的布置和設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在管線布置設(shè)計(jì)方面尤為重要的是第一分流、回流罐及汽提塔之間的管線設(shè)計(jì)。一般情況下需要在分餾塔與汽提塔之間安裝閥組，而且汽提塔的位置還需要安裝調(diào)節(jié)閥組，用來維持閥組周圍的壓力，讓塔內(nèi)液體柱能達(dá)到規(guī)定的高度。另外就是熱旁路的設(shè)計(jì)，熱旁路是用來控制分餾塔塔頂壓力的，用其控制分餾塔壓力時(shí)要注意路線不要太長，應(yīng)具有良好的保溫作用，以此來防止產(chǎn)生積液，與此同時(shí)還要在回流罐上面安裝調(diào)節(jié)閥，在安裝冷卻器時(shí)要注意冷卻器的高度不能超過回流罐的底部。

2.3 冷換設(shè)備管道布置的設(shè)計(jì)

冷換設(shè)備管道建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)是按照PID要求定義的，所以冷換設(shè)備管道的設(shè)計(jì)必須滿足其要求，除此之外還要對管道的性價(jià)比與柔韌性進(jìn)行比較，選擇出最合理的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要盡量縮短管線間的距離并避免使用彎頭管道。還需要對維修和控制空間進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在考慮管道柔韌性的前提下對管道維修、管道控制空間進(jìn)行設(shè)計(jì)。介質(zhì)分加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)兩種，其中加熱介質(zhì)在冷換設(shè)備中是由下到上的，冷卻介質(zhì)是由上到下的。在設(shè)計(jì)管道時(shí)不能對其它結(jié)構(gòu)的安裝、維修、拆卸造成影響，當(dāng)遇到與管道平行的裝置時(shí)要繞開其裝置，不能在其上方搭橋。在管道的同一方向安裝管道閥組，對管線結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，盡可能的避免多層管道與交叉管道的出現(xiàn)，這可以保證管道安放的空間利用率。

2.4 將工藝流程確定下來

工藝流程是施工質(zhì)量的保障，如果工藝流程缺失就會產(chǎn)生很多安全問題，所以對員工進(jìn)行相關(guān)知識的培訓(xùn)是每個(gè)石油企業(yè)都需要做的，讓每個(gè)員工都能認(rèn)識到工藝流程的重要性，從而結(jié)合企業(yè)的相關(guān)情況來設(shè)計(jì)工藝流程。設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)要對新技術(shù)和新材料進(jìn)行融合和實(shí)驗(yàn)，盡可能的提高工程的質(zhì)量讓工程更加完美，同時(shí)還要滿足國家的相關(guān)法律法規(guī)，不能隨意設(shè)計(jì)，這對整個(gè)工程起到奠基的作用。

3 石油化工管道設(shè)計(jì)應(yīng)注意什么

3.1 應(yīng)注意管道安放的布置

設(shè)計(jì)石油化工工藝管道時(shí)應(yīng)該時(shí)刻對管道布置進(jìn)行合理的安排，使得工程更加簡單快捷的完成，在布置管道時(shí)應(yīng)該在管廊上設(shè)計(jì)附加裕量，其裕量應(yīng)該設(shè)置在10～20%之間，由于裝置在不斷的運(yùn)行和改造，裕量很可能會發(fā)生變化，這些變化會使裕量值增大，但設(shè)置相關(guān)熱應(yīng)力管道設(shè)計(jì)時(shí)一般只需要將其布置在管道兩側(cè)就行了，門形補(bǔ)償器的設(shè)置需要在裕量空間內(nèi)進(jìn)行，所以這也方便了門形補(bǔ)償器的安裝。

3.2 嚴(yán)格控制材料采購來源

管道的材料對管道使用年限和管道安全都起著決定性的作用，其中尤為重要的是金屬材料，所以一定要嚴(yán)格控制管道材料的選擇路徑與其科學(xué)合理性。把控材料的第一步就是材料的采購，在采購時(shí)要嚴(yán)格控制采購的數(shù)量和質(zhì)量，還要對材料相關(guān)的技術(shù)文件和規(guī)格進(jìn)行核查，為了確保工程的正常施工進(jìn)度，在采購時(shí)需要額外采購一部分，一般在5～20%之間，根據(jù)不同的施工水平可以對額外材料的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二步就是對采購回來的材料進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收時(shí)要對材料的質(zhì)量、數(shù)量、規(guī)格等方面進(jìn)行查看，確保材料與工程所需材料一致。

3.3 材料檢測與低溫?fù)p害的處理

許多金屬管道的材料在采購時(shí)需要進(jìn)行泄露試驗(yàn)和壓力試驗(yàn)，而且還要根據(jù)不同的安全要求選擇安全級別，對不同安全級別的閥門進(jìn)行壓力試驗(yàn)。由于溫度較低可能對管道承受壓力與沖擊力的能力造成破壞，所以在發(fā)現(xiàn)石油管道的工作溫度比較低時(shí)就應(yīng)該選擇低溫材料，一般當(dāng)操作溫度出現(xiàn)低于或者等于-20℃時(shí)就要按照實(shí)際情況來選擇低溫材料了。

3.4 安全設(shè)計(jì)的問題

在任何工程中安全都是放在第一位的，安全是施工的前提，工程設(shè)計(jì)一定要確保較高的安全性，石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)也不例外，其中尤為重要的是管道閥門安全上的問題。因?yàn)楣艿篱y門在運(yùn)行中使用位置較多，所以管道閥門也是安全問題頻發(fā)的地方。一般情況下，工藝管道工作在環(huán)境較為惡劣的條件下，因此對管道的質(zhì)量要求極高，不僅要求其材料的硬度、韌性還要求材料必須要抗腐蝕分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，除了管道材料方面的要求還要對管道進(jìn)行外施防護(hù)，例如在管道外施加一層防護(hù)網(wǎng)等，不同施工地段都要進(jìn)行考察，根據(jù)不同的環(huán)境給出不同的額外保護(hù)方案，以防止管道出現(xiàn)泄露的情況。

4 結(jié) 語

在整個(gè)石油工程中，石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)是其最為基礎(chǔ)的部分，同時(shí)也在整個(gè)石油化工裝置工程中起決定性作用。整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益是否高效直接取決于工藝管道設(shè)計(jì)是否具有合理性。倘若企業(yè)不重視石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，事故發(fā)生率是很高的，而且事故的嚴(yán)重性及后果也是不可預(yù)料的。因此對待石油化工裝置工藝管道的設(shè)計(jì)一定要認(rèn)真仔細(xì)，不能有半點(diǎn)馬虎，在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要充分考慮各方面的因素，確保設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性與完整性。與此同時(shí)還要確保工藝管道的設(shè)計(jì)者都具備良好的專業(yè)能力與道德品質(zhì)，能夠找到工藝管道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)所在，熟知管道設(shè)計(jì)合理性與重要性，這些都是保證石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)合理性的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]趙子明.石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)探討[J].商品與質(zhì)量，2015（37）：112.

[2]馬 峻.結(jié)合實(shí)例分析石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的合理性[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016（5）.

收稿日期：2018-4-13