淺談膜回收撬塊管道設(shè)計(jì)

于千石

摘要：撬塊模塊化設(shè)計(jì)是歐美國(guó)家在二十世紀(jì)五十年代提出的一種設(shè)計(jì)理念和方法。撬塊就是把一部分工藝所需的設(shè)備、管道、閥門、儀表等放在一個(gè)或者多個(gè)鋼結(jié)構(gòu)框架中，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立功能的單個(gè)運(yùn)行體。多個(gè)撬塊再進(jìn)行拼接將實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。為了降低施工的難度，所有的對(duì)外接口均采用法蘭連接。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念相比，撬塊把鋼結(jié)構(gòu)及管道管件等進(jìn)行了最大化的預(yù)制，給現(xiàn)場(chǎng)施工節(jié)約了大量的步驟與時(shí)間。撬塊還有如下幾個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)：1.便于運(yùn)輸、安裝。2.節(jié)約裝置的空間。3.撬塊生產(chǎn)的安全性高、精度高。4.縮短了設(shè)計(jì)周期和建設(shè)周期。

關(guān)鍵詞：撬塊;膜回收;管道設(shè)計(jì)。

1.工藝簡(jiǎn)介

聚乙烯裝置的尾氣膜回收單元工藝流程簡(jiǎn)介如下：裝置排放氣從緩沖罐進(jìn)入膜分離撬塊，經(jīng)過膜前加熱器，與熱水換熱之后進(jìn)入到一級(jí)膜分離器。一級(jí)膜的特性為優(yōu)先透過乙烯等烴類物質(zhì)。通過膜分離器的兩股物流中，一股為富集烴類的滲透氣，被收集在低壓積液器中。另一股貧烴物流進(jìn)入到二級(jí)膜分離器。二級(jí)膜的特性為優(yōu)先透過氫氣。物流再次被分為兩股，其中一股富含氫氣的物流排放到低壓火炬。另一股貧氫物流進(jìn)入到下一個(gè)撬塊—深冷分離回收撬塊。在深冷分離回收單元中，物流經(jīng)過板翅式換熱器不斷降低溫度。將重組分的液態(tài)烴分離出來(lái)，回收到低壓積液器中。自板翅式換熱器來(lái)的不凝氣進(jìn)入和其他物流繼續(xù)進(jìn)行換熱，溫度逐漸降低，到達(dá)換熱器底部時(shí)變成氣液混合物進(jìn)入高壓分液罐。從高壓分離罐中得到的液態(tài)烴主要組分為乙烯，經(jīng)減壓節(jié)流返回板翅式換熱器回收冷量，變成常溫后返回乙烯裂解裝置。制冷系統(tǒng)中，由高壓分液罐頂部出來(lái)的物流，返回到板翅式換熱器，經(jīng)過復(fù)熱回收冷量后沒進(jìn)入一號(hào)膨脹機(jī)膨脹制冷，膨脹后的低溫氣體進(jìn)入板翅式換熱器，經(jīng)過復(fù)溫回收冷量后，進(jìn)入二號(hào)膨脹機(jī)膨脹制冷，膨脹后的低溫氣體再進(jìn)入板翅式換熱器為系統(tǒng)提供冷量。該物流離開板翅式換熱器后，在經(jīng)過膨脹機(jī)的制動(dòng)端，變?yōu)槌貧怏w，一部分作為回收氮?dú)庋h(huán)利用，富余的部分匯總至膜分離撬塊的低壓火炬管線內(nèi)。

2.設(shè)備布置

尾氣膜回收單元的設(shè)備布置不只需要考慮設(shè)備的擺放，工藝中涉及的渦街流量計(jì)與調(diào)節(jié)閥組較多，這些都是占據(jù)空間較大的元件，并且需要留出相應(yīng)的直管段與檢維修空間。因此還需要考慮這些儀表的安裝位置。設(shè)備布置的大致思路是：將兩組膜分離器置于撬塊的一層框架，換熱器置于二層框架。這樣可以將立面的空間也利用起來(lái)，縮短水平管段的長(zhǎng)度。火炬總管置于二層框架的另一側(cè)，與換熱器分開?？傮w上將設(shè)備與閥組靠?jī)蓚€(gè)長(zhǎng)邊布置，中間留出800mm左右的凈空作為人行通道。外層閥門利用撬外的空間操作檢修。內(nèi)層的閥門側(cè)向擺放，把人行通道讓出來(lái)。兩組膜分離器之間的距離主要由一級(jí)膜分離器的滲透氣管線長(zhǎng)度決定。主物料管線上有較多的調(diào)節(jié)閥組和渦街流量計(jì)，占據(jù)了較多空間。撬塊整體長(zhǎng)度也取決于這部分的布置。這類撬塊的寬度一般做到3m，一是能滿足運(yùn)輸?shù)臈l件限制，二是這樣的寬度在撬塊內(nèi)也足以擺放三到四排閥組和人行通道。對(duì)外管口方面，根據(jù)排放氣緩沖罐和深冷分離回收撬塊的位置將管口分兩層集中布置。

3.管道布置

管道布置應(yīng)考慮如何節(jié)約空間，尤其是水平方向的空間。既要保證管線采用最小連接，又要考慮到施工的誤差，在與設(shè)備相連接的地方留出可調(diào)節(jié)的直管段。膜分離器和換熱器需要的吊裝和檢維修空間較大，需要充分考慮?？梢院侠淼美们送獾目臻g，例如抽芯時(shí)從撬外操作。閥組的布置應(yīng)盡量緊湊，可將手閥置于立管上，水平方向留出做管道支架的位置，縮短其他直管段。止回閥形式可選用對(duì)夾式。在管道布置時(shí)需要將檢修空間和人行通道以及二層框架的爬梯位置預(yù)留出來(lái)，將調(diào)節(jié)閥組布置在通道兩側(cè)。需要注意的是如果有安全閥組放在撬塊內(nèi)時(shí)，可能會(huì)造成閥門高度較高，這時(shí)應(yīng)考慮利用框架的寬邊布置相應(yīng)的管線。在層高的布置上，一層框架中除去型鋼的高度一般只有2.7m左右。還需考慮到電儀的線槽與支吊架的位置。高度方面想要留出足夠的凈空則管道很難錯(cuò)層布置。需要在設(shè)計(jì)早期就規(guī)劃好對(duì)外管口的高度及順序，否則在修改時(shí)會(huì)造成較大的工作量。

4.安裝與施工

除撬塊對(duì)外的管口使用法蘭連接外，一層框架與二層框架在運(yùn)輸時(shí)與需要拆卸，到現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)。因此穿層的管道需設(shè)置配對(duì)法蘭。并且考慮到拆裝運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性。穿層的管道在上下兩層需要單獨(dú)做支撐。尤其一些管徑較小的管道，如儀表空氣管線與調(diào)節(jié)閥相連的部分，如不注意則很容易造成損耗。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，框架一般采用H型鋼，設(shè)備與管道的一次支架視情況選用相應(yīng)的槽鋼。在合適的位置設(shè)置直爬梯圍欄格柵板吊耳等，這些一般采用螺栓連接，便于裝卸。另外在試壓過程中需要將精密的儀表元件卸下使用“假件”連接管道。

撬塊設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

（1）撬塊尤其空間以及運(yùn)輸條件的限制，既要保證工藝的合理性，管道布置符合相關(guān)規(guī)范，又要節(jié)約空間降低制造的難度和成本。在設(shè)備布置和管道布置方面需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技巧。

（2）撬塊的吊裝方案，也是進(jìn)行撬塊設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。因?yàn)槠涞跹b方案的確定，決定撬塊是否要拆分成幾個(gè)模塊，并且吊裝方案也會(huì)影響撬塊的設(shè)計(jì)。

（3）撬塊中的空間有限也對(duì)施工造成影響。在設(shè)計(jì)的過程中還需考慮管道施工過程中可能有的誤差，考慮從設(shè)計(jì)上減小施工的難度。需在合適的位置增加配對(duì)法蘭，并擬定施工方案。

結(jié)束語(yǔ)：

麻雀雖小五臟俱全，一個(gè)撬塊雖然占地不大，但是其內(nèi)部也是一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)，堪比一個(gè)小型裝置。需要工藝、管道、結(jié)構(gòu)、儀表、電氣等各專業(yè)設(shè)計(jì)人員的相互協(xié)作。在撬塊設(shè)計(jì)中需要下一番功夫周密的布置，有時(shí)還需要反復(fù)的修改方案才能不斷將設(shè)計(jì)優(yōu)化。撬塊是對(duì)各種工藝設(shè)備的集成，它具有集成度高、占地面積小，控制系統(tǒng)現(xiàn)金、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，其后在工程中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多。

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