石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)的合理性研究

張?chǎng)?眾一伍德工程有限公司寧夏分公司

石油化工裝置內(nèi)設(shè)備和管道的排液，含可燃、有毒、腐蝕性介質(zhì)的凝液，應(yīng)經(jīng)密閉排放系統(tǒng)分別排至不同的地下工藝管網(wǎng)。常見(jiàn)的地下工藝管道主要有工藝廢液管道、工藝污油管道等。與其他化工行業(yè)相比，將石油作為整個(gè)原材料的企業(yè)，需要從裝置設(shè)計(jì)到整個(gè)安全管控過(guò)程，及各項(xiàng)工藝技術(shù)等方面保證企業(yè)運(yùn)行生產(chǎn)及整體經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還應(yīng)保證化工產(chǎn)品制作加工的科學(xué)性。

一、化工工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

化工工藝設(shè)計(jì)的水平直接關(guān)系到社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展，應(yīng)該受到我們的高度重視。眾所周知，化工工藝的設(shè)計(jì)工作具有一定的多樣性和復(fù)雜性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：相關(guān)工程師在工藝設(shè)計(jì)的全過(guò)程中應(yīng)關(guān)注其安全性，對(duì)開(kāi)發(fā)的所有生產(chǎn)設(shè)備和管道都應(yīng)進(jìn)行考慮和評(píng)估。在化工工藝具體設(shè)計(jì)工作時(shí)還需要面臨很多新型技術(shù)和工藝調(diào)配，所涉及的技術(shù)工藝與管理工作要點(diǎn)也更多，所以我們不難發(fā)現(xiàn)化工工藝設(shè)計(jì)最主要的特點(diǎn)就是具備較強(qiáng)的復(fù)雜性。此外，化工工藝有關(guān)設(shè)計(jì)工程人員在進(jìn)行工作時(shí)，應(yīng)明確整個(gè)產(chǎn)品技術(shù)目標(biāo)和流程特點(diǎn)，并需要嚴(yán)格遵守工藝技術(shù)基本準(zhǔn)則和流程，進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)體系管道的布置，確保有關(guān)化學(xué)產(chǎn)品的反應(yīng)與系統(tǒng)運(yùn)行效果可以滿足化工工藝要求，從而完成最為可靠的設(shè)計(jì)工作方案。

二、石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

（一）設(shè)計(jì)方案不合理

科學(xué)制定石化裝置工藝管道的設(shè)計(jì)方案，可以保證施工進(jìn)度的科學(xué)性，減少因工藝混亂和返工造成的材料損失和人力支出，從而降低成本?？茖W(xué)的設(shè)計(jì)圖紙可以在項(xiàng)目開(kāi)展前提前進(jìn)行當(dāng)?shù)氐膶?shí)景調(diào)查，分析可能影響施工安全的問(wèn)題，保障施工人員的生命健康安全。

（二）人員素質(zhì)不高

化工廠的工藝管道需要連接不同的裝置，這些復(fù)雜的布置會(huì)嚴(yán)重影響管道建成后的日常維護(hù)工作。因此，在設(shè)計(jì)化工管道時(shí)，需要注意秩序，考慮維護(hù)方便的問(wèn)題。因此在設(shè)計(jì)化工管道的時(shí)候需要重視條理，考慮到便于維修的問(wèn)題。而現(xiàn)實(shí)情況卻存在著化工管道排列混亂，這樣給維修人員的工作增加了風(fēng)險(xiǎn)性和操作不便，并不利于管道的使用。這樣欠缺考慮的設(shè)計(jì)方式甚至還會(huì)給管道的使用造成安全隱患。在管道設(shè)計(jì)問(wèn)題上首先要明確選材，選擇性質(zhì)較為可靠對(duì)人體傷害性較小的產(chǎn)品，減少產(chǎn)品會(huì)帶來(lái)間接的人體健康侵害的可能。選材要盡量選擇運(yùn)費(fèi)較少性價(jià)比較高的材料，注重整個(gè)工藝流程設(shè)計(jì)的使用合理，將整個(gè)設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單化處理，保證安裝環(huán)節(jié)的平穩(wěn)有序推進(jìn)。結(jié)合我國(guó)的真實(shí)技術(shù)使用情況，緊貼主流技術(shù)流行現(xiàn)狀及時(shí)引進(jìn)先進(jìn)的施工手段，提升整個(gè)化工管道設(shè)計(jì)的合理穩(wěn)定性。

（三）缺乏監(jiān)督體制

在化工工藝設(shè)計(jì)中，如果基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成不利影響?；すに嚨脑O(shè)計(jì)本身就需要非常專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)和有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，因此整個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為支撐，來(lái)保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品的可靠與安全。但是往往在實(shí)際進(jìn)行時(shí)，化工企業(yè)如果對(duì)于整個(gè)工藝體制缺乏一個(gè)完善的監(jiān)督和約束，就比較容易使化工工藝的設(shè)計(jì)缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性。綜合來(lái)看，一項(xiàng)化工工藝設(shè)計(jì)能否順利完成，企業(yè)有效的監(jiān)督體制起來(lái)了至關(guān)重要的作用。

（四）生產(chǎn)設(shè)備問(wèn)題

在化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備也是重要的組成要素。由于產(chǎn)品的類型和用途不同，相應(yīng)設(shè)備的性能、用途、形狀和容量也有一些差異。特別是具有反應(yīng)條件和化學(xué)物種轉(zhuǎn)化的反應(yīng)設(shè)備需要承受高溫高壓等嚴(yán)格的工作條件。這需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料，以及相配套的安全技術(shù)措施、和自動(dòng)化監(jiān)控手段等，保證設(shè)備的正常工況運(yùn)行。定期對(duì)設(shè)備的檢修和維護(hù)也很重要，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)備外部的檢修條件和停下來(lái)進(jìn)行內(nèi)部深度檢修的周期。設(shè)備安全是化工生產(chǎn)中的重要的本質(zhì)化安全條件。因設(shè)備引發(fā)的安全事故涉及的規(guī)模較大，所以會(huì)給企業(yè)和單位帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還會(huì)有人員的傷亡，應(yīng)引起高度重視。

三、石油化工裝置工藝管道設(shè)計(jì)控制措施

（一）防止發(fā)生腐蝕

石油化工管道腐蝕的原因和條件復(fù)雜多樣。為了更好地解決這些問(wèn)題，我們應(yīng)該注意材料的選擇。首先要保證材料有一定的耐久性和優(yōu)異的耐腐蝕性；其次要注意管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。只有這樣才能減少損失。如果管道中出現(xiàn)均勻腐蝕的問(wèn)題，有關(guān)設(shè)計(jì)工作者應(yīng)依照腐蝕速度對(duì)管道應(yīng)用時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，并在后續(xù)選材時(shí)應(yīng)盡量選取耐用性強(qiáng)或是添加一定抗腐蝕性藥物的材料，延長(zhǎng)管道使用期限，利于有關(guān)設(shè)計(jì)工作者能夠更好監(jiān)督管道應(yīng)用狀況。例如環(huán)境造成的腐蝕，其雖然時(shí)間比較長(zhǎng)，但其變化比較緩慢，我們依然不能夠忽視該類現(xiàn)象。應(yīng)依照實(shí)際工作狀況，并結(jié)合各類因素影響，選取最佳材料，降低管道腐蝕的基本速度。此外，還應(yīng)綜合考慮各類外界因素，強(qiáng)化和注重局部的防腐蝕措施，只有這樣才可以更好的確保管道設(shè)計(jì)與安全。

（二）管廊管道設(shè)計(jì)

化工工藝管道多用于輸送有毒、強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)。走廊管道設(shè)計(jì)不當(dāng)，容易導(dǎo)致管道泄漏，引發(fā)爆炸事故。因此，應(yīng)重視管道廊道的主要設(shè)計(jì)工作。在此過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先，根據(jù)管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，管道應(yīng)布置在合理的區(qū)域，以保證管道的完整性和安全性；在管道層次結(jié)構(gòu)中為不同的目的合理安排管道。例如，材料管布置在第一層和第二層，在第三層進(jìn)行公用管道布置，最后在第四層進(jìn)行儀表安裝、槽板等設(shè)施；高度重視再沸器的安裝。依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，多是將再沸器安裝在塔底，并合理控制其換熱管的管長(zhǎng)、管徑；重視冷凝器的安裝。盡量選擇通風(fēng)良好的區(qū)域安裝冷凝器。重點(diǎn)避開(kāi)高溫、水蒸氣多的區(qū)域；在引出不同介質(zhì)的管道時(shí)要合理選擇引出部位。比如針對(duì)氣相介質(zhì)，可選擇總管上部位置。同時(shí)，還要控制主管引出高度；盡量減少閥門布置數(shù)量。若要布置，則應(yīng)采用集中布置的方式；若管廊通過(guò)人行道、道路，不能設(shè)置法蘭、螺紋連接件，以免管道泄漏；在寒冷地區(qū)應(yīng)設(shè)置旁路，以免其上下循環(huán)水干管出現(xiàn)凍結(jié)情況。

（三）泵設(shè)計(jì)

做好石化裝置工藝管道的合理設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要內(nèi)容。在此之前，確保吸入管安裝和使用安全。杜絕液體進(jìn)入泵內(nèi)造成的渦流漂移，平衡液體流動(dòng)布置，改善水頭安裝位置，減少氣體阻礙現(xiàn)象。做好這些防護(hù)措施能夠順利提升泵的使用效果，延長(zhǎng)泵的使用期限，減少資金支出。這就需要設(shè)計(jì)石油化工裝置工藝管道期間在泵的輸入位置安裝值管，這樣的設(shè)計(jì)理念是出于減少泵受到的直接沖擊。但是具體的管道形狀安排，要根據(jù)泵的具體形式才能確定，不同的泵需要不同類型的管道還減緩沖擊。管道的側(cè)面吸收泵需要選擇的直管長(zhǎng)度需要保持在管道直徑的三倍之間。之后還要注意，離心泵在液體進(jìn)入之前會(huì)出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該使用雙吸嘴的方法，保證吸管和泵軸保持平行。一般這個(gè)情況下管徑應(yīng)該選取直管長(zhǎng)度的七分之一。

（四）冷換設(shè)備

熱交換器、冷凝器和冷卻器統(tǒng)稱為冷交換設(shè)備。冷交換設(shè)備的意義在于壓力和溫度高，冷交換設(shè)備利用冷熱介質(zhì)來(lái)完成導(dǎo)管內(nèi)部的冷熱交換工作。為確?；すぷ鳝h(huán)境的壓力系統(tǒng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要保證換熱器管道的韌性符合國(guó)家的政策規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。要根據(jù)換熱器本身的特質(zhì)，壓力表，閥門，元件，組件，溫度計(jì)等部件的安裝位置要盡可能的貼近維修通道附近，實(shí)現(xiàn)整個(gè)維修通道的便利使用。管道設(shè)備進(jìn)出的設(shè)計(jì)，需要首先在分界處位置安排閘門，閥門，還要追加盲板和孔板保持相通的狀態(tài)。這樣的設(shè)計(jì)是為了保證一旦管道出現(xiàn)故障或者需要維修，也不會(huì)會(huì)影響石油化工原料的正常運(yùn)輸，保證管道運(yùn)輸工作如期進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)工作人員的使用操作安全，減少操作使用的危險(xiǎn)性，需要保證空冷器入口位置和分管連接保持50毫米的間隔，氣溫恒定地區(qū)主管位置要安置冷凝設(shè)備。低溫地區(qū)的冷凝器需要安置在旁通閥水管之上。

（五）減少應(yīng)力

石化管道設(shè)備的設(shè)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力損傷。為了降低危險(xiǎn)情況發(fā)生的概率，應(yīng)降低應(yīng)力損傷，提高管道安全設(shè)計(jì)水平。當(dāng)應(yīng)力失效時(shí)，管道往往會(huì)損壞。與管道內(nèi)壁的實(shí)際厚度相比，應(yīng)力失效往往會(huì)導(dǎo)致管道開(kāi)裂，并且在出現(xiàn)此類問(wèn)題之前不會(huì)出現(xiàn)任何跡象，一旦發(fā)生，管道就不能正常進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，也在一定程度上提高了其危險(xiǎn)性。因此，我們要制定合理的管道設(shè)計(jì)，提升其對(duì)應(yīng)力破壞問(wèn)題的應(yīng)對(duì)能力，并強(qiáng)化管道維護(hù)管理工作。對(duì)低溫情況發(fā)生的斷裂問(wèn)題，我們首先需要依照不同溫度及環(huán)境要求進(jìn)行管道合理的設(shè)計(jì)和材料選取，提升管道運(yùn)行的安全。此外，材質(zhì)在經(jīng)過(guò)高溫作用下常會(huì)發(fā)生變質(zhì)，我們應(yīng)采取合理的措施預(yù)防材料變質(zhì)出現(xiàn)失效，并降低可能發(fā)生斷裂的幾率，同時(shí)對(duì)管道設(shè)計(jì)過(guò)程中材料應(yīng)用狀況進(jìn)行了解與監(jiān)督，并控制溫度選取最佳材質(zhì)，并對(duì)發(fā)生問(wèn)題的來(lái)源進(jìn)行查詢并予以解決。

（六）提高人員技術(shù)水平

石化裝置工藝管道設(shè)計(jì)過(guò)程耗時(shí)少，整個(gè)過(guò)程需要施工人員、物流人員和管理人員的積極配合。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)積極組織收集多項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息，并及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通，確保工作狀態(tài)順利有序?qū)嵤?。關(guān)注設(shè)計(jì)的安全效果，確保整個(gè)工作的順利實(shí)現(xiàn)。整個(gè)石油化工裝置工藝管道的鋪設(shè)需要花費(fèi)的時(shí)間周期較長(zhǎng)，整體的技術(shù)施工要求較高，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，要將可能會(huì)延誤的工期也要納入最終的施工周期之中。這樣做是為了防止出現(xiàn)突發(fā)狀況導(dǎo)致無(wú)法順利應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致造成施工單位的經(jīng)濟(jì)損失。為了保證管道建設(shè)配合充足的人力，優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人員，要事先做好各個(gè)工程的具體施工安排，做好各項(xiàng)工作的配合工作。不光是一段施工內(nèi)容內(nèi)部得銜接，還要做好各個(gè)施工段的銜接，以求實(shí)現(xiàn)整體管道的穩(wěn)定使用，毫無(wú)泄漏。石油化工管道設(shè)計(jì)人員要具有全局性的判斷事物的眼界，做好管道的安全防護(hù)工作。加強(qiáng)人性化設(shè)計(jì)，方便之后的同仁使用，維護(hù)管道。設(shè)計(jì)人員要選擇環(huán)保綠色材料，關(guān)注施工地當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)自然環(huán)境，保證對(duì)生態(tài)的破壞性降到最低。

（七）加強(qiáng)設(shè)備控制

整個(gè)化學(xué)過(guò)程的反應(yīng)過(guò)程是非常危險(xiǎn)的。因此，為了進(jìn)一步保證工藝的安全性，對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也變得更加嚴(yán)格，必須考慮反應(yīng)過(guò)程中的一些問(wèn)題，能夠提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防范，能夠很好地制動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，預(yù)案合理科學(xué)。在設(shè)計(jì)化學(xué)工藝時(shí)，應(yīng)合理、科學(xué)地優(yōu)化和選擇反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)器。在選擇設(shè)備時(shí)，一定要了解化工工藝所要求的設(shè)備特性、一些具體的操作要求、工藝安全系數(shù)以及實(shí)際的化工工藝條件從而進(jìn)行選擇合適的設(shè)備。在進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)，還要選用合理的材料，要考慮到在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時(shí)面臨的一些壓力、強(qiáng)度因素。而且要本著加工便利的原則，優(yōu)先選用抗壓、抗腐蝕的材料。另外，在進(jìn)行化工反應(yīng)時(shí)，可能出現(xiàn)的工藝雜質(zhì)會(huì)影響反應(yīng)速度和反應(yīng)物活性，嚴(yán)重的甚至引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。所以需要設(shè)計(jì)人員對(duì)工藝雜質(zhì)要進(jìn)行嚴(yán)格地把控，一定要妥善保管化工材料。石油化工管道裝置需要良好的密封性，才可以保證不出現(xiàn)安全事故。但由于部分企業(yè)為了追求最大化的經(jīng)濟(jì)效益，其在管道材料應(yīng)用中不夠嚴(yán)謹(jǐn)且生產(chǎn)運(yùn)行工作不夠規(guī)范，致使產(chǎn)品出現(xiàn)不合格問(wèn)題。所以在管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)依照介質(zhì)條件選取最佳的材料時(shí)，要考慮管道材質(zhì)的合理性，高度重視其密封性。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，當(dāng)前，我國(guó)石化發(fā)展水平不斷提升，其對(duì)自身的安全管控也不斷得到了發(fā)展。而石化產(chǎn)業(yè)安全裝置相關(guān)工作者應(yīng)對(duì)當(dāng)前有關(guān)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)基本需求進(jìn)行了解，所以在石油化工工藝實(shí)際管道設(shè)計(jì)中，想要提升設(shè)計(jì)工作質(zhì)量，保證管道設(shè)計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)認(rèn)真做好有關(guān)設(shè)計(jì)工作，對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作質(zhì)量進(jìn)行控制，只有這樣才能更好的完善設(shè)計(jì)工作，為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。