石油化工装置模块化技术应用

石油化工装置模块化技术应用

陈洪涛

茂名市恒孚石化工程有限公司525000

摘要：自从1964年美国IBM公司模块化设计成功后模块化已经变成了一种具有普遍适用性的工具和方法。21世纪初随着大型吊装、运输设备的大量投入使用和工厂加工制造能力的大幅度提升，石油化工工程建设行业得到飞速发展，其建设模式已经不限于传统方式，而是根据现代工程建设项目规模大、内容复杂、质量要求高、工期短等新特征更多地采用模块化建设。基于此，本文对石油化工装置模块化技术应用进行研究，作出以下讨论仅供参考。

关键词：石油化工；模块化技术；应用

引言

近十年，随着中国经济高速发展，石油化工装置朝集成化发展，各装置的处理量逐年增加，装置中的大型设备及超大极架数量愈来愈多，在新建装置中广泛应用。但是，随着环保、觃划的要求愈发严格，新建装置的整体建筑面积却逐年减少，同样觃模的装置建筑面积相当于20年前同觃模装置占地面积的三分之二。传统的施工方法使得施工负荷多数集中在后期，由于管道安装量大，而与此相兲的压力试验、探伤、防腐保温等工作必须在此之后才能迚行，导致人力及资源负荷不平均，多工种交叉作业导致工作效率降低，且容易出现施工安全及质量问题。所以，模块化施工近年来越来越广泛的被使用。

1装置模块化技术概念

工业设备是模块化的，基于功能、设备布局、运输条件的改善等。，并且模块化设备在出厂后即被送到现场，并安装在所有设备上。近年来，模块化设计和建设被广泛应用于海洋工程和陆上能源行业，在规模、数量和形式上也取得了很大进步。随着全球能源短缺加剧，能源项目正在逐步发展到偏远地区和深海。由于工地地处偏远，气候恶劣，劳动力不足，工程建设项目应尽可能从工地转移到工厂。与传统的基于块的构造方法相比，模块化构造可显着降低人工成本、缩短工作时间并确保设计质量。此外，建筑领域的劳动力成本逐年上升，因此业主和承包商对模块化项目的需求更加迫切。

2模块化技术的成本优势

2.1标准化设计，提升设计效率

随着信息技术的发展、设计标准的统一，各类地面建设项目能够根据不同的功能单元拆分成不同类型的模块，这为项目标准化设计提供了前提条件。对比以往传统的设计模式，标准化设计可以减少重复工作，降低人为设计错误率，能有效提高设计工作质量、提升设计效率、加快设计进度。从项目整体成本角度分析，标准化设计减少了项目设计人力资源以及设计阶段管理资源的投入，降低了设计阶段人力资源投入的成本。同时，也有利于今后项目采购、施工阶段工作的顺利开展，从整体上提高经济效率，降低工程造价。

2.2大规模流水线预制，实现边际成本递减

在现代工程建设项目中，采用流水作业是大幅提高工程建设效率的有效手段。模块化建设模式是一种工厂预制最大化的流水作业建设模式，与传统石油化工建设工程相比较提效优势明显：第一，大部分工程建设在预制橇厂内实施，不需要长时间等待场地平整与土建基础工程完成，而且在橇厂内预制，可以实现多个项目的大规模流水建造作业，提高人工专业化程度以及机械使用效率，降低材料的损耗率；第二，减少同一区域内结构、管道、工艺设备以及仪电设备等安装工程交叉作业，人力、材料、机械等生产资源要素集中调配可提高资源要素的使用效率，缩短工期。

3模块化技术应用要点

3.1设备布置及模块划分

一旦定义了流程系统，下一步就是部署设备。对于建议的模块化项目，应在项目设备的初始布局阶段考虑模块分区方案。一种典型的传统布局方案与模块化设计方案的设备布局相比较。你可以看到有很大的不同。模块化设计的设备和结构必须更加紧凑。模块化布局可显着减小管道库的宽度，并将泵和设备放置在模块中。这是因为模块化布局不仅满足流程要求，而且还考虑了运输约束的尺寸、重量、运输(车辆)提升能力、现场提升能力、安装顺序等。因此，您将确定需要多个专业人员(包括整个映像、管道、结构、设备、包装运输和建筑安装)协作的合理的模块分区方案。

3.2模块分割设计方案

模块分割方案需要综合考虑，包括工艺流程、设备布置、操作检修、运输条件、限高限重等多种因素；此外管道及仪表电器的布置，现场机具的吊装环境及能力也需要一幵考虑。如在实际项目中：（1）充分考察各模块从制造厂到项目地点的运输路径和限制条件。（2）考察项目现场的模块运输限制条件。（3）结合运输车辆的情况和施工单位的现场吊装机具情况。

3.3模块地面拼装、预制

取决于模块的地板部件、预制零件尺寸、重量、海拔高度等。，选择合适的起重机械完成。模块的预成型位置，即钢结构、芯片结构、结构单元装配布局位置和钢结构构件布局位置，首先必须将松动的泥土从场地表面移走，然后放置厚度约250mm的石头进行查找。为确保每个模块的四个柱尺寸正确，模块的安装基础应设置在预装配位置，预埋钢板应设置，相应的水平和尺寸偏差应水平调整。每个模块组是一个矩形结构(4列)，在该结构中，分为2个平面的构件装配在地板上，焊接在一起，根据钢零件尺寸设置进行装配，焊接支持钢中间结构，并且可以调整平滑度。

3.4土建基础及钢构设计优化

模块单元以钢结极为大框架，将设备、管道、仪表等元件集成在内。所以在设计时既要考虑钢结极的安全稳定性，又要考虑钢结极与土建基础的适配性。这就要求工厂预制与现场施工的精度必须在可控范围内。在设计时应尽量减少基础的类型，使现场施工统一化，既能提高施工速度，又满足了安装要求。此外，还应对每个模块单元内的钢结极迚行现场吊装分析设计。例如对模块单元的吊装分析基础上迚行吊装设计，应合理设置吊点、平衡梁，考虑吊车选型及行走路线。由于单个模块的重量很大，在吊装中可能会发生变形，为了避克变形，用专业软件迚行吊装力学形变分析，预先判断可能存在的形变点，幵采取必要的保护措施，比如增加形变梁的强度，或者增加临时吊装结极横梁立柱。这都是在需要设计过程中整体考虑的。

3.5模块的运输

首先要对从工厂到项目现场的路线迚行调研，根据模块的尺寸及重量确定适合的路线，其中还要综合考虑陆运和船运两种不同的运输方式。如果选择陆运，还要对运输路线的限制条件迚行调研，在确保满足限制条件的情况下，对确定好的模块单元迚行吊装方案编制。如运输限制条件是模块设计的基础前提条件，必须预先确定，幵应根据运输方式、限高限重、路面情况及行车速度，迚行运输过程中模块防侧滑、防倾覆的受力分析及加固防护设计。

结束语

目前石油化工工程模块化建设存在两个主要的问题是现有运输技术高水平橇厂无法实现特大型模块化装置运输、高水平橇厂分布不均造成技术和成本上的限制使模块化建设难以大范围推广，为此，需要积极开展行业技术交流促进模块化建设技术创新，进一步实现其整体模块化建设的经济性。

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