浅谈石油化工装置工艺管道的设计

浅谈石油化工装置工艺管道的设计

范禹彤

天津辰力工程设计有限公司天津300400

摘要：石油是我国经济发展的血液，石油化工装置工艺管道又是石油运输中重要的一个环节，因此，做好石油化工装置工艺管道的设计具有重要的意义。同时，石油化工装置工艺管道涉及到石油的运输工作，而石油的化学结构具有不稳定性，易燃易爆，这就给石油化工装置工艺管道的设计带来了实际的困扰。因此，在进行石油化工装置工艺管道设计时必须要遵循科学性和安全性原则。

关键词：石油；化工装置；工艺管道设计

1导言

就石油化工装置设计而言，主体专业是管道设计，怎样才能保障石油化工装置的安全性以及合理的布局是当前面对的一大难题。笔者在本文中对其进行分析和研究，以便于进一步提升化工装置的安全性和稳定性，保障设计的效果和质量。

2管道材料与压力等级分界

当两个不同压力系统相连接时，两个系统的压力－温度等级不同，其分界点应按低压低温侧阀门关闭时考虑管路等级划分的界线，在一般性设计的工艺流程图中标明等级划分的界线。但具体管道设计时要分以下三种情况，以确保选择管线材料正确，保证管道系统安全可靠。首先，压力等级相同，材质不同时，选用低材质，垫片，阀门和螺栓要选用高材质；其次，材质相同，压力等级不同时，法兰、垫片、螺栓和阀门都要选用高压材质；三是压力等级和材质都不同时，法兰选用低材质，法兰、垫片、螺栓和阀门的压力要选用高压。

3工艺管道设计现状

3.1工艺流程设计

相比传统工艺管道的设计，如今工艺管道的设计越来越体现出现代化特征。一个好的工艺流程设计可以保证石油化工装置工艺管道设计的合理性，减少因石油化工装置工艺管道设计不当造成的不利影响。但是，一些石油化工企业为了节省成本，在工艺流程设计上偷工减料，导致工艺流程设计不具有可操作性，这是对工作不负责任的表现。只有合理设计工艺流程，科学建设工程前期的基础设施，才能保证石油化工装置工艺管道设计的质量。

3.2化工装置布置

石油化工装置工艺管道的设计需要化工装置的合理布置来保证。化工装置的布置会给石油工艺管道的质量带来一定的影响，特别在后期的安全维护方面，合理的化工装置布置能够有效地保证后期安全维护的质量，并且当事故发生时，能够第一时间开展相应的救援活动。这都得靠化工装置的布置来实现。为了保证石油的利用率，化工装置的布置也具有一定的必要性。

4石油化工装置工艺管道设计要求

4.1工艺流线安全

对石油化工装置工艺管道进行设计时，在确保其功能完善的前提下，还需要兼顾成本原则，以满足生产运行需求，具有较高的适用性与实用性。同时，因为石油化工生产的特殊性，设计时还应提高对安全性的重视，尽量选择危险性小的物质材料，结合实际生产需求，保证原材料选择的合理性，降低外界各项因素的影响，提高整个管道系统设计有效性。设计人员应具有丰富的实践经验，然后从实际生产需求角度分析，降低工艺设计的复杂程度，提高安装流程设计实用性。

4.2工艺过程安全

为保证工艺过程安全性，在选择原材料时，应对材料物理特性进行分析，根据生产工艺运行特点，对管道采取一系列安全防护措施，保证所选原材料的合理性与适用性。同时还应在管道系统中设置报警装置，尤其是对于经常发生故障的管段，提高其容错性，可以在故障发生时及时向管理人员报警，并采取措施处理，将故障范围控制在允许范围内，减少安全事故的发生。因为石油化工生产过程复杂度比较高，在生产过程中很容易受外界因素影响而出现不可预测的故障，如果不能及时采取措施处理，很容易产生大型安全事故。因此，需要对生产装置设置自动连锁紧急停车装置，保证工作人员人身安全，并减少经济损失。随着石油化工行业的快速发展，行业内专业技术在不断更新，逐渐实现了对全套工艺设备装置的审查，对提高工艺过程安全性具有极其重要的意义。

4.3工艺组织优化

目前我国石油化工装置工艺管道设计已经形成比较成熟的专业体系，工艺管道设计有相关标准、规定，对提高工艺管道设计规范性与合理性具有重要推动作用。但是因为石油化工装置工艺管道系统复杂度高，涉及到的内容众多，如果施工组织协调不到位，各部门间无法正常沟通，会降低设计过程中各部分人员间的配合有效性和及时性，很容易出现失误，而降低最终设计效果。因此，需要加强工艺管道设计组织优化，吸取成功经验，制定科学合理的组织设计方案，来提高系统设计效率。

5石油化工装置工艺管道的设计

5.1管道取样管设计设置

取样管设置应满足工艺的要求，设置在主管上，并在避免死角或“袋形”处取样，不宜设在有振动的设备和管道上，如泵、压缩机等，也应避免设在与振动设备直接相连接的管道上。取样阀应布置在便于操作的地方，否则应设平台，设备或管道与取样阀之间的管段应尽量短。

5.2泵的管路设计

确保泵能够长时间稳定工作，要对其吸入管道进行设计。需要使用偏心大小头，防止因入口系统变化引起的泵入口管径处气体聚集。安装时多采用顶平安装方法，可以省去低点排液。在设计入口管线时，如果泵的入口朝向一侧，应采取可调节入口支架，并且阀门位置应置于泵的侧前方位。同时要注意气阻对泵工作的效能以及状态的影响，减少或者防止气阻。还要保证泵嘴在规定的范围值内受力，确保其始终处于安全值范围以内。

5.3管架设计

管架设计的合理与否，对管道设计的影响很大，若是设计不合理，会留下安全隐患，造成安全事故，影响正常的操作。管架的形式应能满足管道的承重、限位或防震的基本要求，应按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、保温或者保冷、管道材质等条件选用合适的支吊架。管架在设计时同时需要考虑横向位移以及热膨胀等因素选择合适的管托。在设置沿塔边敷设的管线时，支架的顺序由上至下为固定支架、导向支架、弹簧支架。最后一个导向支架距水平啊管道宜不小于25倍管道公称直径，以免影响自然补偿。

5.4推广先进技术，提升设计能力

5.4.1现代数字化管道设计技术

数字化管道技术可以说是目前石油化工管道设计的一项前沿技术，这也是石油科技发展的最有前景的研究方向。这项技术不仅可以有效提高管道设计水平，而且能够为下步的管道施工和管理提供技术支撑。

5.4.2“物联网”技术

物联网技术虽然初期投资大，但其扩展性好，且获得的实时数据通过平台应用可以形成智能化网络，实现在线监测、定位追溯、报警联动、领导桌面和统计决策等十大基本功能，最终提供“无处不在的连接和在线服务”。塔里木油田运销部管辖的所有设施站场自动化改造工程是“油气生产物联网系统”示范工程，能达到运销部所辖部分管道阀室数据自动化采集上传，增加实时数据高级应用，提升管道自动化水平。

5.5PDS、PDMS等三维设计技术

在站场设计方面应针对不同的物料体系，利用PDS、PDMS等三维设计技术建立模型并不断进行设计优化，大力推进标准化设计，提高设计质量。针对管网优化设计与调峰，成品油顺序输送，冷热油顺序输送，应变设计，管道并行敷设，管道盾构、隧道、大型穿跨越，危险识别与风险评价，管道保温、防腐，加剂、热处理降凝，大落差管道减压站设置，地下储气库安全设施设计，长输管道站场区域阴极保护等方面的难点要积极探索，学习先进的设计理念，提高技术能力和水平。

6结束语

综上所述，可以看出石油化工装置的管道设计工作是一项复杂多变的精细工程，管道设计人员在必须具备良好的专业设计知识的基础上，还要有一定的创新意识和责任意识，应具备独到的管道设计理念和设计方法，对工艺管道设计、生产、施工等环节有足够深入的了解，才能确保管道设计安全合理、经济环保。此外，还要按照业主相关标准，在管道设计中必须根据石油化工装置的具体情况，科学合理设计管道工艺，才能有效保证管道的安全正常运行。

参考文献：

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