石油化工管道设计浅析

刘亚杰 杨东婷

摘 要：石油化工管道设计是石油化工建设过程中的关键步骤，其合理性影响着整个装置的运行，因此确保管道设计的合理性和可行性具有十分重要的意义，如何设计出安全合理的管道是石油化工装置建设的重要课题。基于此，本文通过对石油化工管道材料的选用、阀门及管道布置、塔及容器的管道设计、冷换设备的管道设计以及管道支架设计等方面对石油化工管道设计进行了探讨分析。

关键词：石油化工;管道;设计

石油化工管道设计过程中，为了保障装置的安全、稳定运行，需要充分考虑材料选择、管道布置、支架设计等环节。以下就此对石油化工管道设计中应注意的问题进行简要的探讨分析。

1 材料的选用

材料的合理选用对管道设计十分重要：

1.1 法兰连接处的螺栓与垫片

法兰连接的地方常作为管道不同等级的分界点，在选材中经常会遇到高压力等级法兰为承受较高的密封比压，须保证所选金属垫片的硬度要比法兰密封面的硬度低，低于HB30以上。所以，法兰与垫片的连接处必须依据低硬度法兰来选择相应的金属垫片，否则，不仅会导致密封失去效果，而且还会损伤法兰的密封面硬度。

1.2 引进设备法兰配对

国内设备材料的机械性能与国外存在很大差异，温度--压力值也存在一定的差异，从国外引进的设备很多时候都与法兰不能相配对，特别是当工况在温度--压力曲线附近时更易发生。另外，为了方便施工时螺栓孔能进行有效对正，法兰相连接的管道至少有一端应为活套法兰。

2 阀门及管道布置

石油化工装置中，合理的管道布置不仅要满足施工、操作、检修及自身要求，同时也要满足工艺流程、设备布置以及生产的要求，具体表现为：

①安全阀出口与泄压总管相连接时，要顺着介质流向以45°角插入总管的上部，这样可避免总管内凝液倒流入支管;当安全阀定压大于7.0MPa时，为了降低安全阀背压，必须采用45°角的方式插入;②当安全阀出口低于泄压总管时，要在低处易于接近的地方设置手动放液阀，为避免袋形管段积液，需定期排放至密闭系统。同时，在寒冷地区，必须采取伴热和防冻措施，以防止发生袋形管段积液现象;③泵入口的管道布置应无液袋或气袋，而且管道需尽量直而短，如有变径，为了防止气体集聚，应使用偏心大小头，大小头一般需顶平安装。当离心泵用于输送轻介质时，为避免发生气蚀现象，在大小头后最好有3D-7D的直管段;④跨越道路的危险介质管道，其上方不能安装阀门和法兰，并且要使净高达到一定的要求。消防蒸汽、消防竖管、事故隔离及紧急放空等必须放置在明显的位置，同时保证其安全性与易于操作性。

3 塔与容器的管道设计

3.1 根据工艺原理合理布置

一般情况下，分馏塔带有调节阀组，调节阀组应靠近汽提塔安装，以保证调节阀前有足够高的液柱;当分馏塔塔顶压力由热旁路控制时，热旁路应尽量短且不得出现袋形，调节阀应设在回流罐的上部。

3.2 介质相态的特殊要求

当管道用于输送汽液两相流时，管道上的调节阀应尽量靠近接收介质的容器布置，从而达到减小管道压降，避免管道震动的目的。由此可见，管道的设计过程中需关注工艺意图，不可随意布置。

4 冷换设备的管道设计

4.1 逆流换热

冷换设备的冷水由下部进入管程入口，从上部管程出口排出，这样供水出现故障时，换热器內仍能够存有水，不致排空。当冷换设备作为加热器时采用蒸汽加热，蒸汽从上部引入，凝结水由下方排出。

4.2 安装净距

为了方便冷换设备的检修，换热器进出口管线及侧面的法兰在设计时应与设备封头盖法兰保持一定的净距，以方便拆卸螺栓，净距一般为300mm。

4.3 热应力

为方便冷换设备的检修，换热器的固定端一般设在管箱端，凡与设备管口相连接的管道，均需考虑换热器本体热涨位移对设备管口受力的影响。可通过合理的管线布置，使管口受力满足相关规范要求，必要时，可通过应力分析软件对其进行应力分析。

5 管道支架设计

5.1 合理设置承重支架

一般沿塔敷设的管道只设置一个承重支架，该支架通常为刚性支架，支架生根于塔身，支架高度位于塔顶封头焊缝线下方150mm处，若一个承重支架荷重过大时，可设置另一个承重支架，该承重支架应设计为弹簧支吊架。同时，每隔一段间距就要设置一个导向支架。不允许在水平管道的弯头处设置刚性支架。

5.2 合理进行管线设计，减少弹簧支吊架的使用

弹簧支吊架与一般支架相比较，在安装及使用方面比较麻烦，到达现场时，弹簧支吊架是用定位销加以固定的，安装过程中，不得随意拔掉定位销，定位销应在装置开车或蒸汽吹扫之前拆除。

6 结束语

综上所述，石油化工管道设计不仅要求设计者具有专业的知识，科学的理念，而且还要求设计人员具备创新意识，在运用常规性的专业知识和规范性的原则下，充分了解工艺的意图及生产要求，在设计中具体分析实际情况，从而保证石油化工装置的安全稳定运行。

参考文献：

[1]张献杰.浅谈石油化工企业管道的关键技术问题[J].生物化工，2016（02）.