石化装置管廊及其管道设计探析

陈希聪

(中石化广州工程公司配管室，广东 广州 510000)

石油化工装置管廊作为输送物质的一种特种设备，在石油化工装置之中发挥了巨大的作用。对管廊的设计需要考虑到具体的使用情况和工作情况，做出对应的调整。设计管廊的种类也呈现出多样化，好的管廊设计包含了多个方面，需要进行合理的分析，提升管廊设计的安全性，这是石化装置管廊及其管道设计的关键所在。

1 石化装置管廊上管道设计的基本要求

1.1 有效性

管道设计的基本要求在于提升有效性，也就是管道设计的基本理念主要是保证管道投入到正常的使用，并且要适用于各种设备装置，让管道设计保持较强的实用性，这些就是管道投入到生产使用的基本前提和要求。除开使管道具有可用性之外，对管道的设计还要兼顾成本因素，确保在投入使用不受影响的前提下尽可能降低成本，让管道的性能与成本控制都能得到优化[1]。

1.2 安全性

在石油化工生产中，安全生产是重要内容，在管道设计环节需要匹配安全设计的要求，并综合分析各种因素，确保使用管道的安全性。在管道施工中，要针对材料的质量问题加以分析。为了确保其安全性，在容易发生故障的位置上可以添加包装装置，以便在管道出现问题的时候可以及时解决，确保管道的安全[2]。另外，在进行管道施工期间要考虑到人员的安全性问题。

1.3 合理性

在进行管道设计的环节，应考虑设计的合理性、有效性，基于管道设计的这一前提做好管道结构设计的优化处理工作，让管道设计兼具合理性与有效性。针对管道设计，还要注重石油化工设备装置的设计，所以其设计本身带有复杂性，设计的内容偏向于繁杂，需要多个部门之间的协调与配合，最终让管道设计不断趋于有效、合理与及时，提升管道设计的效率，让管道设计合理、实用，兼顾科学性。

2 石化装置管廊及其管道设计

2.1 管廊的布置

针对石化装置而言，其管廊实际的布置形状都直接关联到设备的平面布置，其实际的形式和走向都需要按照其平面布置来明确，具体见图1所示。针对某个石化装置，其占据200 m×67 m的面积，考虑到安全消防、防火防爆、设备安装等具体的要求，利用直通式和T形组合形管廊，确保各个单元能够串接，然后设置对应的接口与外管廊相互的衔接，这样就可以满足工艺流程的要求，减少管道的绕行，确保经济性。

图1 某石化装置管廊布置

2.2 管廊的结构

2.2.1 管廊的宽度及层数

对于管廊的宽度，主要是基于管径大小、管线数量、电气电缆槽盒、操作通道需要的最小宽度来确定，并且还需要针对管廊的空冷设备、管廊下设备与通道等影响加以分析。首先，需要针对需要的管道管径、根数、保温厚度等进行统计，然后按照相邻管道其中一根高磅级带法兰净距不得小于25 mm来计算其实际的管道宽度，然后配合上电气槽板、仪表需要的宽度，再配合10%～20%的管廊余量，就可以实现其需要宽度的计算。管廊的宽度一般不能超过9 m，在实例之中，1#管桥为主管廊，因为多壮志单元共同一个管廊，其管线偏多，所以宽度为12 m，在其中间添加一根支柱，其对应的管廊结构见图2所示；2#管桥的宽度6 m，层数1层。这一装置的1#管桥的左半部分MTBE装置管线要少于右半部分的装置，按照其宽度确定的基本原则，MTBE装置1-12柱管廊宽度为12 m，层数达到2层，气分装置12-23柱管廊因为最上布置的空冷器，所以，其实际的管廊宽度为12 m，层数为4层。

图2 三柱双梁

2.2.2 管廊的高度

图3 管廊结构

针对双层或者是多层管廊，主要是按照装置规模与观澜过最大管道直径来确定层高，上下层之间达到1.2～2.4 m的间距；猪养殖最大的火炬总管管径为800 mm，其跨越气分装置为12-23柱，最远的直线距离为96 m，要求可以满足3‰的坡度，其火炬管两端的高差为288 m。为了满足分区装置火炬管道无袋形并坡向此火炬总管以及自总管顶部顺介质朝着45°斜接的配管要求，就需要针对其最大管径加以明确，从而确定其层高为2.4 m。针对管廊结构，一般需要按照图3(a)的平层式进行分析，其优点在于结构简单，不过在管廊的边梁上方，需要单独梁作为支撑。针对图3(b)为错层式，其优点在于支撑进出管廊管道，这一装置主管廊下放有泵的布置，考虑到检修吊装，并且其管廊横穿道路，其内部的检修道不得低于4.5 m，最后明确其相应的柱为5 m、7.4 m、9.8 m、14 m，其管廊顶部14 m设置了平台，并且有对应的空冷器的布置。

2.3 管廊上管道的布置设计

在管廊管道布置中，需要考虑到管径大小、被输送物料性质、设备位置、动力电缆安全等因素，针对管廊的所有工艺管道、仪表、工程管道等进行全面的规划，要求能够各安其位。基于管道布置的基本原则，分析其对应的特点，对于装置主管廊的12-23柱9 m层主要是布置了压缩空气、蒸汽、燃料气、氧气等管线，考虑到管廊上敷设的电缆槽架不允许布置在热管道的附近，也不允许在带有腐蚀性介质的管道下布置，所以，就需要将电气电缆槽架和仪表布置在同一层，并且要求仪表和电气电缆槽架能够与柱子布置相互贴近，仪表和电气电缆之间需要预留超过1 m的净距离，从而避免电磁感应的出现，槽架之间还需要做好检修通道的布置。对于主管廊的12-23柱的5 m与7.4 m层，还需要循环水、新鲜水等液体公用工程管道以及对应的工艺管道布置。针对01-12柱，其具体的布置见图4所示。

图4 12-23柱管道布置剖面

2.4 管廊上蒸汽管道补偿器设置

针对主管廊，还需要长距离高温蒸汽管道的敷设，所以，就需要考虑到热膨胀量的吸收，一般设置为“π”形补偿器。

第一，明确管道膨胀量。管道的线胀系数直接决定了管道的膨胀量。而其对应的线胀系数又取决于管道的材质以及设计温度。

第二，固定点位置的确定。首先假设管道总管中间为固定点，按照管道的走向和分支，做好补偿器的设置，首先在管道的两头四分之一的位置上设置好固定点，按照其膨胀量不能超出200 mm，因为管托长度限制，一般要求达到350 mm的管托长。这样的管道在膨胀中，就不会让管托脱离管架的衡量。按照补偿器线算图，就可以将其臂长与臂宽明确。一般在装置内吸收管道膨胀，所以，其固定点靠近进出装置便捷的管架上进行对应的设置。针对补偿器，还需要在两固定点之间进行设置，为了避免出现过大的管道横向位移，还需要在补偿器两侧距离补偿器弯头大概32～40倍的管道公称直径位置上，做好导向支架的设置。

2.5 装置管廊上的界区阀组布置

第一，对于装置管廊界面区阀组，最好是可以利用水平无袋的方式，在其下方钢结构上做好操作平台设置，具体见图5所示。

图5 界区阀及其操作平台示意图

第二：对于其原料、产品、公用工程管道，还需要装置边界附近。在附近设置好切断阀，针对容易凝结介质的切断阀，则需要在系统分支位置上设置，对于存在有毒介质、油气、油品的管道，则需要设置8字盲板。

3 结语

在对石化装置管廊与管道进行设计的时候，需要考虑石化设备的实际问题。一般来说，做出科学合理的选择可以确保其装置占据最小的占地面积，并且要求两侧布置的化工设备能缩短与装置的实际占用长度，这样才能在节约占地面积的同时节约投资，提高整体设计水平。