石油化工装置工艺管道设计分析

石油化工装置工艺管道设计分析
石油是重要的工业生产能源，为了满足工业生产与发展的需要，需要对石油化工装置的各个部分进行升级改造，提高生产效率与安全性。

石油化工装置工艺管道是石油化工中的重要裝置，承担着能源输送的任务，在原有基础之上对工艺管道的设计进行研究分析，能够提高石油化工装置的安全性，保障生产工作的顺利进行。

本文就石油化工装置工艺管道的设计进行了分析，旨在促进工艺管道设计工作的发展与进步，为我国石油化工行业提供支撑。

标签：石油化工装置；工艺管道；设计；分析研究
1 引言
现代工业技术的成熟极大的加快了世界经济的发展，而石油是工业生产过程中不可缺少的能源。

为了满足工业生产需要，各国都在不断加大对石油化工装置的研发与改进力度，将新型技术融入到石油化工装置中。

石油化工装置本身具有一定的特殊性，其工作环境往往为高温、高压环境，因此对装置的安全可靠性的要求极高。

随着行业的发展，对石油化工装置的生产设计工艺的要求也越来越高，其中十分重要的部分就是工艺管道的设计，其设计的合理性在很大程度上决定了石油化工装置的整体合理性，因此有必要对石油化工装置工艺管道的设计进行分析研究。

2 石油化工装置工艺管道设计要求
2.1 工艺管道线路设计要求
工艺管道的设计的合理性在很大程度上决定石油化工装置的整体合理性，因此在设计工艺管道线路是必须遵循安全合理的原则，将管道设计安全性放在首要位置。

石油化工装置的工作环境较为复杂，存在许多危险介质，在设计工艺管道路线是应尽量避开这些危险介质，降低安全事故的发生几率。

此外，还应注重工艺管道实际安装施工的可操作性，做到简单易行。

2.2 工艺管道施工中的安全性控制
为了确保工艺管道施工过程不出现安全问题，应从以下几个方面实行安全性控制措施：
①充分考虑工艺管道原材料的物理及化学特性，尽量避免选用易燃易爆等危险性较强的材料；②建立危险预警与故障排除机制，及时发现工艺管道施工过程中的潜在危险，在发生安全事故时可靠动作，避免事故恶化；③根据石油化工装置工艺管道的实际需求，合理采用先进技术，以装置的整体安全性与合理性为设计导向，避免盲目引进可能造成的危险。

2.3 工艺管道设计中的组织管理工作
一般来说，石油化工装置工艺管道施工工作所用时间较短，因此组织管理工作往往注重工艺管道的设计阶段。

我国石油化工装置工艺管道设计经过了较长时间的积累，已经形成了较为成熟的行业标准。

但工艺管道本身具有较高的复杂度，因此需要做好相关组织管理工作，负责评估设计方案可行性、协调各部门工作、制定先进技术引进计划，从而提高工艺管道设计的安全性与可靠性。

3 石油化工装置工艺管道设计要点
3.1 管道材料的选择
石油化工装置各部分的工作环境不同，尤其是各部分承受的压力与所处环境的温度不同，因此在设计石油化工装置工艺管道时应考虑不同压力系统的分界划分，确保工艺管道能够正常工作。

一般来说，管道界限的划分可以按照P&ID进行，共包括以下三种情况；
其中，图（a）为当压力等级相同、材质不同时，工艺管道的界限划分方式；图（b）为压力等级不同、材质相同时，工艺管道的界限划分方式；图（c）为压力等级与材质均不同时，工艺管道的界限划分方式。

需要注意的是，在图（a）情况下，法兰、垫片应选用低材质，螺栓、阀门应选用高材质；图（b）情况下，上述材料均应选用高材质；图（c）情况下，法兰、垫片应选用低材质，螺栓、阀门应选用高材质，压力等级均选用高压等级。

3.2 塔和容器的管线设计
在设计塔和容器间的管线时，需要充分考虑二者的工艺原理，以工艺原理为基础，结合介质相态特点进行管线布置方案的设计，如图2所示。

其中，图（a）为分馏塔与汽提塔间的管线设计示意图，为了满足调节阀前的液面高度要求，调节阀组应安装在靠近汽提塔的位置；图（b）为分馏塔与回馏罐之间的管线设计示意图，考虑到分馏塔常采用热旁路控制方式，此时热旁路不宜过长，且调节阀应安装在回流罐上部；图（c）为汽液两相流的管道设计示意图，此时调节阀应安装在容器附近，以达到避震、密封的目的。

3.3 冷换设备的管道设计
相比于其他工艺管道，冷换设备的管道设计较为简单，但仍需注意多种机械因素的作用。

①冷换设备中的冷水应从下往上注入，蒸汽则应从上往下注入；②换热器的进出口管道不得紧靠设备的封口法兰，应预留不少于30cm的间距，以便螺栓拆卸；③换热器中的重沸器所连接的管道长度应按一定比例进行配置，确保设备管嘴承受压力在允许范围内，如图3所示：
3.4 管架设计
管架设计与工艺管道设计密不可分，二者相辅相成，互为支撑，因此应对管架进行合理设计，减小工艺管道投入使用后的故障损坏率，提高生产运行效率。

在设计管架时，应尽量避免使用弹簧支架，这是由于弹簧支架的使用成本高、使用寿命短，不利于工艺管道的实际应用；对于沿塔布设的管道，应尽量减少承重支架的使用数量，一般仅设置一个。

当一个承重支架无法满足承重需求时，可增设第二个个承重支架，并配备一定量的弹簧吊架与导向支架。

4 结束语
作为能源开采与利用过程中的重要设备，石油化工装置工艺管道的设计是保障设备整体安全性与可靠性的关键。

因此，必须对工艺管道的设计要点进行分析，对现有的设计方案进行改进，以适应当前工业化生产对石油化工装置的设计工艺的要求。

参考文献：
[1]王卉.石油化工装置的管道设计与工艺分析[J].当代化工研究，2018（03）：133-134.
[2]国庆.石油化工装置工艺管道设计的合理性探讨[J].化工管理，2016（15）：154.
[3]刘彪，齐帅，李豫杉，刘玉峰.石油化工装置工艺管道设计研究[J].化工管理，2015（33）：173.
吴名名（1983- ），男，助理工程师，本科，主要从事石油化工艺及管道设计工作。