環氧乙烷裝置內管廊管道布置研究

【摘 要】作為一種重要的有機化工合成原料，環氧乙烷具有廣泛的用途。本文研究了環氧乙烷裝置內管廊管道布置的問題。認為在裝置設計時，應注意管廊的位置選擇、高度和寬度的設計，熟悉管道的布置原則、閥門及儀表的操作以及管道的支架布置等，保證裝置的安全、順利運行。

【關鍵詞】環氧乙烷裝置；管廊；管道布置

環氧乙烷(EO)又稱為氧化乙烯，是重要的有機化工原料，主要用于生產乙二醇(EG)，還可衍生出幾十種精細石化的中間體，乙二醇進一步加工可生成聚酯纖維和樹脂，在洗染、醫藥、汽車、電子等領域被廣泛應用。國內將環氧乙烷和乙二醇設置為聯產裝置，統稱為環氧乙烷裝置。目前，英荷Shell和美國SD、UCC三家公司幾乎壟斷了全球EO生產技術。在環氧乙烷的裝置使用中，管廊管道的布置極為重要，本文結合實際談談環氧乙烷裝置內管廊管道布置的問題。

1.管廊布置

1.1管廊位置選擇

通常情況下，石油化工的裝置都是在管廊的兩側按照流程順序進行設備的布置。根據設備的平面布置確定管廊的形式，應設在將裝置內的設備盡可能多的聯系起來的位置。環氧乙烷裝置的工藝流程復雜，進出各單元的管道眾多且復雜，進出裝置的工藝管線及公用工程的管線管徑較大。為了使管廊將盡可能多的設備聯系起來，并使裝置的各單元滿足生產要求，考慮設置管廊，保證管道的長期安全運行，并給施工和檢修帶來方便。管廊的布置會影響到全裝置的布置風格，綜合考慮裝置所處的位置和相鄰裝置的布置形式等因素，最終確定采用多層鋼框架的房子形式。裝置總管線由兩端進出，按照工藝流程順序將設備布置在管廊的兩側，并劃分出裝置單元。不僅節約占地面積，而且節省投資。

1.2管道布置

管廊上布置的管道包括各類工藝管道、儀表和電氣槽盒、公用工程管道及消防設備管道等。工藝管道包括進出裝置和單元原料的成品、半成品等管道，如氧氣、乙醇管線、環氧乙烷管線、液化石油管線等；泵、熱換器與貯罐及其他裝置連接的管道，如環氧乙烯、環氧乙烯水溶液等；工藝過程產生的廢氣、煙氣、廢水和安全泄放等管道；聯系較遠的設備之間的工藝管道（長度>6m，DN≥150mm）。裝置的儀表和電氣設備所用儀表線，需要經儀表、電氣槽盒從外部引入到裝置管廊，再分別引入各個單元。為整個裝置供應蒸汽、空氣、凝結水、氮氣等作用的總管管道屬于公用工程管道，各個主要設備用的噴淋等管道屬于消防設備管道，在進行管道布置時都應充分考慮到。

1.3管廊的結構

管廊的結構應根據經濟性、占地、操作、檢修等多種因素，按照規范設計管廊的結構形式，根據環氧乙烷的置建、構筑物結構和管線的物料特征，在設計時選用鋼結構。

1.3.1確定管廊的寬度

管線的數量、管徑的大小、電氣及儀表槽盒、操作走道所需的最小寬度和預留寬度共同決定管廊的寬度。管廊預留寬度原則上按計算寬度的20%左右，最高不超過25%。管廊的最小寬度應充分考慮經濟性和客戶的意見，最小計算值由布置管道所需寬度、電氣槽盒所需寬度、儀表槽盒所需寬度和預留寬度四者之和構成。當最小寬度在6~8m之間時為經濟寬度，可采用一層管廊。超過這個范圍采用兩層，特別復雜時采用三層，通常管廊的寬度不超過9m。通常，由于管廊管線布置密度不同，首尾段管線數量較少。必要時，可以通過減少首尾段寬度或層數的方式減少投資，實現節約的目的。

1.3.2確定管廊的高度

應根據管廊下是否通車、有無鐵道和是否布置設備等決定管廊的高度，并考慮其他裝置的管廊高度和出入裝置點情況，與工廠協調確定管廊的高度。根據一般規范要求，管廊下布置設備，當設備檢修不需要車輛時，管廊梁的地面與地坪之間距離至少應保持3m。管廊下方的管道管底高度保持在2.5m左右，跨越工廠主干道的管廊高度梁地面至少有5.5m；跨越鐵路的管廊應保證在5.5m以上。此外，裝置內設備的管線進入管廊時必需的高度也應考慮在內。

2.管道布置設計

2.1管廊上管道的布置原則

根據裝置的特點和需要設計了三層管廊，一、二層為管道布置，第三層為電氣儀表和自控的槽板。按照布置的原則，氣體管道和熱管道宜布置在上層，液體的化學藥劑及腐蝕性介質的管道宜布置在下層。因此，布置時將蒸汽、壓縮空氣等氣體公用工程管道放在上層，其余則布置在下層或上層。工藝管道根據其兩端聯系的設備管口標高，布置在上層或下層。

（1）布置時應將大口徑管道盡量靠近柱子，以減少橫梁彎矩。（2）管道內設有熱補償器的應將補償器成組布置。當同一管道設有多個補償器時，為保證整齊美觀，應盡量采用統一形狀和尺寸的。設置有困難時，可使用安全可靠的膨脹節。（3）高溫、危險性氣體、低閃點介質管道及公用工程管道布置時應遠離電器和儀表槽盒，以免電氣和儀表信號受到影響，降低監測的準確性。（4）管廊至工藝設備的分支管應集中布置。（5）電氣儀表槽盒并排布置時應注意電磁感應。（6）振動管道布置在剛性較好的柱子旁。（7）為避免高溫管線熱漲移動干擾相鄰的管線應預留充分的空間。（8）將法蘭交錯配置以減少管間距，且管線底部采用支撐架。

2.2閥門及儀表的布置

閥門、儀表、八字盲板等操作、檢修較為頻繁，根據設計原則需要設操作用梯子或平臺。根據裝置管廊的實際情況，在管廊帶共設置了多處梯子供操作、檢修使用，并在管廊設置供通行的走道。

在布置管道時還應考慮到以下幾點：（1）管廊走道的兩側布置有閥組時，應將閥門的操作通道考慮在內計算寬度；（2）有取壓孔板或其他儀表的管道在附近有管廊走道時，應將管道集中布置在靠近管廊的走道處；（3）應將公用工程管道的分支管設置根部切斷閥，當有管廊走道時，將切斷閥設置在易操作的位置；（4）布置管廊端部的閥門時為便于操作，應將其相互錯開在平臺的兩側。

2.3管道的支架布置

布置管道的支架時應考慮管道的柔韌性，且根據應力解析的結果確定設置位置及型式。在該設置中選用了π型補償器，因此支架的設置應滿足其功能要求。應在使支架受到最小摩擦力的地方設置補償器的位置。在相鄰管道上為非金屬管和小口徑管道設鄰管支架時，應保證相鄰管道的足夠強度，且是常溫管道。當管廊的管道很長時，應設置導向支架防止管道失穩變形。可通過調節管柱的高度實現管道的坡度要求，設置足夠長的管托使管托不至于因管道的熱位移產生脫落現象。

3.小結

作為一種重要的有機化工合成原料，環氧乙烷具有廣泛的用途，在洗染、醫藥、汽車、電子等領域被廣泛應用。在裝置設計時，應注意管廊的位置選擇、高度和寬度的設計，熟悉管道的布置原則、閥門及儀表的操作以及管道的支架布置等，保證裝置的安全、順利運行。

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