柴油加氫裝置管廊管道設計要點

王久昌

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

柴油加氫裝置管廊管道設計要點

王久昌

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

論述了石油化工裝置管廊規(guī)劃和管道布置的一般要求；介紹了柴油加氫裝置管道設計的具體過程、確定管廊主要參數的方法和管道布置的原則、重點管道的布置方案、與相關專業(yè)之間的協作及注意事項，為此部分的配管設計工作提供了參考。

柴油加氫；管廊規(guī)劃；管道布置

為了生產高標準柴油，我國煉油企業(yè)加快了柴油產品質量升級的步伐，隨著人們對環(huán)境保護意識的加強及環(huán)保法的日益嚴厲，柴油質量升級越發(fā)得到重視，柴油加氫是柴油質量升級最常用的手段。

管廊是石油化工裝置中重要的組成部分，是連接系統(tǒng)與裝置的橋梁，也是連接裝置內各分區(qū)設備和管道的中轉樞紐，將各個工藝單元聯系在一起，形成一個完整的工藝系統(tǒng)。良好的管廊規(guī)劃和管廊管道布置可以優(yōu)化全裝置的管道設計，同時可減小投資，使裝置更加經濟合理。隨著裝置規(guī)模逐漸大型化，管廊配管設計顯得愈加重要。

本文以筆者參與設計的國內某煉廠柴油加氫裝置為例(文中所出現的管廊位號、分區(qū)名稱、標高數值等均為虛擬)，重點闡述了柴油加氫裝置管廊規(guī)劃和管道布置的設計要點。該部分配管設計的一般步驟為：(1)根據前期規(guī)劃確定管廊的型式、位置和基本參數；(2)詳細布置管廊部分的工藝管道、公用工程管道及其它管道；(3)協調其它分區(qū)設計人完成管道對接。

1 前期規(guī)劃

管廊區(qū)域的管道約占裝置總米數的1/3～1/2左右，此部分管道設計非常繁瑣，為設計過程中避免返工，做好前期規(guī)劃非常重要。

1.1 配管研究圖

裝置平面的基本布局確定后，首先應繪制管廊區(qū)域的配管研究圖，具體內容如下：

(1)根據工藝專業(yè)提供的界區(qū)條件，規(guī)劃界區(qū)管道接點圖，委托給系統(tǒng)單元設計單位；

(2)高壓厚壁管道，包括加氫進料泵進出口管道、熱高分氣空冷器進出口管道、反應器進出口管道、反應進料加熱爐進出口管道等；

(3)緊急放空管道和火炬放空主管道；

(4)產品分餾塔底重沸爐進出口管道；

(5)與各分區(qū)連接的大口徑、介質操作溫度較高的管道，等。

1.2 其它內容

除了規(guī)劃重點管道以外，前期規(guī)劃還應包括以下內容：

(1)與儀表、電氣專業(yè)、系統(tǒng)單元設計單位確定儀表槽盒和電纜槽盒的銜接位置，即是否從主管廊對接，或單獨設置副管橋；

(2)由管道初步規(guī)劃結果所得到的管廊寬度，與結構專業(yè)協商確定管廊的跨數；

(3)與結構專業(yè)協商斜撐的位置。

2 管廊的規(guī)劃

2.1 管廊的位置

管廊的形式和位置應根據設備平面布置的要求確定。圖1為該煉廠柴油加氫裝置平面布置圖，建北朝上。

1#管廊為裝置主管廊，東側為裝置界區(qū)，與系統(tǒng)管廊銜接；1#管廊北側為2個分餾單元，南側為反應單元和原料預處理單元，西側與爐前管廊(2#管廊)銜接；4#管廊用于連接1#管廊和3#管廊(壓縮機廠房前管廊)之間的管道。從圖1可以看出，1#管廊設置在裝置的中間位置，平行于裝置的長邊，有效地將裝置內主要設備聯系在一起。

圖1 某煉廠柴油加氫裝置管廊布置

Fig.1 Pipe rack layout of a Diesel oil hydrogenation plan

2.2 管廊主要參數的確定

2.2.1 柱距

管廊的柱距應滿足大多數管道的跨距要求，宜為6～9 m，另外需要考慮的因素有：

(1)裝置內管廊的柱距應盡量保持一致；

(2)管廊柱子盡量與分區(qū)構架柱子對齊，以便于與分區(qū)管道對接和美觀需要；

(3)管廊下方為消防通道時，應根據裝置規(guī)模、通行機具的規(guī)格確定；

(4)管廊下方布置大型設備或設置泵房時，應考慮設備和管道布置以及檢修空間，可對柱距做相應的調整。

2.2.2 寬度

確定管廊寬度需要考慮以下幾個因素：

(1)管廊寬度主要由敷設在管廊上的管道數量、管徑及其間距確定；相鄰管道凈間距不應小于50 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于25 mm；

(2)管廊的寬度可考慮與空冷器構架的寬度做成一致，使空冷器構架的支柱荷載作用在管廊柱子上，以便于土建專業(yè)設計；

(3)應考慮儀表、電纜槽盒的寬度及其檢修通道的寬度，另外也需要滿足兩類槽盒之間的間距要求；

(4)考慮全廠后期擴建的可能性，管廊寬度的確定應留有10%～30%的裕量。

根據以上要點計算出管廊的寬度后，將管道荷載委托給結構專業(yè)，以確定是否需要在中間增加立柱(如圖1所示裝置主管廊做成2跨)。

2.2.3 高度

管廊高度應根據下列的條件來確定：

(1)最下一層的凈空應按管廊下設備高度、設備連接管道的高度和操作、檢修要求的高度確定；

(2)管廊下作為消防通道或檢修通道時，管廊至地面的最小凈高不應小于4.5 m；

(3)管廊層間距應根據管徑大小和管廊結構確定，上下層間距為1.2～2.4 m；對于大型裝置上下層間距可為2.5～3.0 m；

(4)側梁用于支撐管廊與各分區(qū)之間對接的管道，其標高應與分區(qū)設計人協商確定，一般位于兩層主梁的中間位置，相鄰的主梁和側梁標高差值盡量保持一致；當管廊改變方向或主管廊與副管廊直角相交時(如1#管廊與2#、1#管廊4#管廊)，兩個方向的管廊主梁和側梁的數值做對調處理，如圖2所示。

圖2 主管廊和副管廊相交

2.3 平臺梯子的設置

管廊平臺梯子的設置要求如下：

(1)進出裝置的可燃氣體、液化烴和可燃液體的管道，在切斷閥處應設平臺，長度等于或大于8m的平臺應在兩個方向設梯子，作為安全疏散通道，如一側為斜梯，另一側可設置為直梯；

(2)界區(qū)處平臺、空冷器平臺、儀表槽盒走道、電纜槽盒走道等管廊區(qū)域平臺之間宜用走橋連通，與反應構架平臺、分餾構架平臺也宜連通，這些走橋可作為一個安全疏散通道，但相鄰疏散通道之間的距離不應大于50 m。

2.4 其它注意事項

圖3 主管廊立面布置圖

根據2.2節(jié)所述管廊主要參數確定的原則，該裝置主管廊立面布置圖如圖3所示，另外還有以下幾點需要考慮：

(1)除加氫進料泵以外的大多數機泵均與分餾區(qū)域的設備有關，宜布置在靠近分餾構架或塔器附近；其中產品分餾塔底重沸爐泵和柴油泵功率和外形較大，應考慮為其設置檢修吊梁；

(2)機泵正上方不宜布置儀表和電纜槽盒，避免發(fā)生火災時影響全裝置的儀表信號和供電；

(3)產品分餾塔空冷器一般布置分餾構架頂部，為避免熱風循環(huán)，該空冷器平臺應與主管廊空冷器平臺設置為同一標高。

3 管道布置

3.1 一般要求

(1)管道布置設計應符合工藝管道和儀表流程圖的要求；

(2)工藝管道的走向應做到“步步低”或“步步高”，避免“氣袋”或“液袋”；

(3)工藝氣體管道、公用工程管道、操作介質溫度較高的管道宜布置在上層，液化烴管道、液體管道、化學藥劑及腐蝕性介質管道、低溫管道宜布置在下層；

(4)介質操作溫度等于或高于250℃的管道宜布置在上層；布置在下層的介質操作溫度等于或高于250℃的管道可布置在外側，但不應與液化烴管道相鄰；

(5)個別管道進出管廊改變標高較困難或不允許改變標高時可水平拐入，但該管道應布置在管廊的邊緣，如裝置放空總管；

(6)儀表、電纜槽盒宜布置在上層，槽盒附近應按照儀表、電氣專業(yè)的要求，不得布置有熱影響的管道。

3.2 界區(qū)管道布置

界區(qū)管道的長度(自裝置界區(qū)至與分區(qū)接頭處)約占管廊區(qū)域管道總米數的1/2，界區(qū)管道的規(guī)劃直接影響到整個管廊管道布置是否合理和達到美觀的效果。界區(qū)管道布置是整個管廊管道規(guī)劃的難點，除了滿足3.1節(jié)所述的一般要求外，結合柴油加氫裝置的特點，還需要考慮以下幾點：

(1)原料油、開工柴油、精制柴油、石腦油、不合格油等工藝物料管線，在進出裝置時，一般都設有調節(jié)閥及流量計閥組，這些管道在界區(qū)處宜集中布置在一起，相關閥組宜布置在界區(qū)處管廊1～2跨區(qū)域的地面層；

(2)界區(qū)管道口徑一般從DN50～DN700不等，對于口徑相差較大的情況，考慮到各管線切斷閥、吹掃接口、排凝及放閥門的操作，為便于設置操作平臺，宜采用如圖4的布置方式，即將切斷閥安裝在垂直管段上；對于垂直管道上安裝閥門空間不夠的情況，可安裝在靠近界區(qū)的水平管段上；

圖4 界區(qū)管道閥組布置

(3)界區(qū)管道接點圖委托給系統(tǒng)單元設計單位后，應與其及時溝通并盡快確定各管道的排列順序，以避免詳細設計期間不必要的返工。

3.3 軟管站

管廊兩側應設置公用服務軟管站，具體設置原則如下：

(1)按照軟管的服務半徑進行規(guī)劃，各設置點的服務范圍應完全覆蓋服務區(qū)域；

(2)軟管站服務介質包括蒸汽、水、氮氣及工廠風，裝置內各設置點四種介質的排列順序應統(tǒng)一；

(3)各分支管自主管引出時應設置切斷閥，切斷閥可布置在槽盒平臺邊緣；

(4)氮氣管線與軟管連接處應設置雙切斷閥。

3.4 管道柔性布置

為了防止管道熱膨脹而產生的破壞作用，管道設計中應考慮自然補償或設置各種形式的補償器以吸收管道的熱脹和端點位移，具體要求如下：

(1)管廊上管道任何支點處的最大熱位移不大于100 mm，變形量較大處不宜設置法蘭；

(2)宜選用π型補償；對于需要用π型補償器的管道宜集中位置，溫度高、口徑大的管道布置在外側，π型彎宜升高并支撐在側梁上；導向支架的安裝位置如圖5所示，固定點應設置在兩個補償器的中間位置；

圖5 π型補償器的管道支架設置

(3)帶有管托的管道，當支點位移量較大時，管道應將管托適當加長或偏置安裝，采用偏置安裝時，應注明偏置量及其方向。

4 結論

在石油化工裝置中，管廊規(guī)劃及其管道布置在整個裝置的設計中占有非常重要的地位，本文重點論述了柴油加氫裝置管廊的設計要點及設計經驗。在設計過程中，應考慮符合工藝流程、滿足設計規(guī)范和操作檢修等方面的要求，根據每種裝置的特點，仔細研究，認真總結，不斷積累設計經驗，力求管廊管道布置更合理、經濟。

[1] 工業(yè)和信息化部.SH 3011-2011 石油化工工藝裝置布置設計規(guī)范[S].北京:中國石化出版社,2011.

[2] 工業(yè)和信息化部.SH 3012-2011 石油化工金屬管道布置設計規(guī)[S].北京:中國石化出版社,2011.

[3] 住房和城鄉(xiāng)建設部.GB 50160-2008 石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2009.

(本文文獻格式：王久昌.柴油加氫裝置管廊管道設計要點[J].山東化工,2017,46(7):151-153,156.)

Piping Design Principles of Pipe Rack in Diesel Oil Hydrogenation

WangJiuchang

(Guangzhou Petrochemical Engineering Corporation/Sinopec,Guangzhou 510620,China)

This paper discusses the general requirement of pipe rack design and pipe layout，introduces the process of pipe rack design hydrogenation unit，the method of determining the main parameters of pipe rack，the principle of pipe layout，the design plan of key pipeline，the cooperation and consideration with relevant majors. This article proposes some methods as references for the pipe rack design work.

diesel oil hydrogenation;pipe rack design;pipe layout

2017-02-27

王久昌(1984—)，男，遼寧朝陽人，工程師，主要從事石油化工裝置管道設計工作。

TQ055.8；TE626.24

B

1008-021X(2017)07-0151-03