石油化工裝置工藝管道設計的合理性探討

曹山輝　王博　史川

[摘要]近年來，隨著我國社會經濟的飛速發展，石油化工產業得到不斷發展，石油化工裝置的規模也不斷擴大。化工裝置的管道設計直接關系到設備的正常運轉以及工作人員的人身安全，就必須對其進行合理設計。由于石油化工裝置管道的設計要求較為苛刻，同時受到多種因素的共同制約，若設計不當，勢必造成嚴重安全事故。

[關鍵詞]石油化工 管道設計

管道是石油化工裝置的“血管”，其重要性不言而喻。管道工程作為石油化工裝置的重要組成部分，在石油化工中具有重要作用。管道不僅將各類設備以及系統設施連接起來，形成一個完整的整體，而且還是運輸各種流體的保障，起到保護資源以及保護環境的作用。尤其是對化工裝置中的易腐蝕、易爆以及有毒的物質起著重要作用。長期以來，石油化工裝置中由于管道閥門泄露所引起的爆炸、中毒事故時常發生，不僅損害了工作人員生命，而且還造成了資源的巨大浪費。追究這些事故發生的原因，大多是由機器腐蝕、管道設計不合理造成的，鑒于此種問題，必須對石油化工裝置管道進行合理設計。

一、石油化工裝置工藝管道設計中應注意的問題

石油化工裝置管道在設計時應注意的相關問題：首先，設計安全合理的工藝路線。管道工藝路線的設置在整個石油化工裝置工藝中占著重中之重的地位，工藝路線的好壞直接關系著后期工藝的施工，因此應將工藝路線的安全設計放在首位。使用一些危險性較小的物質材料：在設計時應盡量減少危害化工裝置的危險介質，進而減少事故的發生：使工藝設計的流程盡量簡單化，避免復雜性操作，在設計階段采用一些輔助材料來降低工藝過程中的苛刻條件。

其次，設計安全的工藝過程。工藝過程的安全性直接關系到石油化工裝置的整體質量。在管道設計的過程中，應充分考慮到使用材料的易燃以及易爆性，同時應做好防火以及防爆的安全措施；需做好相關報警設置，預測潛在風險，及時反應以及避免事故的擴大：在工藝設計過程中，對于可能出現的狀況以及問題，做好預測，在生產裝置上設置自動連鎖緊急停車裝置等：對于引進國外先進技術時，應考慮其工藝設備的安全性，在使用前對其進行檢測，必須符合我國的法律法規。再次，做好管道設計的組織工作。由于石油化工的特殊性，項目建設時間一般較短，若在設計上的調配不合理，就會出現熬夜加班現象，影響工作效率以及工作質量，因此，應做好團隊組織工作，發揮團隊的合作性。最后，提高設計人員的綜合素質。管道設計需要設計人員來完成，設計的安全性以及合理性在很大程度上取決于設計人員的專業水平以及道德水平。若設計人員缺乏創新意識，在設計中采用習慣性的工作，缺乏主動思考能力，沒有對項目進行實際掌握，忽視了參數設計等，勢必導致管道存在質量問題，甚至發生工程事故。

二、石油化工裝置工藝管道設計的合理設計

（一）材料和等級合理設計

在整體的設計過程中，要將高壓與低壓系統之間的邊接納人到我們考慮的范圍內，而且，還要著重的將P&DI;劃分之后的界限進行標注，分為三種情況進行分析：①壓力相同，材料不同時，對材料的挑選，墊片和法蘭要選用質地低的，螺栓和閥門要選用質地較高的。②選材一致，受力等級不一時，選材都須用高壓材質。③受力等級與材料質地都不一致時，法蘭和墊片須選用質地為a的高壓材料，螺栓和閥門須選用質地為b的高壓等級的材料。

（二）泵的管線設計

（1）偏心異徑管的作用。為了防止在異徑管安裝過程中出現汽蝕的現象，在泵入口處要選擇偏心異徑管與之相連，安裝時要選用頂層平行的方法，以簡便其操作步驟。

（2）筆直管道的設計。在泵運轉的過程中，若有液體流入泵嘴，就會使泵的揚程轉變，并伴有氣體阻力的增多，最終造成泵的功能減弱，使用期限縮短。所以可以通過增加筆直管道的使用來減緩泵的受力。由于泵的類型不同，所以直管的設計方法也不同，對側吸泵來講，入口處的直管與管體長度來多要多出三倍左右；而對雙吸泵而言，在泵的入口處就應該匹配七倍左右的直管段，若管線和泵軸成900，彎頭等就可以被當做直管。

（三）管道的柔韌性

掌握好泵嘴與管道之間的關系，嚴格管控泵嘴的受力情況，使泵嘴的受力保持在合理的范圍內，以保證管道的位置不發生偏移。以下是可以減輕泵嘴受力的方法：①科學合理的鋪設管道方向，使管道的柔性達到最佳狀態：②由于當管道處于最短和壓力損耗最低狀態為其最佳形態，但若是用到了熱介質的管道中就不會如此。因為受熱力分析的影響，所以就要增多彎頭，轉變管線的走勢，以增強管線的柔韌性，單因此成本就會增加。為了使管道達到最佳狀態，成本最低化，就要對其進行合理的安排與設計，特別是管線、管架等。

（四）管道與支架的設計

管道的設計有很大一部分取決于管架，若管架設計不符合標準，不但會阻礙日常工作，還會給管道帶來不必要的麻煩，嚴重的會引發事故。所以，應該特別注意對管道和管架的設計，避免出錯。

減少管道與支架的相對位移。通常情況下在蒸汽管道中，主管的接口處經常由小的排水管進行連接，用此舉例來說，我們可以用字母A來代替支撐地面的支架，小型的排水管被接于A點處，因為其剛韌度較大，在其轉動的時候，很可能會制約彈簧的移動，甚至會造成機器的毀損，因此這種方法是不可取的，會給整個裝置帶來嚴重的干擾和破壞。我們可以通過主管的位置來得到正確的安裝方法，通過把支架改為主管的方式，利用主管接口多，從而縮小小型管道與支架間的相對位移。

（五）防范設計出現問題的有效措施

一方面，由于管道的設計時間相比于總體設計來說較為短暫，因此，設計人員的分配和時間的掌控是十分重要的，就需要我們要對時間進行合理的安排，對人員要進行思想教化，提高設計人員的身心素質和專業水平，使其充分發揮自身潛能，創造出更好、更科學、更合理的設計。另一方面，設計人員的專業技能對管道設計來說非常重要，它關乎到設計的安全與合理，關乎到設計的后期維修與保養。所以，就需要企業要定期的對設計人員進行專業知識、技能的培訓，不斷提升員工技能，強化設計方法，完善技術手段。只有這樣，才可以避免事故的發生。

三、結語

由于石油的工藝管道設計十分繁瑣，所以就更加要求設計和生產人員對工組要極為負責，對設計和生產方面所涉及到的環節、技術等要進行全面的分析，并結合自身多年的實踐經驗與專業知識，來完成對石油工藝管道的設計，對設計完成后也要仔細檢查并不斷的進行優化與完善，從而使石油工藝設計的合理性和科學性得到保證。