石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計

惠澤航，牛芳菲，韓元仿

（中國石油工程建設有限公司華北分公司，河北滄州 062550）

石油化工生產過程中，裝置的穩定性是生產過程控制的必要條件。蒸汽的公用工程物料控制中，蒸汽是核心原料，其主要功能包括動力、加熱、消防控制等。按操作壓力來進行劃分，則包括超高壓、高壓、中壓與低壓等不同的類型。根據操作溫度做好過程控制，管徑的設置也會相應的存在差別。為了進一步探討石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計的相關內容，現就管道布置與配管設計進行分析。

1 石油化工工藝裝置蒸汽管道配管概述

1.1 蒸汽管道布置

蒸汽管道的布置主要以某1 000kt/a生產設備為研究對象。采取3橫5縱的設計模式來進行綜合設計。根據管廊配管設計的實際情況，具體的設計需要控制好工藝物料管道的管理，包括公用工程管道的使用要求，做好所在位置的控制與管理。根據相關技術標準，可以劃分為高壓、超高壓以及中壓和低壓等部分。下面就4個管道的布置情況進行原則性闡述。首先，4根管道布置選擇靠近管廊的部分，這樣一來補償器的設置難度較低，更適應于石油化工工藝的實現要求。通過n類型的補償器，可以使得管道的膨脹吸收效果提升，同時也可以避免波紋管膨脹帶來的不利影響，成本較高同時也容易出現損壞。在進行補償器的位置調整時，需要做好管道的應力計算，以計算的實際結果作為后期的配置要求。在物料管的管道設置方面，需要做好兩側分別設置，切實關注芳烴裝置的高溫高壓特征，針對壓力等級的布局，需要滿足幾個基本的原則，既要做好補償器的集中設置，又要做好熱膨脹系數的補償。在確定補償器所在的位置之前，還需要關注高壓蒸汽管道的設置問題。針對中壓蒸汽的設計，則需要考慮到間隔的問題，間隔要控制在80m以內，而低壓蒸汽則可以適當放寬到100m。值得注意的是，不同的項目采用的氣量存在明顯的差別，針對補償器的過程進行設置，要做好溫度管道的整體控制，滿足補償器的設置要求。一旦出現無法設置的問題，則應該通過保持固定點的間距方式來盡可能滿足固定點間距的要求。針對補償器進行設置，可以在兩側最為合適的距離來進行管道應力導向設置。針對管道實施應力計算，必須基于一定的應力導向機構才能夠實現。

1.2 蒸汽管道配管設計

在蒸汽管道的配管設計過程中，支管的架設位置十分關鍵，必須要盡可能消除對主管位的不利影響，支管能夠直接承受的應力范圍不宜過大。大多數情況下，蒸汽主管道可以采用二閥組來滿足工藝設備的使用要求。工藝管道的蒸汽管道通過設置三閥組的方式來滿足切斷閥間設置檢查，這樣一來就能夠及時發現存在的問題并做好泄漏控制，做好蒸汽支管低點排液，做好蒸汽支管的最低點設置，減壓控制等工作也需要配置完成。在支管的布置過程中需要考慮到工藝要求，切斷閥門布置后能夠靠近主管道平均值，可以更好地適應操作要求。在蒸汽支管構建過程中，要考慮到蒸汽管道的引出等問題，如果選擇n形的補償，則不得引出支管，在靠近補償器的兩端支管引出支管時，需要避免主管發生的位移，不應該出現支管承受較大應力。

2 蒸汽管道排液設施設置

蒸汽管道的排液設施設置需要根據蒸汽的使用需求來進行調整。一般來說，過熱蒸汽問題不需要進行專門的排液設施來進行設置。在生產過程中，凝液會產生，在開車、暖管過程中需要考慮到生產凝液的處理問題。管道的低點在完成設置后，需要做好排液設施的設置管理，需要滿足排液設施的設置要求即可。

在常規條件下，高壓蒸汽管道當中不會出現大量的液體，所以在進行疏水設施的設置時需要考慮到基本的設計要求。針對超高壓的蒸汽管道，冷凝水的排放需要避免直接排放的模式。低點的排水設施要滿足復雜的設計要求，開閉閥等是構成排液設施的設置要求。

針對中壓、低壓蒸汽管道而言，出現冷凝液的概率也相對比較低，此時還有出現縮合物的風險。從這個角度來看，管道的低點設置也是疏水模式。這里提到的疏水設施包括門廊、止回閥門等部分，不同類型的蒸汽管道，排水標簽規格也存在一定的差別，大多數情況下可以設置在150mm以內。蒸汽支管最低點的技術標準需要滿足設計的基本要求。調節閥的質量要達到穩定性的控制要求，同時水分的分離設備也可以與技術標準保持一致。分配管、閃蒸罐底需要具體的標準相互吻合。

3 蒸汽凝液管道布置與布置要點分析

蒸汽凝液管道布置需要滿足補償凝液管道與蒸汽管道的同層布置要求。在凝結管道形成一定的補償狀態后，為了避免出現沖突，可以設置為水平方向的補償設備，如圖1所示的補償示意圖。

圖1 補償器示意圖

根據不同的壓力進行蒸汽疏水閥設置，以滿足凝液需求，做好整體回收管的管理。公稱直徑為支管需要做好凝液回收頂部的設置，公稱直徑應該控制在50mm支管內，直接在凝液回收頂部進行回收。凝液回收系統采用疏水閥，選擇法蘭連接，入口管道不應該有袋形。凝液回收過程中，會出現總管高于疏水閥的情況，此時需要除去熱動力疏水閥的影響，在疏水閥下部設置止回機構。綜合考慮到管道的吹掃與拆卸需求，要進一步做好法蘭的連接控制。

在管道選擇時，要做好管道直徑的管理，確保實際的需求達到標準控制要求。在直徑整體偏大的情況下，勢必會導致成本的增加，熱量整體損失也比較大，冷凝水的變化幅度會進一步增加。在直徑較大差異的情況下，蒸汽的流速也會持續的出現不穩定的問題，對于設備控制的要求更高。采用特殊補償器來進行設定，補償固定點與標準值會更為匹配，此時設計的效果會得到大幅度的強化。一些特殊情況下水會頻繁出現錘問題，需要優先解決這個問題。針對相關裝置、閥門來進行安裝，管道當中出現大量的振動，此時水錘現象出現。大多數情況下，管道中不需要進行專門的支管設置，為了進一步避免管道下沉的問題，需要做好管道的科學設置，使蒸汽管道設置細節得到整體細化，從而確保生產效率的全面提升。在整個布置過程中，石油化工裝置的管道規模持續擴大，對于技術水平的要求也在持續增加，普遍的管道設計模式顯然無法滿足實際的生產發展需求。在管道安排過程中需要滿足應力控制的整體要求，這樣才能夠切實保障管道設計的實際效果，做好成本控制的整體分析與管理工作。

4 結語

綜上所述，為了進一步提升我國石油化工行業的整體發展水平，需要在做好蒸汽管道排液設施設置的基礎上，進一步做好凝液管道的布置與要點控制工作，關注管道直徑的吻合度，同時做好設備的穩定性補償，在管道設置中應該避免大量的支管應用，確保排液設施的設置水平，為實現工業現代化奠定良好的基礎條件。