低溫丙烯管線設計要點探析

（中國石油天然氣管道工程有限公司設計院 河北 065000）

1.前言

隨著低溫產品的利用率上升，低溫技術的不斷發展，低溫介質在工藝裝置中使用頻率越來越高。因此，如何保證低溫管道運行的安全性變得非常重要，本文就某裝置冷凍站以丙烯為制冷介質的冷凍機組撬間管線為例，簡要介紹丙烯管線配管設計要點。

2.工藝流程

某裝置使用冷凍機組的制冷介質為丙烯，冷媒為乙二醇水溶液。制冷流程為：丙烯氣體經過壓縮機壓縮后，成為高溫高壓的丙烯氣體進入水冷式冷凝器；高溫高壓的丙烯氣體在冷凝器內被冷凝為丙烯液體；冷凝后丙烯液體經經濟器分為兩路，一路過冷后經節流閥進入熱虹吸式蒸發器的供液罐，一路節流蒸發后進入到壓縮機的補氣口，繼續參與壓縮循環；節流后的液態丙烯經過供液罐進入蒸發器與介質進行熱交換，吸收熱量冷卻介質并蒸發；蒸發后的氣態丙烯經過供液罐進行氣液分離后，進入壓縮機吸氣口繼續參與壓縮制冷循環。

冷凍機組使用的的制冷劑丙烯是碳氫類制冷劑，對臭氧層完全沒有破壞，并且溫室效應也非常小，屬于當今最環保的制冷劑，并且丙烯制冷劑在制冷設備上的初裝以及維修過程中的使用均沒有限制。

由于丙烯作為甲A類火災危險性介質，危險性較大。若管線上設有切斷措施，為防止撬間管線兩端閥門關閉且因外界影響可能造成介質壓力升高，需設泄壓的安全設施。由于管線離地面高度大于2.5m，每根管線均增加安全閥則出口設置支架較困難，也具有一定的危險性，因此管線未設置切斷閥，采用步步低的方式進入設備，設備上設置有安全閥，密閉排放至火炬系統。

冷凍機撬間管線的設計壓力為2.1MPaG，設計溫度為-45℃～95℃。根據此溫度壓力選用的管道材質為不銹鋼06Cr19Ni10。

3.配管設計

除遵循配管設計的常規要求外，丙烯配管設計中的還有以下需求注意的要點：

（1）在管廊上布置丙烯管線時，宜設置在下層，并且不得與高溫管線相鄰布置。

（2）管道走向使用自然補償型補償器。根據設備的管口荷載，進行應力分析。如圖1和圖2。

圖1

圖2

（3）管道敷設應盡量避免管道低點積液，防止由于閃蒸，溫度驟冷，丙烯的閃蒸溫度可低至-48℃。

（4）管道宜集中敷設，當管道跨越人行通道或設備時，管道上不宜設置易產生泄露的管閥件。

（5）等于或大于DN40mm的管道應采用對焊連接，小于DN40mm的管道宜采用承插焊連接。

（6）在低溫丙烯管線上裝有排氣、排凈的支管時，需注意該低溫液體介質排出后是否立即氣化，若氣化就要大量吸熱，導致管道結霜直至結冰，使管道溫度降到很低，故支管也應采用不銹鋼材料。管道支架也應選用保冷管支架。

（7）對低溫流體使用保冷材料與外界環境溫度隔離。因此必須從材料方面考慮，采用濕氣滲透性較低的保冷材料，避免由于保冷材料缺陷造成部分管段保冷效果不佳從而影響設備運轉。本次改造選用橡膠和二烯烴發泡的新型保冷材料，這種材料施工方便、密度小、實用性強，目前在裝置運行過程中未發現任何問題。見圖3和圖4。

圖3

圖4

（8）管道溫度低，保冷厚度大。設計管線和支架時需考慮保冷厚度，避免管線與相鄰管線、設備和梁等發生碰撞，管道的放空、倒凈閥門前的直管長度也需根據保冷厚度確定。

（9）低溫管道停車吹掃時，應連接固定氮氣吹掃管。不得采用蒸汽吹掃，以避免在蒸汽吹掃時，造成管線應力或位移過大。

4.支架設置

由于保冷支架結構比較復雜，現場制作比較困難。在此項目中，低溫管托采用成套定型管托，因此不用考慮隔熱材料的選擇。

在管道支架的選型和設計中應注意：

（1）低溫丙烯管道的支架選擇卡箍型的管托，支架跨度小于裸管支架的跨距。

（2）管道支架應設置保冷層，管道或支架的底部采用隔熱材料措施，以免管道中冷量損失。

（3）若管線管徑減小，隔熱材料厚度應保持不變，維持管底標高不變。

（4）根據應力計算結果，管線導向和承重架集中設置。由于管線不能有袋形，支架位置較高，計算此處荷載并設置單腿支架。

5.結語

本文僅根據此項目中低溫丙烯管道的設計、施工及運行情況進行簡要敘述。在不同的項目組還需具體情況具體分析，根據介質狀態、操作條件和業主要求等綜合分析，優化低溫管道的設計。