石油化工裝置工藝管道設計的合理性研究

張鑫 眾一伍德工程有限公司寧夏分公司

石油化工裝置內(nèi)設備和管道的排液，含可燃、有毒、腐蝕性介質(zhì)的凝液，應經(jīng)密閉排放系統(tǒng)分別排至不同的地下工藝管網(wǎng)。常見的地下工藝管道主要有工藝廢液管道、工藝污油管道等。與其他化工行業(yè)相比，將石油作為整個原材料的企業(yè)，需要從裝置設計到整個安全管控過程，及各項工藝技術(shù)等方面保證企業(yè)運行生產(chǎn)及整體經(jīng)濟效益，同時還應保證化工產(chǎn)品制作加工的科學性。

一、化工工藝設計特點

化工工藝設計的水平直接關(guān)系到社會各行業(yè)的發(fā)展，應該受到我們的高度重視。眾所周知，化工工藝的設計工作具有一定的多樣性和復雜性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：相關(guān)工程師在工藝設計的全過程中應關(guān)注其安全性，對開發(fā)的所有生產(chǎn)設備和管道都應進行考慮和評估。在化工工藝具體設計工作時還需要面臨很多新型技術(shù)和工藝調(diào)配，所涉及的技術(shù)工藝與管理工作要點也更多，所以我們不難發(fā)現(xiàn)化工工藝設計最主要的特點就是具備較強的復雜性。此外，化工工藝有關(guān)設計工程人員在進行工作時，應明確整個產(chǎn)品技術(shù)目標和流程特點，并需要嚴格遵守工藝技術(shù)基本準則和流程，進行整個生產(chǎn)體系管道的布置，確保有關(guān)化學產(chǎn)品的反應與系統(tǒng)運行效果可以滿足化工工藝要求，從而完成最為可靠的設計工作方案。

二、石油化工裝置工藝管道設計存在的問題

（一）設計方案不合理

科學制定石化裝置工藝管道的設計方案，可以保證施工進度的科學性，減少因工藝混亂和返工造成的材料損失和人力支出，從而降低成本。科學的設計圖紙可以在項目開展前提前進行當?shù)氐膶嵕罢{(diào)查，分析可能影響施工安全的問題，保障施工人員的生命健康安全。

（二）人員素質(zhì)不高

化工廠的工藝管道需要連接不同的裝置，這些復雜的布置會嚴重影響管道建成后的日常維護工作。因此，在設計化工管道時，需要注意秩序，考慮維護方便的問題。因此在設計化工管道的時候需要重視條理，考慮到便于維修的問題。而現(xiàn)實情況卻存在著化工管道排列混亂，這樣給維修人員的工作增加了風險性和操作不便，并不利于管道的使用。這樣欠缺考慮的設計方式甚至還會給管道的使用造成安全隱患。在管道設計問題上首先要明確選材，選擇性質(zhì)較為可靠對人體傷害性較小的產(chǎn)品，減少產(chǎn)品會帶來間接的人體健康侵害的可能。選材要盡量選擇運費較少性價比較高的材料，注重整個工藝流程設計的使用合理，將整個設計流程簡單化處理，保證安裝環(huán)節(jié)的平穩(wěn)有序推進。結(jié)合我國的真實技術(shù)使用情況，緊貼主流技術(shù)流行現(xiàn)狀及時引進先進的施工手段，提升整個化工管道設計的合理穩(wěn)定性。

（三）缺乏監(jiān)督體制

在化工工藝設計中，如果基礎(chǔ)設施設置出現(xiàn)問題，會對產(chǎn)品造成不利影響。化工工藝的設計本身就需要非常專業(yè)、嚴謹和有經(jīng)驗的人員進行研究和設計，因此整個化工工藝設計項目需要大量的實驗數(shù)據(jù)作為支撐，來保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品的可靠與安全。但是往往在實際進行時，化工企業(yè)如果對于整個工藝體制缺乏一個完善的監(jiān)督和約束，就比較容易使化工工藝的設計缺乏嚴謹性和科學性。綜合來看，一項化工工藝設計能否順利完成，企業(yè)有效的監(jiān)督體制起來了至關(guān)重要的作用。

（四）生產(chǎn)設備問題

在化工工藝設計過程中，生產(chǎn)設備也是重要的組成要素。由于產(chǎn)品的類型和用途不同，相應設備的性能、用途、形狀和容量也有一些差異。特別是具有反應條件和化學物種轉(zhuǎn)化的反應設備需要承受高溫高壓等嚴格的工作條件。這需要設計人員在設計時，考慮設備的結(jié)構(gòu)、材料，以及相配套的安全技術(shù)措施、和自動化監(jiān)控手段等，保證設備的正常工況運行。定期對設備的檢修和維護也很重要，在設計時，應考慮設備外部的檢修條件和停下來進行內(nèi)部深度檢修的周期。設備安全是化工生產(chǎn)中的重要的本質(zhì)化安全條件。因設備引發(fā)的安全事故涉及的規(guī)模較大，所以會給企業(yè)和單位帶來嚴重的經(jīng)濟損失，甚至還會有人員的傷亡，應引起高度重視。

三、石油化工裝置工藝管道設計控制措施

（一）防止發(fā)生腐蝕

石油化工管道腐蝕的原因和條件復雜多樣。為了更好地解決這些問題，我們應該注意材料的選擇。首先要保證材料有一定的耐久性和優(yōu)異的耐腐蝕性；其次要注意管道的實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。只有這樣才能減少損失。如果管道中出現(xiàn)均勻腐蝕的問題，有關(guān)設計工作者應依照腐蝕速度對管道應用時間進行計算，并在后續(xù)選材時應盡量選取耐用性強或是添加一定抗腐蝕性藥物的材料，延長管道使用期限，利于有關(guān)設計工作者能夠更好監(jiān)督管道應用狀況。例如環(huán)境造成的腐蝕，其雖然時間比較長，但其變化比較緩慢，我們依然不能夠忽視該類現(xiàn)象。應依照實際工作狀況，并結(jié)合各類因素影響，選取最佳材料，降低管道腐蝕的基本速度。此外，還應綜合考慮各類外界因素，強化和注重局部的防腐蝕措施，只有這樣才可以更好的確保管道設計與安全。

（二）管廊管道設計

化工工藝管道多用于輸送有毒、強腐蝕性物質(zhì)。走廊管道設計不當，容易導致管道泄漏，引發(fā)爆炸事故。因此，應重視管道廊道的主要設計工作。在此過程中，應注意以下幾點：首先，根據(jù)管道設計標準，管道應布置在合理的區(qū)域，以保證管道的完整性和安全性；在管道層次結(jié)構(gòu)中為不同的目的合理安排管道。例如，材料管布置在第一層和第二層，在第三層進行公用管道布置，最后在第四層進行儀表安裝、槽板等設施；高度重視再沸器的安裝。依據(jù)相關(guān)技術(shù)標準，多是將再沸器安裝在塔底，并合理控制其換熱管的管長、管徑；重視冷凝器的安裝。盡量選擇通風良好的區(qū)域安裝冷凝器。重點避開高溫、水蒸氣多的區(qū)域；在引出不同介質(zhì)的管道時要合理選擇引出部位。比如針對氣相介質(zhì)，可選擇總管上部位置。同時，還要控制主管引出高度；盡量減少閥門布置數(shù)量。若要布置，則應采用集中布置的方式；若管廊通過人行道、道路，不能設置法蘭、螺紋連接件，以免管道泄漏；在寒冷地區(qū)應設置旁路，以免其上下循環(huán)水干管出現(xiàn)凍結(jié)情況。

（三）泵設計

做好石化裝置工藝管道的合理設計是一項重要內(nèi)容。在此之前，確保吸入管安裝和使用安全。杜絕液體進入泵內(nèi)造成的渦流漂移，平衡液體流動布置，改善水頭安裝位置，減少氣體阻礙現(xiàn)象。做好這些防護措施能夠順利提升泵的使用效果，延長泵的使用期限，減少資金支出。這就需要設計石油化工裝置工藝管道期間在泵的輸入位置安裝值管，這樣的設計理念是出于減少泵受到的直接沖擊。但是具體的管道形狀安排，要根據(jù)泵的具體形式才能確定，不同的泵需要不同類型的管道還減緩沖擊。管道的側(cè)面吸收泵需要選擇的直管長度需要保持在管道直徑的三倍之間。之后還要注意，離心泵在液體進入之前會出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，此時應該使用雙吸嘴的方法，保證吸管和泵軸保持平行。一般這個情況下管徑應該選取直管長度的七分之一。

（四）冷換設備

熱交換器、冷凝器和冷卻器統(tǒng)稱為冷交換設備。冷交換設備的意義在于壓力和溫度高，冷交換設備利用冷熱介質(zhì)來完成導管內(nèi)部的冷熱交換工作。為確保化工工作環(huán)境的壓力系統(tǒng)符合相關(guān)標準，需要保證換熱器管道的韌性符合國家的政策規(guī)定標準。要根據(jù)換熱器本身的特質(zhì)，壓力表，閥門，元件，組件，溫度計等部件的安裝位置要盡可能的貼近維修通道附近，實現(xiàn)整個維修通道的便利使用。管道設備進出的設計，需要首先在分界處位置安排閘門，閥門，還要追加盲板和孔板保持相通的狀態(tài)。這樣的設計是為了保證一旦管道出現(xiàn)故障或者需要維修，也不會會影響石油化工原料的正常運輸，保證管道運輸工作如期進行。為了實現(xiàn)工作人員的使用操作安全，減少操作使用的危險性，需要保證空冷器入口位置和分管連接保持50毫米的間隔，氣溫恒定地區(qū)主管位置要安置冷凝設備。低溫地區(qū)的冷凝器需要安置在旁通閥水管之上。

（五）減少應力

石化管道設備的設計也會出現(xiàn)應力損傷。為了降低危險情況發(fā)生的概率，應降低應力損傷，提高管道安全設計水平。當應力失效時，管道往往會損壞。與管道內(nèi)壁的實際厚度相比，應力失效往往會導致管道開裂，并且在出現(xiàn)此類問題之前不會出現(xiàn)任何跡象，一旦發(fā)生，管道就不能正常進行運轉(zhuǎn)，也在一定程度上提高了其危險性。因此，我們要制定合理的管道設計，提升其對應力破壞問題的應對能力，并強化管道維護管理工作。對低溫情況發(fā)生的斷裂問題，我們首先需要依照不同溫度及環(huán)境要求進行管道合理的設計和材料選取，提升管道運行的安全。此外，材質(zhì)在經(jīng)過高溫作用下常會發(fā)生變質(zhì)，我們應采取合理的措施預防材料變質(zhì)出現(xiàn)失效，并降低可能發(fā)生斷裂的幾率，同時對管道設計過程中材料應用狀況進行了解與監(jiān)督，并控制溫度選取最佳材質(zhì)，并對發(fā)生問題的來源進行查詢并予以解決。

（六）提高人員技術(shù)水平

石化裝置工藝管道設計過程耗時少，整個過程需要施工人員、物流人員和管理人員的積極配合。設計團隊成員應積極組織收集多項數(shù)據(jù)和信息，并及時與設計人員溝通，確保工作狀態(tài)順利有序?qū)嵤ｊP(guān)注設計的安全效果，確保整個工作的順利實現(xiàn)。整個石油化工裝置工藝管道的鋪設需要花費的時間周期較長，整體的技術(shù)施工要求較高，在進行管道設計時，要將可能會延誤的工期也要納入最終的施工周期之中。這樣做是為了防止出現(xiàn)突發(fā)狀況導致無法順利應對風險，導致造成施工單位的經(jīng)濟損失。為了保證管道建設配合充足的人力，優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人員，要事先做好各個工程的具體施工安排，做好各項工作的配合工作。不光是一段施工內(nèi)容內(nèi)部得銜接，還要做好各個施工段的銜接，以求實現(xiàn)整體管道的穩(wěn)定使用，毫無泄漏。石油化工管道設計人員要具有全局性的判斷事物的眼界，做好管道的安全防護工作。加強人性化設計，方便之后的同仁使用，維護管道。設計人員要選擇環(huán)保綠色材料，關(guān)注施工地當?shù)氐纳鷳B(tài)自然環(huán)境，保證對生態(tài)的破壞性降到最低。

（七）加強設備控制

整個化學過程的反應過程是非常危險的。因此，為了進一步保證工藝的安全性，對設計人員的要求也變得更加嚴格，必須考慮反應過程中的一些問題，能夠提前進行風險防范，能夠很好地制動應急預案，預案合理科學。在設計化學工藝時，應合理、科學地優(yōu)化和選擇反應過程中的反應器。在選擇設備時，一定要了解化工工藝所要求的設備特性、一些具體的操作要求、工藝安全系數(shù)以及實際的化工工藝條件從而進行選擇合適的設備。在進行化工工藝設計，還要選用合理的材料，要考慮到在進行實際生產(chǎn)時面臨的一些壓力、強度因素。而且要本著加工便利的原則，優(yōu)先選用抗壓、抗腐蝕的材料。另外，在進行化工反應時，可能出現(xiàn)的工藝雜質(zhì)會影響反應速度和反應物活性，嚴重的甚至引發(fā)質(zhì)量問題。所以需要設計人員對工藝雜質(zhì)要進行嚴格地把控，一定要妥善保管化工材料。石油化工管道裝置需要良好的密封性，才可以保證不出現(xiàn)安全事故。但由于部分企業(yè)為了追求最大化的經(jīng)濟效益，其在管道材料應用中不夠嚴謹且生產(chǎn)運行工作不夠規(guī)范，致使產(chǎn)品出現(xiàn)不合格問題。所以在管道進行設計時，我們應依照介質(zhì)條件選取最佳的材料時，要考慮管道材質(zhì)的合理性，高度重視其密封性。

四、結(jié)束語

總之，當前，我國石化發(fā)展水平不斷提升，其對自身的安全管控也不斷得到了發(fā)展。而石化產(chǎn)業(yè)安全裝置相關(guān)工作者應對當前有關(guān)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)基本需求進行了解，所以在石油化工工藝實際管道設計中，想要提升設計工作質(zhì)量，保證管道設計穩(wěn)定運行，應認真做好有關(guān)設計工作，對各項設計工作質(zhì)量進行控制，只有這樣才能更好的完善設計工作，為后續(xù)工作的開展奠定堅實的基礎(chǔ)。