烷基化裝置中離心式壓縮機布置及管道設計

王振書

（中國五環工程有限公司，湖北武漢 430223）

由于離心式壓縮機具有排量大、結構緊湊、占地面積小、轉速較高、運轉可靠、調節性能好、維修方便、輸送的氣體不與機器潤滑系統的油接觸等優點，廣泛應用于石油化工工業，天然氣的加工、輸送及其他工業部門，而做好離心式壓縮機的平面布置和管道設計對裝置的安全平穩運行顯得尤為重要[1]。本文以某烷基化裝置為例，對離心式壓縮機的布置及其管道設計進行分析，旨在為工程設計提供一定的指導和借鑒。

1 概況

本文介紹的是某烷基化裝置中離心式壓縮機組，分布在裝置的壓縮機區，此壓縮機布置在壓縮機廠房內，廠房為半敞開式，廠房為兩層，壓縮機為垂直剖分型離心式壓縮機，壓縮機分為兩段壓縮，為下進下出。壓縮機的驅動方式為電機驅動，輸送介質為甲類可燃氣體。機組主要由離心式壓縮機、壓縮機入口分液罐、潤滑油站、高位油箱、干氣密封系統、蓄能器，現場儀表板等組成[2]。

2 平面布置的原則

1）本裝置的離心式壓縮機組輸送的介質為甲類可燃氣體，防火間距應滿足《石油化工企業設計防火標準》（2018年版）的要求，并應布置在裝置全年最小頻率風向的下風側。由于輸送的氣體介質密度比空氣小，所以壓縮機廠房的樓板采用格柵板，廠房的頂部采用通風設施，以防止氣體集聚。

2）壓縮機廠房的大小應能滿足機器、設備的安裝、檢修的需要，考慮到最大件抽芯要求后，應多預留1m 以上的操作空間。

3）本裝置的離心式壓縮機為下進下出，分兩段壓縮，廠房采用雙層布置，壓縮機、干氣密封系統和蓄能器布置在上層，潤滑油站、輔助設備和管道布置在下層，壓縮機的基礎高度層應滿足制造廠的要求。進出口管道上的調節閥、過濾器和儀表等，考慮到操作檢修的需要，可設置局部的平臺，平臺的高度距上層和地面層的凈距不小于2.2m。為滿足吊裝和設備檢修的要求，檢修區和吊裝孔設置在廠房的二層平臺。

4）壓縮機廠房的高度應綜合考慮壓縮機的外形尺寸、高位油箱的安裝高度、吊車的類型和高度、吊鉤的大小、吊車梁的型號、最小起吊高度等因素。

5）為避免產生共振，壓縮機的基礎應與廠房的基礎分開，也應與附屬設備的基礎分開，壓縮機的基礎四周與廠房之間應留有一定的距離，應便于穿管。壓縮機的基礎上也應按廠家要求預留電機電纜的孔洞。

6）壓縮機入口分液罐應靠近壓縮機本體布置，但應考慮壓縮機進出口管道柔性的要求和管口受力的要求。綜合以上因素，本項目將分液罐布置在距離廠房4m 的管廊構架上。

7）潤滑油站應靠近壓縮機布置且應布置在機組回油的一側，油站的基礎高度應比地坪高，油站撬上的管殼式冷卻器應有足夠的抽芯空間和場地。

8）高位油箱的安裝高度，首先應滿足制造廠的要求，高位油箱出口至機組中心線的高差應大于或等于6m，其次，應該考慮是否影響吊車的行走。本項目考慮以上幾點，將油箱布置在壓縮機廠房的外側并設置操作平臺和直梯。

9）蓄能器的布置應靠近機組進油口一側，本項目中布置在廠房的二層平臺，便于安裝、拆卸和檢修。

10）現場的儀表板應放置在儀表用點較多的位置，且不應放置在壓縮機的前端，以免影響壓縮機的檢修。

綜合考慮以上因素，離心式壓縮機及廠房的平面布置和立面的布置如圖1和圖2所示。

圖1 離心式壓縮機及廠房平面布置圖

圖2 離心式壓縮機及廠房立面布置圖

3 離心式壓縮機的管道布置

3.1 離心式壓縮機入口管道的設計

（1）壓縮機入口管道上應設置分液罐，分液罐后的管道應保溫，避免產生凝液，造成液擊現象，本裝置的輸送氣體的溫度在-2℃左右，所以管道采用保冷的措施。

（2）壓縮機入口管道上的過濾器和調節閥，應安裝在靠近管口的位置，同時也設置操作平臺，便于檢修和拆卸。

（3）壓縮機入口的管道應盡量短，彎頭盡量少，管道應進行詳細應力計算，應滿足熱補償和機器管口允許受力的要求，管口的受力與力矩應符合制造廠或API Std 617的要求[3]。

3.2 離心式壓縮機出口管道的設計

（1）壓縮機出口管道的布置盡量采用自然補償的方式，當受到限制，自然補償不能滿足管口受力要求時，可以考慮設置波紋管補償器，但不得使用普通型波紋管補償器。壓縮機出口的管道也應進行詳細的應力分析。

（2）可燃氣體壓縮機出口管道的止回閥前應設置安全閥，安全閥的出口管道應高于火炬氣系統，且應沿介質45°接入火炬氣系統。

（3）可燃氣體壓縮機反飛動管道應保證有足夠的空間安裝流量控制裝置，反飛動泄放管線應采用密閉的循環方式，設置在合適的位置。

綜上所述，離心式壓縮機進出口管道、反飛動管道的布置、反飛動泄放管道和出口安全閥泄放管道接到的位置如圖3中所示。

圖3 離心式壓縮機管道布置圖

3.3 潤滑油管道的設計

（1）潤滑油管道、管件、閥門等均應選用奧氏體不銹鋼，且所有的管子、管件均應采用對焊型。

（2）高位油箱去機組供油總管的管道應短且直，不宜出現袋型，機組的回油管應坡向油箱，坡度保證在4%～5%且能暢通地流入油箱，回油管路上不應設置閥門[4]。

（3）潤滑油管道上應設置可拆卸法蘭，便于管道的酸洗和鈍化，每段管道的尺寸可根據酸洗設施的大小來確定，管道的長端應小于等于4m，彎頭的個數不宜多于2個。

3.4 干氣密封系統管道的設計

垂直剖分式離心壓縮機的前端不應布置管道或者其他障礙物，如無法避免時，應用法蘭連接，以便拆卸，所以干氣密封的管線布置于機組的上方，采用法蘭連接，中間設置可拆卸法蘭。

3.5 其他管道的設計

廠房內公用工程管線的布置，一般設置氮氣、非凈化風、消防蒸汽、生產給水以及凈化風等管線。注意管線的服務半徑不宜大于15m，當廠房大時，應設置多組。電機冷卻和冷凝器冷卻所需的循環水也應從管廊或地下循環水線上引出，寒冷地區循環水還應采取一定的防凝措施。

4 管道支架的選用設計

1）由于裝置中壓縮機入口管道為保冷管道，在設置支架時應采用節能管托，防止冷量的損失。進口管道的管徑為DN800，在選用管托時可選用節能型鞍座，彈簧支架可選用彈簧箱式。

2）進出口管道經詳細應力計算后，在有彈簧的位置應合理設置支撐梁，低摩擦副的位置應按照要求設置聚四氟乙烯板。導向支架、止推支架和防震支架應嚴格按照應力分析的要求來設計。進口管道上典型支架的安裝圖如圖4所示。

圖4 a支架安裝圖

圖4 b支架安裝圖

3）放空管道應設置承重支架和導向支架。

5 結論

1）離心式壓縮機及其廠房的布置應整體考慮防火間距、最小頻率風向，檢修、安裝和操作的空間等。廠房的大小應由壓縮機及其附屬設備的大小，并考慮檢修，抽芯，吊裝等因素來綜合考慮，廠房的高度應由最大起重重量、高位油箱的安裝高度、吊車的型號、吊鉤的大小、起重件的最小起吊高度等因素確定。

2）離心式壓縮機的管道布置，應注意進出口管道的柔性和管口受力的要求。安全閥的泄放管道應滿足工藝的要求，出口管道應高于火炬氣系統且應沿介質45°接入總管。潤滑油管道上的管子、管件和閥門應采用奧氏體不銹鋼，管件應采用對焊型，設計時也應考慮管道的酸洗和鈍化。

3）管道支架應嚴格按照詳細應力分析的結果來設計，并做好設備和管道的防震。保冷管道還應做好相應的保冷措施。