石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 03 日 作者简介：贾静宇（1991），男，汉族，河北石家庄人，本科学历，中级职称，工程师，研究方向为化工工艺及管道设计相关工作，河北铭威工程设计有限公司。-63-石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点研究 贾静宇 河北铭威工程设计有限公司，河北 石家庄 050000 摘要：摘要：石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计作为石油化工产业的重要设计，不仅影响着人们日常生产生活，还在一定程度上影响企业的生产经营情况。科学设计蒸汽管道配管可以节约更多宝贵的资源，帮助企业获得更多的收益。本文根据蒸汽管道的含义及其设计的重要意义，详细分析了蒸汽管道配管设计影响因素，以此提出了优化蒸汽管道配管设计的重要实施策略，从而有利于石油化工行业健康长远的发展。关键词：关键词：石油化工工艺装置；蒸汽管道；配管设计 中图分类号：中图分类号：TE65 0 引言 蒸汽管道配管的主要作用是为用气设备提供所需要的热量，使被加热的物质不断升温或者实现分离的目标。蒸汽管道想确保蒸汽的安全传输，不仅要保证蒸汽管道配管设计合理，除材料本身具备优良的耐热性能外，还需能够承受高压蒸汽压强及高温带来的形变，实现能源的高效运用。因此，石油化工工艺装置蒸汽管道配管的设计，需要对不同地方要求高度的适应，加强个性化设计，为将来的石油化工发展提供更多的保障。1 蒸汽管道的含义及其重要性 1.1 含义 蒸汽管道在石油化工工艺装置中扮演着重要的角色。蒸汽管道又叫热力管网，在锅炉设置的位置，作为提供热量的出发点，形成供热管道的网站和网线，发挥集中供热的最佳效果。1.2 蒸汽管道配管设计的重要性 首先，在石油化工生产过程中，蒸汽管道的作用不容忽视，科学合理设计蒸汽管道能够在一定程度上提高企业运行效率。其次，蒸汽管道通过热换器等设备产生蒸汽，以此能够为石油生产提供相关热量。另外，蒸汽管道配管的清扫、散热作用，能够降低石油化工生产过程中产生的危害，减少环境污染。最后，对配管工艺装置进行合理优化，使今后的工程建设符合现代化发展趋势，严格执行质量标准要求，积极推进国内石油化工工艺装置更上一层楼1。2 蒸汽管道配管设计影响因素 （1）焊接因素。在配管设计过程中，焊接技术不合格直接导致石油化工工艺装置管道内的液体或气体泄漏，从而出现化学反应，影响装置的正常运行，甚至有可能发生危险。（2）应力因素。在石油化工工艺装置运行过程中，容易受高温、高压等极端恶劣环境影响会出现温度热力现象，这就会导致蒸汽管道配管裂缝、松动的情况。（3）防腐因素。石油化工原料以及废弃物大都具有热腐蚀或化学腐蚀的情况发生，蒸汽管道配管被严重腐蚀会严重影响石油化工工艺装置的功能。因此，需要采取措施加大对蒸汽管道配管的防腐设计。（4）管材因素。蒸汽管道配管当中常年有水汽、高温腐蚀物，蒸汽管道配管管材的选择上需要具备抗水汽、高温腐蚀等因素，在一定程度上蒸汽管道配管质量性能的选择在很大程度上影响石油化工工艺装置的运行效果2。3 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点 3.1 管廊管道的设计 当前，石油化工产业正紧锣密鼓地进行优化升级，特别是管廊管道的设计，不仅在设计的可靠性方面有所提升，还要更加丰富其设计内涵。首先，在管道配置期间严格按照技术规范进行优化升级，符合介质流速要求。假如管道直径设计不合理，便会无形当中增加施工成本，导致蒸汽的总量要求也跟着增加，蒸汽压出现变化会导致末端经常发生缺压问题。所以这就中国科技期刊数据库 工业 A-64-需要管道设计人员更加重视管道直径的设计工作。其次，蒸汽管道本身属于高温类型的管道，建议通过“”形补偿器进行辅助。由于管道本身温度较高，管道内部情况极其复杂，因此在设置形补偿器时要确保设备具有良好的热膨胀吸收效果，并禁止在蒸汽管道上使用波纹管完成热膨胀的吸收，从而达到降低成本资金支出，进一步提高安装技术标准水平的目的。在设计和施工方面，一定要特别的关注管道材料的性质特点，确保在管道材料的具体使用方面得到更好的发展成绩。因此，在补偿器安装设计过程当中需要按照统一标准，基本上每间隔 50m 就要设置一个。中压蒸汽管道的设置略少一点，可以按照间隔 80m 的标准来进行设计。而低压蒸汽管道的设计要间隔 100m 来设计。尽可能采取集中设置（如图 1 所示）的方法，确保所选择的补偿器可以适应管道内部的环境，从而进一步提高安装技术标准水平。最后，在蒸汽管道配管设计期间，没有特殊要求，主要将其设置在管廊的上部，这样可以有效防止公共管道出现不合理接触，进一步提高管道系统的稳定性3。图 1 形补偿器集中设置示意图 3.2 排液设施的设计 石油化工工艺蒸汽管道配管排液设施的设计需要具备较高的可行性，进行不断优化创新。相关工作人员需全面了解蒸汽管道位置为基础，结合实际情况，挑选合适的管道阀门。如果经过仔细观察后发现气管前端温度较高的情形，这就需要采用分段处理方法。水管管道的流量处在前端，采用手动排液所呈现出来的效果比较好。此外，工作人员还需要特别注意，类型不同的蒸汽管道，其压力水平也会有很大差别，需要依托凝液回收装置，从而进行相关处理工作。压力的不同，其凝液也会有很大差异，管道受到的影响也会有很大差别。因此，蒸汽管道排液设施的设计，一定要结合石油化工项目的实际需求来调整，每一个环节的设计都要具备优秀的功能。输送过热蒸汽的 C2H4 装置，虽然不需要特意安装排液装置，但是在保暖过程中，容易产生大量凝液，这就需要在蒸汽管道低点区域（形补偿器上升区域）设计排液设施装置。值得注意的是蒸汽压力等级存在一定的差异性，因此在设置方式上要根据蒸汽压强大小进行合理选取。例如13MPa蒸汽管道不会出现凝液，也没有与之规格相配的凝液管道，所以无需设计排液设施，但对于 4.0 MPa 蒸汽、1.6 MPa 蒸汽、1.0 MPa蒸汽以及 0.4 MPa 蒸汽管道来说，需要设置与之压力等级对应的排液设施，促进凝液排出。除上述提出在管道低点位置设置排液装置，还需在减压阀以及调节阀前段设置相应设备，并根据不同压力等级的蒸汽管道合理选择排水管管径，具体内容如表 1 所示4。表 1 不同直径、不同压力等级蒸汽管道分液包以及排水管管径选择 蒸汽管 DN/mm 分液包 DN/mm 排水管 DN/mm 100 78 20 150 100 20 200 100 20 250 以上 150 25 3.3 蒸汽支管的设计 在科技创新驱动下，石油化工项目也积极推陈出新，多方面优化设计石油化工工艺装置蒸汽管道配管的各个环节。而蒸汽支管作为石油化工工艺装置蒸汽管道配管的重要组成部分，其设计的优异程度直接影响着管道长远发展。蒸汽支管的设计从主管的顶部位置接出，从蒸汽使用量、经济性、美观性等多方面进行考量，以蒸汽管道的特征为出发点进行优化创新设计，具体表现在以下几方面：第一，切断阀的巧妙设计。利用石油化工工艺装置蒸汽支管从主管的顶部位置接出，同时确定水管管段的具体位置，在主管道的上部应用切断的方式，进行直管的连接。第二，支管的设计须符合要求。蒸汽支管的设计不能在蒸汽管道上方接出，一定要有简单、便捷特点，避免反复的工作增加问题出现的概率，留下严重安全隐患。蒸汽支管的设计要避免应力的过大承受现象，这很容易造成安全事故。第三，进行蒸汽管道设计时，要遵循消防、美观等方面的要求，可以采用蒸汽支管安装设计的方法，保证各部位可以得到优化，支管的安装同样可以通过主管道的安装展开调节，但是禁止从灭火管道、消防管道等特殊的管道中接出，所以蒸汽支管的设计中国科技期刊数据库 工业 A-65-需要保持高度的谨慎，为将来的产业规划提供更多的支持与肯定5。3.4 凝液管的设计 蒸汽凝结水管道的设计水平要求很高，如果蒸汽凝结水管道出现问题，那么会给石油化工工艺的正常运行造成不利影响。如果石油化工工艺装置蒸汽是过热的状态是不需要设计疏水器，但是蒸汽呈饱和状态的话，需要凝液管道集中处理。蒸汽管道常常与凝液管道在一起，而形补偿器为水平补偿器。在凝液管设计过程中，如果蒸汽支管的半径大于 25mm，就以 45度角连接到回收干管的顶部。如果直径小于 50mm，就以 90 度角连接至回收总管顶部。在凝结水回收系统中设置疏水阀时（如下图 2 所示），疏水阀能够与法兰充分连接的前提条件是要保证进水管不会呈现袋状。在石油化工工艺装置蒸汽管道配管运行过程中，如果回收凝液的总管高于疏水阀，那么靠近凝结水干管的水平管上应充分考虑止回阀的拆卸必要性6。图 2 凝结水回收装置 3.5 管道保温设计 保温性也是石油化工工艺装置蒸汽管道配管首要考虑的因素。首先，蒸汽管道配管内的温度比较高，所以管道材质的选择上应比较耐热，即使出现高温情况也能保证管道配管不会出现破损或变形的情况。经过研究发现，同样等级和材质的情形之下法兰的使用条件要低于管道。其次，为了确保石油化工工艺装置管道配管达到理想的保温效果，需要在管道上增加圆形或异形保温材料。最后，在保温设计过程中还要全面考虑材料性能以及成本价格等相关因素。科学合理选择管道材料等级，必须严格根据工艺管道及仪表流程图中有关规定选取管道以及相关组成件在规格型号、材质。管道设计过程中要充分考虑上述这些因素，以此来选择合适的材质和保温厚度，从而有效实现对管道温度的掌控7。4 优化石油化工工艺装置管道配管设计方法 4.1 保证设计方案科学合理化 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计中要充分考虑设计方案对后续生产工作的影响。相关设计工作人员须凭借自身丰富的工作经验，需本着严肃、认真的态度，确保管道各项参数处在安全数值范围内，创新科学技术做好蒸汽支管与蒸汽管道的连接工作，从全方位保障化工工艺装置的完整性。在管道配管设计前期，相关设计人员应提前了解管道安装的各方面要求，充分思考和分析蒸汽支管与管道的连接工作，详细考虑好每个阶段的不同安装需求，以此避免安装不达标需要拆除重新安装的情况发生，进一步提高生产水平和效率，保障蒸汽传输期间不会出现失稳问题。另外，在信息技术时代背景下，相关工作人员应加强信息技术的应用力度。例如应用人工智能模仿人脑的不确定推理与概念判断，帮助工作人员更好地分析安装过程中可能出现的连接问题，从而科学化制定更符合实际运行要求的管道设计。如果在管道安装后发现石油化工工艺流程运行不顺畅就会整体返工，大大增加了施工设计成本，而进行模拟运行不仅能够保证设计方案的合理性，还能够保证安装和运行顺利实施，继而更加符合管道设计的要求8。4.2 积极引入检测设计 相关工作人员需要做好日常的配管监测工作，将检测过程中的信息数据进行如实记录，针对可能出现的问题采取切实可能得优化方案，避免后续维修工作造成大量成本支出，最终向着绿色、环保的发展目标努力前进。一方面工作人员需实时监测气体流通量，精准把控管壁的实际温度，针对高温区域做好管道强化处理工作，温度过高或过低都极易引发安全问题。另一方面，管道直径与管壁实际厚度是非常重要的内容，要针对管道直径以及管壁厚度采取相应调节对策，有序展开管道的分配工作，使用耐腐蚀性强、气密性优良的材料运用到实际工作当中去。5 结论 总而言之，我国石油化工工艺装置蒸汽管道配管中国科技期刊数据库 工业 A-66-设计一直受到高度关注，未来将不断创新设计蒸汽管道配管，继而保证其现实工作成效，更好的推动石油化工企业健康发展。积极从上述的管廊管道、排液设施、蒸汽支管等方面进行优化设计，这样不仅能够科学合理设计安装管道，使管道配管符合实际要求，确保整体设计质量可靠过硬，以此提高蒸汽管道的运行效率，为石油化工项目的长期发展提供更多的保障，从而有利于提升石油资源的利用率，实现可持续发展的战略目标。参考文献 1戴康群.石油化工工艺装置中蒸汽管道配管的设计J.化工管理,2023(17):114-116.2李礼.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点分析J.化工管理,2022(15):105-107.3方海龙.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计J.大众标准化,2022(13):53-55.4李应民.石油化工装置工艺管道设计要点研究J.石油石化物资采购,2022(19):61-63.5王军,位南南,王会双.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点J.石油石化物资采购,2021(22):35-36.6刘晓南.小议石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021(12):0136-0138.7赵鑫,李道明,黄文章,赵艳.关于石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021(3):0182-0182.8任之.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计分析J.石油石化物资采购,2021(4):26-27.