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摘 要：管道的设计在石油化工中属于一种主体作业,其设计中主要依据的标准是P＆ID.在设计中,除了应掌握相关的设计规范与常识性的基础之外,还需要充分了解设计的工艺图.基于此,本文就石油化工装置工艺管道设计进行了相关的探讨,希望有助于相关事业的发展.
关 键 词：石油化工 装置 工艺 管道设计
一、管道材料及等级分界概述
对于管道工艺设计而言,如果采用低压与高压系统相互连接的方式,此时的两个系统就会有不同的压力―温度等级.其分界点一般按照低温（低压）侧的阀门关闭来考虑管线等级的划分,而这在P＆ID也有详细的阐述与说明.在具体的安装过程中,可以有以下三种方式：
1.材质不同而压力等级相同
垫片与法兰可以采用低材质,而阀门与螺栓则需要采用高材质.
2.压力等级不同而材质相同
此时四者（垫片、法兰、阀门及螺栓）都需要采用高材质.
3.材质等级与压力等级皆不相同
垫片及法兰应采用A种高压等级的材质,而阀门及螺栓则应采用B种高压等级的材质.
二、阀门与管道的布置探析
1.蒸汽吹扫管线
利用这种方式进行安装的优势在于：当其中一个分支管出现了泄漏事故时,可以对其进行关闭（切断阀门即可）,从而不会影响其他分支管或者蒸汽总管的正常运行.
2.采样点的设计
对于采样点而言,应保证采样具有代表性,符合相关的规范操作水平.如果采样点设置在了水平管底部,那么极有可能导致设备生锈或者有其他异物堵塞采样阀.
三、容器及塔的管线设计探析
对于容器及塔的管线设计而言,主要应注意其工艺原理及相关的介质相态的特殊要求.
1.从工艺原理上探析
1.1汽堤塔和分馏塔间的管线布置
一般而言,在这两种塔之间都会存在调节阀组,安装中应将其紧靠汽堤塔一边,这样才能保障在调节阀之前液柱能达到相关的要求标准.
1.2回馏罐和分馏塔间的管线布置
如果分馏塔中的塔顶压力采用热旁路进行控制,那么热旁路应尽量短并且不能出现袋形,而相关的调节阀安设在回馏罐的上部为宜.
2.从介质相态要求上探析
在进行汽液两相流的管道布置时,应将调节阀安装在靠近接受介质的容器一边,这样可以减少管道的压力,从而有效避免了在使用中的管道震动.
四、装置泵的管线设计探析
1.入口管设计
为了确保泵在运行中时常处在一种正常的状态,其关键之一就在于泵入口管的设计.如果泵入口管的系统有变径现象,那么就应采用偏心大小头的方式来防止变径处的气体产生堆积现象,从而影响泵的运行.具体而言,泵入口偏心异径管的安装应从以下着手：通常情况下采用的是顶平安装的方式,但是如果出现了异径管和向上弯头相连,那么则应采用底平安装的方式,这样的话能省去低点排液.
2.入口管线设计
在进行泵入口管线设计时,应注意以下几个方面的要素：
2.1 入口管支架设计
对于泵的入口管支架设计而言,如果泵进口在一侧,那么入口管支架则应是可以调试的,并且入口管和阀门应设置在泵的侧前方位置.
2.2气阻
对于泵的进管线而言,不能出现气阻现象,但实际的操作中,这一点往往会被忽视,因此必须采取措施防止气阻现象的发生.一旦出现了气阻现象,那么将会严重阻碍泵的正常运行.
2.3泵的管道柔性
泵属于一种回转机械设备,其管道产生的推力作用会促使管嘴上的轴产生定向的偏移,这就要求在设计管道的时候必须保证泵的管嘴受力控制在允许的范围之内.对于一些塔底的高温管线而言,更应该注意热补偿的设计.
五、冷换设备管线设计探析
1.逆流换热
对于冷热设备而言,其冷水的进入口应在下部,然后从上部排出.采用这样的方式布置,一旦供水出现了故障,在换热器内依然存在着水,就不会出现内部排空的现象,从而对内部设备起到了保护作用.但是,如果冷换设备当作了加热器使用（一般用蒸汽加热）,那么蒸汽就应从上部进入,而凝结的水分则从下部排出.
2.净距的设计
在净距设计时,应以检修方便为原则,因此在设计中对于换热器的进出口管线、阀门的法兰,都应同设备的封头盖法兰之间保持一定的距离,一般应控制在300mm左右.
3.热应力的控制
在管箱端一般都会设置换热器的固定点,凡是与封头端的管嘴连接的管道都应充分考虑在使用中换热器因为膨胀而产生的位移对设备的影响.因此,重沸器的返回线的各段管线长度在分配上就必须考虑恰当,才能有效防止设备的管嘴受到的压力过大,从而对设备造成损坏.
六、仪表元件的设计探析
对于石油化工装置工艺管道设计而言,一旦仪表元件设计不合理,那么就会导致其安全性与准确性降低,因此务必做好仪表元件的设计与布置.在设计与布置中除了应注意常规的安装规范,还应将同一管道在不同的位置对仪表产生的影响考虑在内.
这里举例说明一下：我们从重沸器中抽出的液体一般属于饱和液体,一旦在管道中产生了压降现象,那么就会出现闪蒸,从而形成两相流,这对于仪表测量精度有着一定的影响.为了避免这种影响,我们在调节阀及孔板前应避免设置为U形.此外,还应将法兰与孔板设置在管道轴向应力最小的地方.
七、管架设计探析
1.适当减少弹簧架
管架设计与管线设计同等重要,因此必须设计合理,否则就会造成不必要的浪费.比如,在设计弹簧架时,应注意以下事宜：由于弹簧架往往比一般架要贵很多,加之其在工作时还可能失效,因此在设计中应尽量少用弹簧架.
2.应减少支架和管道之间的相对位移
在某些蒸汽管道设计中,都会在主管上安装一些排水小管,并且在其弯头处设置了弹簧架,由于小管刚性较大,往往会阻碍弹簧的运动,甚至严重影响机械的运转.为了避免这类现象的发生,就需要合理设计小管及弹簧的位置,尽量减少小管及支架之间的相对位移.
3.沿塔管线的敷设
对于沿塔敷设的管线而言,一般只需要设置一个承重支架,并且应保证支架的顶部距离塔顶的封头焊缝为150mm左右.在设计中,如果第一个支架承受的负荷过大,则可以设置第二个承重支架.此外,当塔的回流线和塔壁之间产生的温差过大,那么所产生的相对伸长量也会很大,因此应设置一定数量的弹簧支架.
八、结语
当然,除了上述一些必要的设计之外,还有一些细节需要完善.我们在具体的操作中,应根据相关的操作要求进行,保障设计安全合理,同时相关的设计人员应有科学严谨的态度及设计理念,在充分掌握了实际情况下结合相关的原理,根据工艺设计图及相关要求,从具体实际出发,加以工作经验的辅助,从而开拓思路,完善与提高设计水平.