中论石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计的研究

1、题题 目：目： 中论石油化工工艺装置蒸汽管道中论石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计的研究配管设计的研究摘要摘要在所有的石油化工装置当中，蒸汽管道是十分关键的公用工程管道。当然，蒸汽管道的用途以及压力等级也是有所区别的，因而在对其进行设计之时，一定要对此予以切实的关注。本文主要对蒸汽管排水设施展开深入的探析，对其设置以及布局进行重点分析，进而提出蒸汽管道布置之时的具体要求以及设计过程中要重点关注的特性。从石油化工装置的角度来说，蒸汽是十分重要的公用工程物料，其所具有的功能主要表现在如下方面：动力、加热、伴热、消防以及吹扫等。从操作压力来进行细分，其可划分为以下四种，即超高压蒸汽、高压蒸汽、中压蒸汽

2、以及低压蒸汽，操作温度从 200538不等，管径从 DN15DN600mm 不等。从石油化工装置的角度来说，蒸汽是十分重要的公用工程物料，其所具有的功能主要表现在如下方面：动力、加热、伴热、消防以及吹扫等。从操作压力来进行细分，其可划分为以下四种，即超高压蒸汽、高压蒸汽、中压蒸汽以及低压蒸汽，操作温度从 200538不等，管径从 DN15DN600mm 不等。关键字关键字：蒸汽管道；排液设施；经常疏水设施；配管设计目录目录1 各类蒸汽管道配管设计.11.1 管廊上蒸汽管道的布置 .11.2 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究 .22 关于蒸汽管道排液设施的设置.33 蒸汽凝液管道的布置.44

3、 蒸汽管道排液设施的设置.55 蒸汽管道设计的注意要点.56 结论.6致谢.8参考文献.81 1 各类蒸汽管道配管设计各类蒸汽管道配管设计1.11.1 管廊上蒸汽管道的布置管廊上蒸汽管道的布置这里以 l000kta 乙烯装置作为实例来对蒸汽管道布置予以分析。一般来说l000kta 乙烯装置包括 3 横 2 纵 5 条管廊。3 横管廊共设置 4 层管廊，分别为EL5500，EL8500，EL11500，EI14500；2 纵管廊共设置 4 层管廊，分别为EL7000，EI10000，EL13000，EL16000(局部)。从管廊配管设计的具体要求出发，一、二层所布置的是工艺物料管道，三层为公用工

4、程管道，而四层则是火炬管道以及电缆槽板。因为蒸汽管道是公用工程管道，所以其所在的位置应该是三层。1000kta 乙烯装置中共有 4 种压力等级蒸汽：超高压蒸汽(13MPa)、高压蒸汽(4MPa)、中压蒸汽(16MPa)和低压蒸汽(04MPa)。以下将就着四种管道的实际布置以及所要遵循的原则予以详细阐述。首先，要将 4 根管道布置在靠近管廊的一侧，这样可使得“兀”形补偿器的设置更为简便。因为蒸汽管道的温度是相对较高的，所以还要设置“n”形补偿器，使得管道热膨胀得以吸收。对于工艺装置内蒸汽管道而言，在对管道热膨胀吸收之时，千万不要使用波纹管膨胀节，其成本相对较高，而且极易受到破坏。另外在对“兀”形

5、补偿器位置予以确定之时，必须要以管道应力计算结果为准。在进行管架布局之时，要以管道设计要求为基础，物料管道要设为两层。要切实关注芳烃装置中温中压以及聚丙烯装置高温高压的特点，对蒸汽管道压力等级布局之时要遵循如下几点原则：第一，蒸汽管道要尽量设置在靠近管廊的一侧，这样做能够使得“兀”形补偿器能够做到集中设置，如此方可使得热膨胀补偿更具实效性。不要使用波纹管膨胀节，因其成本相对较高，又极易受到破坏。在对“兀”形补偿器所在的位置进行确定之时，一定要对以下内容予以重点关注：高压蒸汽管道的设置要确保间隔达到50m；而中压蒸汽的间隔则要达到 80m；低压蒸汽的间隔应该为 100m。这里需要提醒的是，不同的

6、项目所要使用的汽量也是有一定差别的，而这就会使得蒸汽管道的管径出现一定的变化，此时就要对应力进行精准的计算，上面所说的数据只是初期布置之时的参考值。对“兀”形补偿器进行设置的过程中，需要予以注意的是，管径较大，温度较高的管道必须要设在外部，管径不大，温度较低的管道则放在内部，同时要将补偿器设置在两个固定点中间。一旦不能这样设置，则要尽量确保其和固定点的间距较小，不要超出两个固定点间距 1/3。在对“兀”形补偿器进行设置之时，要在其两侧最为适合的距离上设置管道应力导向架。对管道应力要展开精准的计算，并以此为基础来对补偿器固定点的推力予以明确。此处要提醒大家的是，对支架推力、应力展开计算之时，切不

7、可将固定点划分成不同的管系来进行计算，这样的结果是不准确的，一定要从整体的角度来完成计算工作。第二，对于芳烃装置以及聚丙烯/乙二醇装置来说，要以多层方式来完成管廊设置，蒸汽管道一般是位于上层。如果蒸汽管道无法设置于上层，只能设置于下层之时，要确保管道位于管廊的外侧。这里要重点关注的，就是确保蒸汽管道和液态烃管道、低温管道之间保持足够的距离，这个距离应该超过 50cm，不然就要使用另外的公用工程管道来当作隔层。能够通常布置于管廊上层的公用工程装置有装置空气、仪表空气以及氮气等。在保证其它公用工程管道和蒸汽管道之间保持 50cm 以上距离的基础上，还要对蒸汽管道所产生的实际影响也予以切实关注，比方

8、说管道横向热位移等。电气、仪表，还有电缆线槽也是可以和蒸汽管道设置在同一层的，那么在设置的过程中需要切实关注的就是要保证这些设施和蒸汽管道能够保持一定的距离，至少要达到 20cm，如果无法保持这个距离，那么就要在两者之间增加另外的公共工程管道，这样可使得两者被有效隔开。1.21.2 石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究支管一定不能对主管位移产生妨碍，主管热膨胀导致支管引出点出现位移，不能使得支管所承受的应力太大。通常来说，由蒸汽主管引出的支管应该使用二阀组。从主管、支管引出，并要接到工艺设备、工艺管道的蒸汽管则要设置三阀组，也就是要在两切断阀间设置一个常开的

9、 DN20mm 检查阀，这样做就能够及时察觉到是否存在泄漏的问题。在对蒸汽支管低点排液、疏水设施进行设置的过程中一定要对管道压力等级予以重视，并以此为基础来将所要使用的设施予以明确。具体要对如下几个方面重点关注：（1）要设置在蒸汽支管的最低点。 （2）要设置在减压阀、调节阀之前。 （3）要设置于蒸汽分水器、蒸汽加热设备的最低点。 （4）要设置于热备用状态进汽管切断阀之前的最低点。 （5）要设置于蒸汽透平机、蒸汽泵以及进汽管入口切断阀前低点。（6）设置于蒸汽分配管以及扩容器底部。从蒸汽管局部低点的角度来说，在对其展开间断操作之时，或者是在开车的过程中，要切实把管道之中出现的凝液排除干净，此时可以

10、设置好凝液放净阀，对超高压蒸汽凝液进行处理之时，可设置双阀。在当前时期，我们国家的经济呈现出较快的发展趋势，这就为国内石油化工产业的发展提供了坚实的基础。从石油化工装置角度来说，蒸汽管道是十分关键的公用工程管道，因而必须要确保其具备良好的特性。在对蒸汽管道进行设计之时，除了要关注其经济性、美观性方面之外，要将重点放在蒸汽管道应力的计算以及蒸汽管架的设计之上，只有相关的问题得到切实化解，蒸汽管道的安全性才能得到切实保证，实用性也会得到进一步提升。2 2 关于蒸汽管道排液设施的设置关于蒸汽管道排液设施的设置2.12.1 中小企业的界定中小企业的界定从芳烃装置、聚丙烯/乙二醇装置所使用的蒸汽来看，其

11、通常为过热蒸汽，因而也就不需要专门设置排液的实施。当然，这并不是说就没有凝液产生，在开车以及暖管之时，在蒸汽管道之中任然会产生一定量凝液，所以，管道低点设置好排液设施还是必须的。这里需要注意的是，因为蒸汽管道的压力并不相同，因而排液设施的设置要予以重点关注。在常规状态下，高压蒸汽管道之中并不会出现液体，此时只需要在管道低点设置适宜的疏水设施即可。对于超高压蒸汽管道而言，其中的冷凝水的排放是以直接的方式进行排放。低点排水设施是较为复杂，其是由刚阀、开闭阀以及排气管共同组成。对于中压、低压蒸汽管道来说，出现冷凝液的概率也是相对较低的，但是其会出现缩合物，这点也是要采用可行的措施来予以处理的，所以它

12、们的管道低点设置往往是疏水性的设施。这里所说的疏水设施主要包括以下几个部分，即分液包、放净阀、根部阀、检查阀、后切断阀、排污阀、前切断阀、疏水阀、止回阀。在对疏水设施进行设置之时，要将其设在道外门廊。应该说，不同的蒸汽管道，其排水以及标签的规格和高压蒸汽管道是有着一定的区别的，管道的直径相对较小，通常来说是在 150mm 以下。在对蒸汽支管进行接出之时，必须要从主管顶部开始，在支管上增加切断阀的过程中，要保证切断阀设置于和主管相近的水平管段之上，这样可使得操作变得较为简易。当蒸汽支管的实际用汽要求是比较高的，比如起到消防、吹扫等方面作用的蒸汽支管，就不能从蒸汽透平、再沸器管道中引出。这里要予以

13、关注的是， “兀”形补偿器也是不可以引出支管。而在从“兀”形补偿器两侧的直管中引出支管的过程中，要保证主管位移是不会有任何的阻碍的。另外还要切实关注的是，支管所承受的实际应力，由于主管膨胀导致的支管引出点位移。一般来说，蒸汽分支管应该使用两个阀块（切断阀或者单向阀） 。在对主蒸汽管道，或是支管进行连接之时，一定要将其和设备或是工艺管道连接起来，同时还要在蒸汽管道的顶端设置三个阀门，要确保两个切口之间的阀，或是常开单向阀必须要在 20 毫米之内，这样可使得在泄漏发生之时就会被及时发现，并进行有效处理。因为蒸汽管道的压力等级并不相同，因此在设置排水设施之时，一定要将现行的国家标准予以有效的落实，在

14、对较低蒸汽管道排水设施，或是疏水设施进行设置之时，一定要确保以下几点落实到位：（1）蒸汽支管最低点一定要和相关的标准是相吻合的。 （2）调节阀的质量必须要达到既定的标准要求。 （3）水分离器、加热设备的质量必须要得到切实保证；（4）进汽管切断阀前最低点一定要和相关的标准一致；（5）蒸汽涡轮机、蒸汽泵，还有进汽管热交换器入口的切断阀最低点也要和相关的标准一致；（6）分配管、闪蒸罐底部也必须和具体标准吻合。当蒸汽支管达到具体标准之后，此时还要对开车的实际需要以及排液管当中冷凝液的情况有清晰的认知，以此为出发点来完成冷凝水放净阀的设置工作。3 3 蒸汽凝液管道的布置蒸汽凝液管道的布置通常来说，在对蒸

15、汽冷凝液管线进行布置之时，要将其设置在同一层之中， “兀”形补偿器要设计成水平方向补偿器。从不同压力蒸汽疏水阀之中排出的凝液要接到与之想配对的回收管当中。如果公称直径为 50mm 及以上的支管，应该要以 45 度角斜度接到回收总管顶部。如果公称直径在 50mm 之下，那么就要以 90 度角接到回收总管顶部。在对凝液回收系统所用的疏水阀进行设置之时，最好使用法兰进行连接，同时还要确保疏水阀入口管道不会呈现出袋形。如果回收总管高于疏水阀，那么就要将止回阀设置于疏水阀之后，而且要设置于和凝液主管相近的水平管道上。为了能够对止回阀进行有效的吹扫、拆卸，止回阀设备最好采用法兰连接。4 4 蒸汽管道排液设

16、施的设置蒸汽管道排液设施的设置从理论角度来说，如果相关装置所使用的是过热蒸汽，那么排液设施的设置是没有必要的。然而，蒸汽管道在进行暖管的过程中，凝液也是会产生的，尤其是在开车之时会出现很多的凝液，因此也是要设置好配液的相关设施。超高压管道在常规状态下是没有凝液产生的，所以说，在其中也可以不设置凝液管道，当然也就不需要相关的疏水设施。另外来说，超高压蒸汽管道的特点也是较为鲜明的，其管道壁相对较厚，压力相对较大，而且不太容易开孔，因此也不需要设置分液包。而高压、中压还有低压蒸汽管道则有所区别，其在一般情况下也不会有凝液产生，而暖管、开车的整个过程中就会出现一定量的凝液，为了能够将凝液予以排除，则要

17、设置经常疏水设施，这个设施主要包括两个组成部分，其一是放净阀；其二是分液包。在对蒸汽管道排液设施进行设置的过程中，需要对如下几点予以关注：（1）装置内部的饱和蒸汽要达到 80m，过热蒸汽则要达到 160m。 （2）装置外部顺坡要达到 300m，而逆坡则要达到 200m。在饱和蒸汽进入设备之时，则要设置好边界蒸汽疏水阀，陷阱当中也要通过必要的方法来保证其疏水能力。从过热蒸汽装置的角度来看，在常规状态下，水分离器是可以不设置的。在蒸汽排气管上要开一个为 6mm 的排水孔，这个孔要位于凝液管下端，继而通过 DN15 管连接至排水沟，确保漏斗所在的位置时恰当的。有时需要在排气管上设置消声器，那么在设置

18、的过程中要确保其设置在 DN15 排水管上，而且排气管也要设为导向，这样可使得排气管能够的承载作用得以展现。5 5 蒸汽管道设计的注意要点蒸汽管道设计的注意要点在对管道进行选择之时，要对管道直径予以重点关注，确保直径与实际需要时相吻合的。如果直径相对较大，那么就必然会导致成本加大，热量损失也会较为严重，冷凝水也会变得更多。如果直径太小，蒸汽流速就会变大，这样一来蒸汽压降就会增加，如此就会使得供气端呈现出压力不足的状况。如果出现水锤以及侵蚀之时，更要对管径予以切实关注，确保不会太大或是太小。要从管道设置的实际情况出发，以应力计算的实际结果为准。 “兀”形补偿器的设定以及推力补偿器固定点也必须要和

19、相关的标准是相吻合的，如此可使得设计的实效性得到大幅的提升，进而使得水锤问题得到切实排除。在对相关的装置、阀门今夕安装之时，管道当中必然会有振动以及噪声，此即为水锤。若想使得水锤问题得到消除，则要切实完成好疏水系统的设置工作。另外来说，管道当中不要设置大量的支管。为了使得管道不会出现下沉，则要确保管道设置是最为科学的。要对蒸汽管道的设计予以进一步细化，确保生产的效率大幅提升，生产质量得到保证。6 6 结论结论由上可知，我们国家经济发展呈现出良好的趋势，石化产业的成长也是较为显著的。对于石化工艺装置来说，蒸汽管道是十分关键的组成部分，管道的规模持续变大，管径也增加了很多，管廊相邻两层之间呈现出较大的高差，有些高差达到了3m，甚至更高。在对管道进行选用之时，常规的管道已经难以满足实际需要，这就使得应力计算较为困难，此时就要对数据库予以更新。从蒸汽管道以及蒸汽冷凝液方面来说，蒸汽管道的温度较大，气液流动也相对较快，因而在对管道进行安排之时除了要对经济性、美观性等方面予以切实关注之外，管道应力计算的具体要求更是不能有丝毫的忽视。当全面的因素均得到切