探究石油化工工艺装置蒸汽管道配管的设计
【概述】蒸汽管道配管作为重要的石油化工工程中重要的工艺设计之一，被分成不同的用途和不同的压力水平。本文重点强调以蒸汽管排水设施的设置和布局研究，总结了几个装置的压力水平和蒸汽管道配管的布置要求与设计特点。
【关键词】蒸汽管道 排液 疏水设施 蒸汽凝液管道
我国的石油化工产业在高速的社会经济发展中有着长足的进步，而蒸汽管道（包括蒸汽管道和蒸汽凝液管道等）则是石油化工装置中的重要公用工程管道，作为石油化工工艺装置中的重要部分，保证它的优良特性就显得尤为重要。比如，在设计蒸汽管道和蒸汽凝液管道配管时，要同时考虑它的经济合理性、整齐美观性，还要满足蒸汽管道的应力计算要求与蒸汽管架的设计要求。在解决了这些问题后，就能保证管道的经济实用和安全可靠。
1 关于管廊上蒸汽管道的布置
在这里本文以分析我公司设计的宁波化学工业园区宁波中金的芳烃装置和宁波禾元的30万吨聚丙烯/50 万吨乙二醇装置中的动力站管廊设计为例，充分讨论蒸汽管道管的布局。根据管道的设计要求，管架布局的过程中物料管道一般分为两层，蒸汽管属于公用工程管道。
根据芳烃装置中温中压和聚丙烯/乙二醇装置高温高压的特点，这些蒸汽管道的压力等级布局有以下几点原则。
第一，蒸汽管道最好布置在管廊一侧，目的是方便集中设置“π”形补偿器（设置“π”形的原因是蒸汽管道属于高温型管道，以便于热膨胀补偿）。另外，由于波纹管膨胀节价格高昂又不经久耐用，蒸汽管道上禁止用波纹管膨胀节来吸收管道的热膨胀。通常，管廊上蒸汽管道的“π”形补偿器位置设计考虑如下：高压蒸汽（9.8MPa）管道应该每隔约50m设置一个；中压蒸汽（4.0 MPa）管道应该每隔约80m设置一个；低压蒸汽（1.6 MPa）或者低低压蒸汽（0.4 MPa）管道应该每隔约100m设置一个。当然，具体项目的用汽量不同，导致蒸汽管道管径有所变化，最终根据应力计算才能准确确定，以上数据可以作为初期布置的参考。“π”形补偿器应该尽量统一和集中设置安排，管径较大、温度较高需要较大补偿量的管道宜设置在外，而管径较小，温度相对而言较低的管道则设置在内。
在两固定点的中部设置“π”形补偿器是最佳的，如果不能满足此条件，它与固定点的间距应该尽可能的小，一般不能超过两个固定点间距的三分之一；另外，应该在“π”形补偿器的两边设置与“π”形补偿器的距离相适应的管道应力导向架。补偿器固定点的推力也应该根据管道应力的计算结果决定。在计算蒸汽管道支架的推力和应力时，蒸汽管道不应该将固定点分成几个管系进行应力计算，而是作为一个统一的、完整的管系进行应力计算。
第二，芳烃装置和聚丙烯/乙二醇装置中管廊设置多层，在其上层布置蒸汽管道，比如第二层。若无法满足此条件，即当它布置在管廊的下层时，那么，要尽量布置在管廊的外侧。但是需要注意的是，它不能和液态烃管道或低温管道临近，其保温后的最小距离要高于50cm，否则要用其它的公用工程管道作为隔层。此处注明，可以同层布置在管廊上层的公用工程装置是装置空气、仪表空气、氮气等。同层布置的其它公用工程管道与蒸汽管道的最小净距不仅要满足大于50cm，还必须考虑蒸汽管的其它影响，如管道的横向热位移等。能与蒸汽管道同层布置的还有电气、仪表、电缆槽板等。当然，它们也可以布置在蒸汽管道上面，比如第三层。综上所述，当它们和蒸汽管道布置在同一层时，最小净距需要大于20cm，较低于前面所述的几种装置，或者，也可以用其它公用工程管道作为隔层将它们隔开。
2 关于蒸汽管道排液设施的设置
芳烃装置和聚丙烯/乙二醇装置需求的不同压力等级蒸汽通常都是过热蒸汽，因此并不需要设置相关设施来排除液体物质。但当我们在开车或者在暖管阶段蒸汽管道内会有大量凝液产生，所以在管廊上蒸汽管道的低点，需要有相关排液设施。不同压力等级的蒸汽管道，在低点排液设施的设置上有许多的差异。另外，由于在一般情况下高压蒸汽管不产生液体，所以其相应规格管线的低点应设置疏水性设施，在车上超高压力蒸汽管冷凝水一般都是通过管道直接排出。其低漏设施和超高压蒸汽管道低点排水设施主要包括刚阀（其位置靠近主管并能够操作的地方）、开闭阀（其在地面上的位置靠近排气缸）、以及排气管。然后就是中压蒸汽（4.0 MPa）、低压蒸汽（1.6 MPa）和低低压蒸汽（0.4 MPa）的管道，在正常情况下，它们也很少产生冷凝液，但是与超高压蒸汽管是不同的，它们将产生特定的驱动或加热管阶段缩合物，由于相应的压力水平和冷凝液管线在同一时间的功能相同，所以它们的管道低点设置往往是疏水性的设施。而疏水设施又是由分液包，设置在分液包下并且可以操作到的位置的放净阀，设置在靠近分液包且能够操作到的位置的根部阀、和包括了检查阀、后切断阀、排污阀、前切断阀、疏水阀等阀的疏水阀组以及止回阀组成。
通常疏水设施或排水设施需要设置的管道蒸汽管在道外的门廊，蒸汽管道切断阀上游的设备新管和蒸汽管道减压阀的主要功能是调节这些设施应设置的阀门。此外，各种蒸汽管的排水规格、标签规格都与高压（9.8MPa）的蒸汽管排水管不同，而且其管道直径应该是稍微小一些的，一般情况下是小于150mm。
3 蒸汽支管的设计
蒸汽支管应该从主管的顶部接出来，每当工艺要求支管上设置切断阀的时候，将切断阀布置在靠近主管的水平管段之上。考虑到操作方便，应布置得当的切断阀。蒸汽支管从用汽要求很严格的蒸汽管道上接出是不允许的，例如灭火、消防和吹扫等用途的蒸汽支管不能从蒸汽透平、再沸器之类重要用途的蒸汽管道上引出来。同样的，在蒸汽管道的“π”形补偿器里，也是不得引出支管的。在支管从靠近“π”形补偿器两侧的直管上引出时，主管的位移不应当受到支管的妨碍。同时需要注意支管承受过大应力，因为主管热胀而产生的支管引出点产生位移。
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）。然而从以上的信息可知主蒸汽管道或支管在连接的过程必需与设备或工艺管道相连，而且还需要设立三个阀门在蒸汽管的顶部，而且两个切口之间的阀或者常开单向阀应小于20毫米，这样可以有效的防止发现泄漏情况。不同压力等级的蒸汽管道设置排水设施或经常疏水性设施设置的要求必需满足国家的相关标准，设置在较低的蒸汽管排水设施或疏水性的设施要满足以下6点要求：
