石油化工联合装置管廊及其管道设计武建锋

石油化工联合装置管廊及其管道设计武建锋

武建锋

延长石油北京石油化工工程有限公司西安分公司陕西西安710100

摘要：管廊是石油化工装置非常主要的分区，连接着装置内各个分区，是装置内上游和下游的中心枢纽。文章对石油化工联合装置管廊设计及其管道进行简要的分析讨论，介绍了管廊和管道的主要设计参数以及设计需要注意的问题。

关键词：联合装置；管廊布置；管道设计

引言

石油化工装置是由很个多分区组成的，管廊是其中非常主要的分区，是装置内上游和下游的中心枢纽。通常，装置内约一半的管道都集中布置在了管廊上。装置平面的形状和大小以及设备的数量决定了管廊的形式和位置，管廊的形式和位置也决定了设备平面布置，两者相互影响。因此，管廊的设计是决定整个装置优劣的重要环节。同时管廊上管道设计的优劣也影响着整个装置的管道设计。通常，工艺管道、公用工程管道、仪表和电气电缆槽架敷设在管廊上，为了节省空间，空冷器可以放置在管廊上，换热器、泵、小型设备等设备可以放置在管廊下。为了做到装置设计的合理、经济，管廊设计是必须要深入研究、统筹策划、增强沟通协调。联合装置的管廊布置与单装置的管廊布置差别不大，可采用主管廊和支管廊组合形式。本文以某石油化工加氢联合装置为例，对其联合管廊的设计进行简要的分析讨论。

1管廊的布置

装置设备平面布置是确定管廊设计的主要因素，其风格特点、平面大小、形状直接影响管廊的布置，因此，管廊的布置与装置设备平面布置有很大的关系。根据一些装置管廊布置的经验，管廊的布置宜满足以下几点要求：

1.1依据设备平面布置的特点，按流程的顺序布置设备，尽量减少用地面积，节约投资。如受装置平面形状的影响，可以管廊两侧布置设备，也可管廊一侧布置设备；

1.2应满足检修道路和消防道路的需求，并与地下管道、建筑物、构筑物、电缆沟满足间距要求，还应避开设备的检修区域；

1.3要充分考虑界区平台、通道、操作及检维修平台的设置。

某石油化工联合装置占地240m×130m，装置内布置有装置单元1、装置单元2、装置单元3、联合变电所、联合机柜间、联合压缩机厂房，共用加热炉烟囱等主项，充分考虑了装置的安全性、操作性、经济性，该装置管廊由一端式形、L形和T形的形式组成。装置单元1设备布置在AB段管廊的一侧，装置2和3设备布置在C段管廊的两侧，AB段管廊与C段管廊由D段管廊连接，装置左侧与外管廊衔接设置两个接口，尽可能满足工艺流程要求，减少管道绕行，保证装置布置的合理性、经济性。

2管廊主要参数

2.1管廊宽度的确定

管道的数量、管径的大小及间距是确定管廊宽度的主要参数，通常管廊的宽度各层要预留有10%～20%的宽度，并计算其荷载，以便增添管道。同时要考虑管廊上下设备的布置、通道的设置、仪表电缆槽架和电气电缆槽架的布置，这些都是确定管廊宽度的因素。管廊的宽度通常不大于10m，否则可以在两立柱之间加一根支柱，组成两跨式管廊。总之，管廊的宽度确定应满足以下几点要求：

（1）管道的数量、管径的大小和管道间距；

（2）管廊下设备所占用的宽度，比如机泵的尺寸，以及其所需要的操作和检修通道的宽度；

（3）管廊上设备所占用的宽度，比如空冷器的尺寸，通常管廊立柱的间距宜与空冷器立柱间距一致；

（4）仪表和电气电缆槽盒的宽度；

（5）预留管道的宽度。

该联合装置布置了两段主管廊，分别为AB段和C段，两段主管廊由D段连接，按照以上的要求来确定该装置的管廊宽度。由于满足管廊与联合机柜间和联合变电所的间距要求，A段宽度设置为7m。B段、C段宽度设置为9m，与空冷器的支柱间距一致。D段连接管廊设置为6m。

2.2管廊高度的确定

管廊的高度确定应考虑以下几个方面：

（1）管廊下方设置为消防和检修通道，见表1；

（2）管廊下方布置设备时，考虑设备的操作与检修。

（3）主要管道的布置，如火炬总管和蒸汽总管。该联合装置管廊下方设置装置消防通道、检修通道，以及泵的检修、操作通道，最低层为5.5m，均保证了高度要求。满足工艺的要求，空冷器区域的管廊高度为16m。管廊上布置有火炬管道和蒸汽管道，最大管径DN600，输送距离较长，需要进行自然补偿，设置“∏”型补偿器，以满足柔性设计要求，因此层间距设置为2.4m，错层间距设置为1.2m。

3管廊上管道的布置

联合装置按单元分区域布置，一般情况下，管廊上管道布置按单装置考虑。而该联合装置单元2和单元3共用管廊C段，因此要综合考虑其管道的布置，避免相互影响。管廊上敷设的种类：

（1）工艺管道；

（2）公用工程管道；

（3）仪表电气电缆槽架。

对于多层管廊，管道根据介质、口径大小、温度等分别布置在每层管廊上。

管廊上管道布置还需要注意几个问题：

（1）某些公用工程管道可以布置在上层或下层，如伴热水、循环水等；

（2）工艺管道可以布置在上层或下层，但要依据所连接的设备管嘴高度和流程要求，宜做到步步高或步步低；

（3）火炬放空管道按0.3%～0.5%的坡度要求坡向分液罐，并宜布置在管廊的顶层或柱上方。

（4）仪表电气电缆槽盒宜单独布置在一层，也可与公用工程管道布置在一层。

（5）与各区连接的管道应尽量短、管件尽量少，少拐弯。

该联合装置按以上方面综合考虑进行规划设计，AB段管廊主要布置单元1管道，C段管廊主要布置单元2和单元3管道，D段管廊连接单元1、单元2、单元3、压缩机等之间的管道。C段管廊的管道布置较为复杂，单元1和单元2管道分开布置，并共用界区与外管廊衔接，管道数量增多，因此在单元3处管廊相应扩宽，以满足管道合理布置的需要。

4管廊上管道柔性和支架设计

通常管廊上管道的柔性设计采用自然补偿的补偿方案，该联合装置采用此方案。管道需要自然补偿的依据条件有：

（1）介质温度；

（2）管径大小。

本联合装置需要自然补偿的管道有蒸汽总管、高温工艺管道等。补偿方案为分段自然补偿或自然补偿加“∏”形补偿器。多根需要设置“∏”形补偿器的管道宜并排布置。管径较大温度较高，需要较大的“∏”形补偿器的管道宜放在外侧，反之放在内侧以便于成组地设置“∏”形补偿器。特别注意的是，为避免固定点的推力过于集中，管廊上的固定点应分开在不同管架上设置。

5管廊布置时需注意的问题

（1）考虑装置未来的改造，平面允许情况下预留一定的管廊扩建空间；

（2）管廊的操作平台、检修平台、通道的设计要满足HSE相关要求；

（3）尽量避免发生各专业碰撞问题，减少反复工程，该联合装置采用PDMS软件设计，有效减少了此类问题；

（4）与相关专业协调，综合考虑管廊两侧相关内容的设计，如阀组、伴热站、仪表箱等。

6结束语

现在石油化工装置都是大型化，因此装置内管廊及其管道的设计是装置设计的重中之重。在设计过程中，相关人员不仅要了解工艺流程，加强与各专业的沟通协调，全面考虑管廊的型式、宽度、层数及荷载等因素，同时考虑管道的规划布局，还要充分满足装置安全性、合理性、操作性、经济性、美观性。

参考文献：

［1］李薇.石化装置管廊及其管道的布置设计[J].石油化工安全技术，2003，19（1）：23-25.

［2］王良.石油化工管廊设计的要点分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，18：238.

［3］蔡尔辅.石油化工管线设计[M].北京：化学工业出版社，1984.