石油化工工艺设计大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇石油化工工艺设计范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

1工艺管道安全设计

在整个石油化工管道设计中，管道的布置问题非常重要，合理的管道布置不仅方便以后的检查和维修工作，而且还方便工作人员进行操作，侧面上提高了石油化工厂的生产效率，可以给工厂带来更高的经济利益。此外，管道的布置还会影响化工厂其他各种设备之间的运转配合，所以在管道布置方面一定要体现科学性。在管道布置的时候需要从以下几个方面进行：1）管廊布置。在管廊布置的时候需要注意管廊的附加余量，一般来讲管廊的设计余量会在10%~20%浮动，但是根据多方面的调查以及实践经验来看，这个设计余量往往不利于化工厂的长期运行，所以建议将设计余量控制在20%~30%左右。2）安全阀的管道布置。在进行安全阀管道布置的时候，要特别注意其与总管连接时的角度，这个角度一般设定为顺着流向的45°。3）泵入口的管道布置。在管道筒体的设计方面，应该尽可能的缩短筒体的长度，若是出现变径情况，尽量采用偏心大小头，这样有利于防止气体在管道内积聚，从而避免安全问题的出现。

2完善的工艺流程

对于化工产品的制备来说，完善的工艺流程是必不可少的，它直接影响到了工艺管道的设计，以及决定是否可以生产出高质量的石油化工产品。石油化工企业在运营的过程中必须要根据自身的实际条件，参照相关行业的其他企业的运行机制，综合考虑每个工艺流程的建设成本以及运行安全性能等各个方面的因素，选择出一条适合自身企业发展并且质量较高的工艺流程，为企业运行在生产安全以及生产质量两个方面提供较有力的保障。此外需要特别强调的是，在工艺流程设计和选择的时候，一定要遵守相关的法律法规以及行业规范，只有这样才能促进企业更加顺利的生产经营。

3工艺管道设计的组织

目前，我国在工艺管道设计方面已经有了较为完善的制度，包括法律法规以及行业规范等，企业在进行管道设计时只要严格遵守相关的国家规定，就可以达到相关标准。但是在管道实际设计的过程中却是很容易出现问题，这是由于石油化工管道的设计一般工作周期比较短、任务量大，并且在这个过程中需要工作人员之间的紧密配合，工作人员在工作的过程中稍微的不注意，就会造成严重的后果。这就要求设计人员在工作的过程中一定要做好组织协调工作，将任务分配到个人，提高工作人员的责任心，使他们在紧张工作的同时，也能够保证设计的质量。

4做好管架设计

管架对管道来说也是非常重要的，管架若是出现问题，就会导致管道在运作的过程中出现断裂或者损坏的现象，对管道的正常运行造成很大的影响。因此，一定要重视管架的设计。在管架的实际应用中，应尽量使用弹簧支架。弹簧支架在实际中应用较为广泛，它可以根据实际情况有效地改变支架的高度，使管道在铺设的过程中能够更好地适应地理环境。但是弹簧支架本身还具有一定的缺陷，首先弹簧支架具有非刚性的特点，制造的成本比一般支架要高，所以相对其他支架来说，其价格要高出很多，这样在无形中增加了企业的运营成本。此外，弹簧支架若是使用时间过长的话，会造成弹簧的弹力失效，使原本管道的位置发生变化，影响管道运输的安全性。因此，在支架的运用时，应尽可能的减少弹簧支架的使用。

5工艺管道合理性设计

在进行工艺管道设计时主要要注意以下两点：1）工艺管道材料等级连接点设计。由于石油化工工艺管道所处的环境以及其材料等级的不同，因此，在进行连接的时候，要根据管道的材质以及其工作环境的压力，来选择相应的连接设备。2）塔与容器的工艺管道设计。在进行该方面的设计时，不能只追求其工艺要求，还要方便后期的操作和检查维修工作。

6结束语

石油化工装置工艺管道设计对整个化工企业来说意义重大，它的好坏会直接影响到化工企业的经济效益以及企业员工的生命安全，高质量的管道设计可以有效防止安全事故的发生。因此，在进行是由护工装置工艺设计的时候一定要做到根据企业自身情况，统筹考虑各方面的因素，保证设计出来的成果更加具有合理性以及科学性。

参考文献

[1]田卉.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].化学工程与装备，2008，（3）：78-82.

篇（2）

作者简介：陈瑞娣（1987-），女，汉，广东茂名，2010年毕业于广东石油化工学院，化学工程与工艺专业，学士，现职于茂名瑞派石化工程有限公司，助理工程师，研究方向：石油化工设计

在我国石油化工领域中，石油化工装置主要以石油为原料，并利用化学原理，实现化工产品的生产，其中，蒸汽管道在石油生产中有着极为重要的作用和意义，蒸汽管道的质量好坏直接关系着石油生产是否能够正常进行。因此，在石油化工生产中，相关施工人员需要对蒸汽管道配管设计进行全面分析和研究，明确装置位置，通过模拟的方式，对管道模型进行测试，以此来实现装置安装的安全性和可行性，从根本上保证了相关工作人员的人身安全。

1蒸汽管道中的设计模式

1.1蒸汽管道中的配管装置

为了确保蒸汽管道的安装符合国家施工标准，施工单位需要对配管装置的应用范围做出说明。通常情况下，施工单位利用塑料材质对管道进行配置，在施工操作之前，需要对施工周边环境进行全面仔细的勘察，使各个装置角落具有一致性，确保施工环境符合操作标准。在装置被广泛认可后，市面上出现了不同形式的装置，主要特点如下：第一种是压力较大的蒸汽；第二种是高超压力蒸汽；第三种是中等压力蒸汽；第四种是低级压力蒸汽。在具体蒸汽管道施工中，需要将具备以上特点的压力蒸汽管道分散于施工场地的各个角落，以此来确保管道配置操作的有效性和便捷性。由于在管道施工过程中，管道内部温度远远高于外界，因此，需要利用小型补偿设备，对管道内部膨胀性能进行消耗。需要注意的是，要将小型补偿设备与管道之间的的距离进行精确计算，以此来确保吸收效果的增强。一般情况下，设备与仪表线路处于相同位置，这就需要利用温度的变化对管道安装中的出现的情况进行分析和处理，将压力蒸汽管道之间的距离差异进行深入分析和研究，以此来确保整个蒸汽管道的正常运转，避免不必要的安全事故，在工业发展领域有着极为广阔的发展前景。

1.2装置压力蒸汽管道的排液设施设计

在装置运行中，压力蒸汽管道可能会产生排液体，因此，这就需要在压力蒸汽管道安装过程中，选用配置较低的管道设备，也就是小型的补偿设备，并将其放置于蒸汽管道配管的最低点，在此基础上，设置好相关的管道排液设施。针对型号超高压力蒸汽管道来说，排液体的处理要根据排液设施进行分析，主要是为了实现以下功能：一是由于与主要管道距离较近，需要对根部阀采取准确有效的控制，实现良好的排液设计；二是将排液设备与根部阀的距离拉近，确保液体不会外泄。处于低级压力蒸汽管道中，由于其特殊性，在正常运输中，不可能出现排液的可能。由此可见，当蒸汽管道处于低压位置时，在装置输送中就不会有排液现象的出现。

1.3关于布置压力蒸汽管道

一般来说，压力蒸汽管道的布置中，该管道与配管之间处于同一范围内，在蒸汽管道的装配中，在排液体之上安装一个小型补偿设备，为了防止水锤现象的出现，将其与补偿设备装在统一水平线上，或者配合科学合理的角度实现管道的高效利用。之后，施工人员需要对压力蒸汽管道进行全面观察和分析，并对装置疏水阀渗漏的液体予以检测，确保排液体自动回收于蒸汽管道之中，再停止相关操作。此外，还需要注意的是，在排液体回收时，设备之间的回收要应用法兰方式进行连接，并将其安装于接入口之内，确保管道形状的合理和正常。当排液体回收时，出现高温状况，施工人员需要利用多种方式进行疏水，并在其后方辅以止回阀，确保排液体的合理回收。一般情况下，水平方向进行的管道连接，与止回阀进行接触时，要采取法兰形式，实现排液体的回收。

2蒸汽管道配管设计要点

在蒸汽管道配置中，需要将管道的直径予以合理设置，严格按照施工标准和要求采取相关措施，达到蒸汽管道直径的基本要求。一般来说，当直径范围较大时，施工成本在无形中增加，热量也会有所消耗，冷凝水的回收质量也会削弱；当直径范围较小时，蒸汽在管道中的流速变大，蒸汽压降还会不断增大，可能会导致提供蒸汽的一端出现缺压现象。一旦出现水锤现象，在蒸汽管道的安装中，管道直径的选择不宜过大，也不宜过小，管道直径适中即可。在管道安装过程中，需要根据压力的具体需求进行蒸汽管道设计，避免蒸汽管道不必要的损坏。针对小型补偿设备而言，其推力设备的固定位置需要符合安装标准，将设备连接口与集箱压管道进行连接，以此来提高压力蒸汽管道的高效设计，有利于施工质量和效率的提升，最大限度的防止水锤现象的发生。为了避免水锤现象的出现，在连接分管道时，利用主管道最顶端的蒸汽管，以此来实现石油化工工艺装置蒸汽管道配管的设计，从根本上实现石油化工产品生产的质量和水平。

3结语

总的来说，由于在石油化工工艺装置中，排液体的温度处于流动状态，温度较高。因此，在压力蒸汽管道的设计中，需要考虑管道设备的外观和形状，各项施工操作要符合相关的管道施工标准，通过科学精确的计算和分析，利用模型进行测试，以此来确保整个压力蒸汽管道设备的安全性和实用性，进一步促进我国石油化工领域的蓬勃发展。

篇（3）

中图分类号：TU81文献标识码：A

前言：石油化工装置作为 一种常用来输送液体材料的设备的特性奠定了石化管道在装置中具有不可小觑的作用，管道设计在石油化工装置建设中占据了重要的地位。石化管道将各类的设备与系统设施连接成为了一个有机的完整的生产 整体，同时也给流体的运输添加了一道重要的屏障，保障了流体运输的安全，有效减少了各类灾害发生，对节约资源和保护环境做出了巨大的贡献。管道设计依据内容基本相同，怎么样在此情况下 设计出既安全又合理的管线布置，不仅要熟悉掌握和运用设计的常识性和规范性的知识，还要深刻了解其装置的工艺流程图，满足其工艺的生产 要求。[1]

1.阀门及管道布置

阀门和管道的布置的合理性建立在同时符合施工、操作、检修等自身要求及满足流程工艺、装置设备的布置及生产要求的基础上。

1.1当泄压的总管和安全阀的出口相连接时，需将总管从上部以450角顺着液体的流向插入，这样可防止总管内液体相支管倒流；在安全阀的定压大于7.0MPa的时候，为了降低安全阀背压，需采用450角的方式插入。

1.2泵的入口的管线布置不能存在液袋或气袋，而且管道需尽量直而短，如遇上泵变径，为了防止气体集聚，应该使用偏心 大小头，且大小头的放置一般需顶平。为了防止输送 轻介质的离心泵发生气蚀现象，在其大小头的后端最好能有3 ~7 D的直线管段。

1.3当安全阀的出口比泄压总管低时，需要在低处且较易接触的地方设置手动的放液阀，而且为了防止管段内发生液体积聚，需要定期将其排放向密闭的系统，同时，在一些北方较为寒冷的地区，必须 进行伴热和防冻装置。

1.4当管道输送的介质危险性较高且穿越道路时，其的上方不能安装阀门和法兰，并且需让净高满足相关的要求。

1.5应使用经焊接连接并配置有夹管道 的直管道或无缝隙管道，使用的弯头直径为1.0，焊缝对接的间距应>200mm。内管的焊缝若需装配外管必须先先经过无损检测和施压试验合格后才能进行；内外管的支承块的材质要和内管的材质保持一致，不能阻碍外管与内管的胀缩。

1.6当介质凝固点高且带有腐蚀性时，为避免产生积聚液体现象，其调节阀的旁路阀需水平安装。[2]

2.塔与容器的管道设计

在石化装置的建设中，塔和容器的管道设计需考虑其工艺设计的原理和特殊的要求。塔与容器间的管道设计主要有汽提塔与分馏塔、回流罐与分馏塔之间。

2.1汽提塔与分馏塔间的管道布置：一般的情况下 ，分馏塔应该带有调节 阀组，并且其应该安装在与汽提塔较为接近的地方，进而保证调节阀拥有足量的液柱。

2.2汽提塔与分馏塔间的管道布置：在分馏塔塔顶的压力为热旁路 控制的时，需充分地考虑其热旁路不会出现袋形并且短的因素，把调节阀设置在回流 罐的上面的位置。

2.3当管道用于汽液两相流时，其的调节阀的布置需尽量接近接收介质 的容器，从而达到降低管线内的压力效果，杜绝管线内震动现象的出现，同时，管道的设计需根据实际情况进行，不能随意布置。

3.管道材料选用

材料的选用是管道设计中较为重要的一个步骤，其选用是否合理恰当直影响了装置的维护和工艺的生产与安全，据调查数据表明，每年我国石化安全事故约有14%是由于管道 系统的材料选用不当而导致的，故选用恰当的材料对于管道设计尤为重要。

3.1法兰 连接处的螺栓与垫片

法兰连接的地方经常为管道的不同等级的分界点，故在选材时常遇到高压系统等级的法兰用来承受相对较高的密封的比压，同时，金属 垫片需使用密封面的硬度比法兰低的，一般为小于HB30。总之，相连接的材料的选择必须依据法兰低硬度来选择相应的金属垫片，否则，不仅会导致密封失去效果，而且还会损伤法兰的密封面 硬度。[3]

3.2引进的设备需与法兰相配对

国内设备材料的机械性能等与国 外的存在很大的差异，温度与压力值之间的关系也存在一定得差异，从外国引进的 设备很多时候都与法兰不能相配对，尤其为当工况在压力~温度曲线的附近的时候更易发生。同时，为了方便施工时的螺栓孔能进行有效的对正，法兰相连接的管道至少有一端为活套的法兰。所以，引进的设备需与法兰相配对应。

3.3管道的隔热的温度

工艺的技术、环境的温度、操作的温度差别及生产对 介质的特定要求从根本上决定了管道的隔热能否真正的实现。管线设计温度一般在操作的允许温度范围内，降低或者增加一道温度，且其只为管线材料的依据，不作为衡量管线是否可隔热的依据。譬如一个管道的最初的设计温度为50℃，而当实际上进行操作时的温度为30℃，此时不能因环境的温度高于50℃就对其采取相应的隔热的措施。

4.管道支架的设计

管道支架的设计与管道设计关系尤为密切，若管道支架的设计不恰当，会导致管道损坏甚至造成转动的设备损坏。

4.1减少支架与管道间的相对 位移

管道和支架间的相对 位移应尽量减少。当管道与管道支架的相对位移较大时易导致管段产生膨胀阻碍了弹簧的移动，从而一定程度上损害了设备。

4.2减少弹簧支架的使用，

合理地进行管线设计，还能减少浪费的现象。如：弹簧支架的价格相对其他普通支架的要贵而且其的安装和使用相对较麻烦，而且弹簧支架的弹性会随着工作时间的流逝而减弱消失，所以在进行管线设计时应考虑尽量的减少使用弹簧支吊架，尽量用刚性支架替代弹簧支架。

4.3设置承重的支架

在一般的情况下，沿着塔敷设的管道只设置一个相应的承重的支架，而且此支架不为刚性的支架，支架与塔顶之间连有焊缝线，若当感觉承重的支架的荷重过于大的时候，可设置另一个承重的支架，改承重支架应设计弹簧支吊架，同时，每相隔一段间距就要设置一个导向支吊架，不允许在水平管道的弯头处加刚性的支撑。当塔的回流线和塔壁间的温度相差较大的时候，弹簧支架产生了较大的伸长量，处于水平管线上的首个支吊架要垂直 拉移，设计为弹簧支吊架。

5.冷换交换设备的管道设计

在石化装置的管线设计中，冷热交换设备的管道布置与其他的工艺设备存在明显差异，冷换交替设备的管道设计具有较多复杂的因素。所以，在对冷热交换设备操作、进行检修及管线热应力等过程中，需详细地对这些因素进行检查。[4]

5.1关于逆流换热

冷换设 备的冷水流经管线的流程一般为下面进入，上面排出，这样以便出现故障的时候，换热器的内部仍存有一定的水，不致全被排空。当为加热器的时候用蒸汽进行加热，其蒸汽需从上部引进，凝结水则由下方排出。

5.2关于安装净距。

在冷换设备 换热中，为了方便对其的检修，通常让换热器的进出口的管线和阀门的法兰均与设备的 封头盖的法兰空有一定的净距，为了方便其螺栓的拆卸其净距设计为310mm。

结束语：

由上述可知，石化装置工艺管道的设计为一项较为重大的工程设计，要使其合理安全地完成，不仅要求工程的设计者具有专业的知识，科学的理念，而且还要求设计工作人员具备创新的意识，在运用常规性的专业知识和规范性的原则下，充分了解工艺的意图及生产的要求，在设计中具体的分析实际情况，设计出安全合理的管线，确保石化装置管线的安全性，保证石油化工设备正常地运转。

参考文献：

[1] 马峻.结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理性[J].中国石油和化工标准与质量，2013

篇（4）

2蒸汽管道中设计的模式

2.1蒸汽管道中的配管装置

为了使蒸汽管道中的配管装置能达到要求，同时还可以更加详细的描述出配管装置的具体的应用范围，一般情况中，都是采取相关的类似于塑料的材质来进行管道装置，要切记在装置的同时要进行简单的勘察，确保装置的各个角落都无明显的差别后，才能对其进行使用。在此种应用装置实施后，其随后在不长的时间段中就有四种形式装置也随之推出了市场。其它们身上存在的各自特点有：①压力较大的蒸汽、②高超压力蒸汽、③中等压力的蒸汽、④低及压力蒸汽。在施工时针对这四种形式的压力蒸汽管道都要分散都各个角落，从而为了操作时更为方便。因蒸汽管道配管的温度较高，这就要用设置小型的补偿设备来吸收管道内的膨胀体系。要引起我们重点关注的是，小型补偿设备在管道内的距离需要进行严格把关计算。当设备或者相关的仪表线路都一同分布在一侧的时，最主要的是针对温度的差别变化来分析处理，并且以压力蒸汽管道中存在的距离差异的来进行研究，实施这样的方式不仅仅是为了能让工作正常进行，还对工业的发展前景有着关键的作用。

2.2装置压力蒸汽管道的排液设施

基于压力蒸汽管道在汽车驾驶的途中所发生的排液体，因此，我们应该在压力蒸汽管道中装置较低的设备，即小型补偿设备开始上升前的蒸汽管道配管的低点之处，应该布置管道排液设施。型号超高压力蒸汽管道在驾驶时所发生的排液体，可以利用相关的装置排液体的设施进行分析。其最主要的功能都包括：距离主要管道并且能操控到准确位置的根部阀，布置在靠近排液设施地面上的根部阀。利用型号超高压力蒸汽管道中在低级的压力蒸汽管道中的应用，在完成正常的状态下是完全不能发生排液体现象。因此，只要在蒸汽管道的低处位置进行，汽车在行驶时就不会出现排液体情况。

2.3关于布置压力蒸汽管道

通常情况下，压力蒸汽管道和配管之间的装置是在一个层面上，当蒸汽管道中的排液体上装置小型补偿设备时，为了预防水锤，可以将小型补偿设备布置成在水平方向上，或是将其蒸汽管道设置成为倾斜角度的小型补偿设备，从各个角度来观察对压力蒸汽管道中，装置疏水阀流出来的排液体现象进行检测分析，直到排液体自动回收到蒸汽管道中。如：若是以公称的直径大于或等同于50MM的蒸汽管道应该顺应着介质流向45度斜角的凝液回收蒸汽管道中；若公称的直径出现在50MM以下的蒸汽管道现象，可以通过呈现出的90度管道直接进行回收。但在回收的时候必须要注意的是：在排液体进行回收时设备中的系统应用最有效的方法则是用法兰方式连接，并且在接入口内其管道不能出现其他的不规则形状。要是出现回收时温度较高的现象时，就要采取相关的形式疏水阀，还需要在后方安装一个止回阀。然而在附近的水平方向上连接管道，在接触到止回阀时，最有效地办法则是采取法兰形式的连接来进行回收。

3蒸汽管道配管设计时需注意的要点

蒸汽管道的直径需要合理化的分配。优先考虑的直径要达到上述所说的蒸汽管道的要求。当直径较大时，会增加资金量的投放消耗性，增加热量材料的损失，同时也加大了冷凝水的质量。当直径较小时，会造成蒸汽流速偏大，从而增大了蒸汽下降解压，最终使供汽端的压力不足。最后，当发生水锤声响和侵蚀时，要选用的安装管道的直径不能过大也不能过小。根据压力要求来安排蒸汽管道，必须要满足压力计算的要求。小型补偿设备的制定和推力补偿设备的固定点是需要符合要求，将设备连接口到蒸汽管道配管的集箱压管道中，这样的操作可以有效地提高设计的工作效率，避免水锤现象在此发生。在安装装置或阀门过程中，蒸汽管道会发生一定的振动现象和噪声响，这就是所谓的水锤现象。为了防止水锤现象要注意蒸汽管道内疏水性的系统装置。为此，连接分支管道要使用主通道的顶端蒸汽管道。以便完善石油化工工艺装置蒸汽管道配管的设计，防止水锤现象的发生，提高产品的生产质量和工作效率。

4压力蒸汽管道中配管的设计

压力蒸汽管道中的顶部要从主管道的上方接出来，当工业化工的装置压力蒸汽管道上方切断阀的时候，将其切断阀后装置在靠近主管道的水平方向之上，想到运行工作时的方便，应布置合适的切断阀。窗体底端窗体顶端蒸汽管道从压力管道要求很严厉的蒸汽管道上接出是不能够被允许的，例如：应用在消防中灭火和吹扫等，使用途径的蒸汽管道不能从蒸汽透平方向之类重要途径的蒸汽管道上来引出来。这样可以有效地预防发生泄漏现象。不同压力级别的蒸汽管道设置排水设施必须要经过国家的相关标准才能进行，其具体需要满足以下6点要求：（1）蒸汽管道的安装在最低处是国家标准；（2）要有蒸汽管道减压阀之前的调节阀合格证书；（3）需要蒸汽管道水分离器和蒸汽加热设备合格证书；（4）需要满足设备汽管切断阀前的最低端位置；（5）使蒸汽管道、蒸汽水泵和蒸汽进汽管道的热交换散热器入口，切断阀前需要得到最低处算合格；（6）蒸汽管道配管和闪蒸罐的底部需要满足的要求：当蒸汽管道的组件达到标准时，根据具体需要，以及排液体管道内的冷凝液，需要布置冷凝水放净阀，然而在装置超高压力蒸汽冷凝液时，需要放置放净水阀和单阀净水蒸汽管道。

篇（5）

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1前言

蒸汽是化工生产装置中重要的公用工程物料，可在工艺上用作稀释蒸汽、汽提蒸汽以外，蒸汽还可利用其热能用于汽轮机的驱动力、再沸器的热源、工艺管线的伴热、消防上的蒸汽灭火和公用工程站吹扫等。因而，蒸汽管道是化工装置中重要的公用工程管道。在化工装置内，有不同用途和不同压力等级的蒸汽管道。根据不同压力，通常可分为低压蒸汽、中压蒸汽、高压蒸汽和超高压蒸汽等4 种等级。本文以一般化工装置中存在的不同压力等级的蒸汽管道为例，研究了蒸汽管道的布置、排液设施的设置和蒸汽支管的布置，总结了蒸汽管道配管设计的特点和一般要求以及蒸汽凝液管道的布置要求。既经济实用、又安全可靠。

2 蒸汽管道的布置

化工装置中通常有许多不同的管道。这些管道被集中在一起，沿着装置或厂房外布置，一般是在空中用支架撑起，形成了管道的走廊，即管廊。依据对管廊的配置的设计要求，管廊的第一层和第二层通常布置的是工艺物料管，第三层布置的是公用工程管道，第四层布置的是仪表电缆槽板等。蒸汽管道属于公用工程管道，因此，应布置在第三层。化工厂系统中进入装置的主蒸汽管道，一般布置在管廊上，按下列要求布置：

第一，蒸汽管道最好布置在管廊的一侧，以方便能够集中设置“π”形补偿器。由于蒸汽管道高温会发生管道膨胀，设置“π”形补偿器可对管道的热膨胀进行吸收。在吸收管道热膨胀时，不要使用波纹管膨胀节，因为它不但价格昂贵，

而且使用寿命短，很容易遭到破坏。对“π”形补偿器的安装位置应通过对管道进行应力分析来确定。要统一规划“π”形补偿器，尽量能够集中设置。对于温度较高、补偿量较大的管道最好设置的外侧，温度低、补偿量较小的管道则设置

在内侧。在蒸汽管道设置“π”形补偿器时，最好将其设置在两个固定点的中间，如果不在中间时，其距离也不应超过固定点的三分之一。在“π”形补偿器的两边应设置导向架，其和“π”形补偿器之间的距离应根据管道的应力确定。对于

“π”形补偿器固定点推力的计算也应根据管道的应力确定。在对蒸汽管道的应力和支架的推力进行计算时，不是被固定点分成的管系计算应力，而是把整个蒸汽管道进行应力计算。

第二，化工装置中，通常配置了多层管廊，蒸汽管道应布置在多层管廊的上层。如果在管廊的下层布置蒸汽管道，则最好将其布置在管廊的外侧，但是要避免与低温管道和液态烃管道相邻；蒸汽管道与其它管道之间的距离最好不要小

于500 mm 或者在安装时用填充物和其它管道进行分割。蒸汽管道可以与其它的公用工程管道布置在同一层，比如：氮气、仪表空气等。当与其它公用工程管道处在同一层时，其净距最少应保持在50 mm 以上。

第三，蒸汽管道可以与电气仪表电缆在管廊上同层布置，但是电气仪表电缆也可以布置在蒸汽管道的上层。当蒸汽管道和电气仪表电缆同层布置时，其间隔最好要大于200mm 或者是之间隔着其它工程管道。当电气仪表电缆不与蒸汽管道设置在同一层时，其间隔最好也大于500mm。

3蒸汽支管的设计

蒸汽支管应从主管的顶部接出，若要求在支管上设置切断阀，则其应设置在靠近主管的水平管段上，同时应考虑操作的方便性。蒸汽支管绝对不能从具有灭火、消防以及吹扫等用途的蒸汽管道中接出，蒸汽管道的再沸器、“Π”形补偿器上也不得引出蒸汽支管。从蒸汽主管上引出的蒸汽支管应采用二阀组或三阀组，以便随时发现是否有泄漏问题。一般而言，蒸汽支管的低点应设置排液设施或经常疏水设施，主要设置在以下位置：

（1）蒸汽支管的最低点；

（2）蒸汽支管减压阀和调节阀之前；

（3）蒸汽分水器以及蒸汽加热设备的最低点；

（4）经常处于热备用状态的设备进汽管切断阀之前的最低点；

（5）蒸汽透平机、蒸汽泵以及换热器的蒸汽进汽管入口切断阀前的最低点。

4 蒸汽凝液管道的设置

一般情况下，管廊上的蒸汽凝液管道会与蒸汽管道布置在同一层。当蒸汽凝液管道上设置“Π”形补偿器时，为了防止水锤的影响，可将其设计成水平方向上的“Π”形补偿器，或者将立管设计成倾斜段的“Π”形补偿器。在对蒸汽凝液管进行设计时，从不同压力的蒸汽疏水阀流出的凝液应分别接到各自的凝液回收管中，千万不能出错。对于那些直径大于或等于50m m的支管，应当顺着介质流向的45度角斜接在蒸汽凝液回收总管的顶部；对于那些直径50m m以下的支管可90度直接接在蒸汽凝液回收总管的顶部。

5蒸汽管道排液设施的设置

不同等级压力的蒸汽为过热蒸汽时，理论上不必设置专门的排液实施。但是蒸汽管道在处于暖管阶段或着是开车的时候都会产生大量的凝液，为此应设置专门的排液设施。由于蒸汽的压力等级不同，其设置的排液设施也不相同。在正常情况下由于超高压管道不会产生凝液，而对于超高压蒸汽管道也没有对应规格的凝液管道，为此其不经常设置疏水设施。同时，由于超高压蒸汽管道其自身的特点，比如管壁厚，压力大，开孔不易等，也不设置分液包。对于高压、中压和低压蒸汽管道，虽然在正常情况下不会产生凝液，但是在蒸汽管道处于暖管阶段或者开车阶段时会产生大量的凝液，因此，这些蒸汽管道需设置经常疏水设施。疏水设施经常包括放净阀、分液包等。蒸汽管道排液设施设置的一般要求有：

（1）蒸汽主管的末端应设分液包，水平敷设的蒸汽主管上分液包的间隔为：

① 在装置内，饱和蒸汽宜为80m，过热蒸汽宜为160m；

② 在装置外，顺坡时宜为300m，逆坡时宜为200m。

（2）凡饱和蒸汽主管进入装置，在装置侧的边界附近应设蒸汽分水器，在分水器下部设经常疏水措施；过热蒸汽主管进入装置，一般可不设分水器。

（3）直接排至大气的蒸汽放空管，应在该管下端的弯头附近开一个Φ6mm 的排液孔，并接DN15 的管子引至排水沟、漏斗等合适地方；如果放空管上装有消声器，则消声器底部应设DN15 的排液管并与放空管相接；放空管应设导向

和承重支架。

（4）连接排放或经常排放的泛汽管道，应引至非主要操作区和操作人员不多的地方。

6蒸汽支管的布置

一般蒸汽支管是由蒸汽主管的顶部接出，当要求在蒸汽支管上设置切断阀时，应考虑到切断阀的操作方便性，其应设置在靠近主管的水平管段上，以避免存液。对于用汽要求比较严格的蒸汽管道，不能从其上接出蒸汽支管作其它用

途，例如：灭火、吹扫和消防等用途；另外，也不能从蒸汽管道的“П”形补偿器上接出支管。如果在“П”形补偿器上的两侧的主管上接出支管，蒸汽主管的位移应该不能受到支管的影响。这是因为蒸汽主管由于热膨胀会产生支管接出点的位移，不应使支管承受过大的应力或过多的位移。一般蒸汽支管从蒸汽主管上接出支管时均使用的是二阀组，但是从蒸汽支管或蒸汽主管上引出接至其它工艺管道上则必须设置三阀组，这样可以随时发现泄漏现象。在蒸汽支管上的低点，根据不同情况也应该设置设排液阀或(和)疏水阀等疏水设施，其设置主要是依照管廊上不同压力等级蒸汽管道设置疏水设施。

7 蒸汽凝液管道的布置

管廊上的蒸汽凝液管道一般与蒸汽管道同层布置。当蒸汽凝液管道上设“П”形补偿器时，为防止水锤，可以设计成水平方向的“П”形补偿器，或设计成立管为倾斜段的“П”形补偿器。从不同压力的蒸汽疏水阀出来的凝液，应分别接至各自的蒸汽凝液回收总管。公称直径等于或大于50 mm 的支管应顺介质流向45°斜接在蒸汽凝液回收总管顶部；公称直径小于50 mm 的支管可90°直接在蒸汽凝液回收总管顶部。蒸汽凝液回收系统用的疏水阀宜选用法兰连接，疏水阀入口管道不应有袋形。当蒸汽凝液回收总管高于疏水阀时，除热动力式疏水阀外，宜在疏水阀后设置止回阀。止回阀宜设置在靠近蒸汽凝液主管的水平管道上。考虑到蒸汽管道吹扫拆卸止回阀的需要，宜选用法兰连接的止回阀。

篇（6）

目前，我国的石油化工产品需求不断增大，可是石油化工装置是以石油裂解加工为主体生产的产成品，以及是以化工原料为主体的生产装置的，装置内存在着各种工艺介质很多都是有毒性的物质，易燃、易爆等大量危险物质。可以说在石油化工装置施工过程中，各类工艺管道的安装质量必须严格控制，严禁其泄漏，否则将造成严重后果。工艺管线安装过程中，为检验焊缝的质量及法兰连接处的密闭性，管线试压工作具有十分重要的意义，不容一点疏忽。在辽河油田的石油化工企业，安全管理一直是重中之重。从加强HSE体系管理，提升标本兼治的理念水平来看，管线的质量对安全生产有着不可忽视的影响。石油化工装置设计安全是预防火灾爆炸事故发生，实现安全生产的一项重要工作。那么要如何保证装置设计安全呢，当然就要严格、正确地执行相关法规、标准规范，以保证生产装置的安全来保证生产安全。1.石油化工生产中管道工艺和技术

管线的设计。石化生产用泵吸入管道设计是确保泵经常处于正常工作状态的关键。当泵人口管系统有变径时，要采用偏心大小头以防变径处气体积聚，偏心异径管的安装方式如下：一般采用项平安装，当异径管与向上弯的弯头直连的情况下可以采用底平安装。这种安装方式可以省去低点排液。泵在布置人口管线时，要重点考虑到几个方面的因素：

泵的人口管支架的设置。如泵的进口在一侧，则泵的入口管支架应是可调式，且人口管及阀门位置在泵的侧前方。

气阻。进泵管线不得有气阻，这一点很容易被忽视，某些布置虽符合工艺流程图，但在局部会产生气阻现象，从而严重影响泵的运行。

管道柔性。泵是同转机械，管道推力作用在管嘴上会使转轴的定位偏移，因此管道设计要保证泵嘴受力在允许数值内。塔底进泵的高温管线尤其需要考虑热补偿。冷换设备的管线

设计逆流换热。冷换设备冷水走管程由下部进入，上部排出。这样供水发生故障时，换热器内有存水，不致排空。如作为加热器时用蒸汽加热，蒸汽从上部引入，凝结水由下部排出。安装净距。为了方便检修，换热器进出口管线及阀门法兰。均应与设备封头盖法兰保持一定距离，为方便拆卸螺栓净距一般为300mm。热应力。换热器的固定点一般是在管箱端，凡连接封头端管嘴的管道必须考虑因换热器热胀而位移的影响。重沸器返回线各段管线长度的分配要恰当，可以防止设备管嘴受力过大。回线各段管线长度的分配要恰当，可以防止设备管嘴受力过大。

塔和容器的管线设计。依据工艺原理合理布置。分馏塔与汽提塔之间的管线布置。通常分馏塔到汽提塔有调节阀组，调节阀组应靠近汽提塔安装，以保证调节阀前有足够离的液柱。分馏塔与回馏罐之间的管线布置。当分馏塔的塔顶压力用热旁路控制时，热旁路应尽量短且不得出现袋形，调节阀应设在回流罐的上部。汽液两相流的管道布置时，管道上的调节阀应尽量靠近接收介质的容器布置，减少管道压降，避免管道震动。如图3所示。由此可见，管线不可随意布放。

2.装置管线的试压工艺技术

技术准备。大型石油化工装置工艺管线系统多，走向错综复杂，为了使试压工作正常进行，必须预先做好充分的技术准备。试压前，应根据工艺流程图编制试压方案，理清试压流程，按要求确定试压介质、方法、步骤及试压各项安全技术措施等。

管线的完整性检查。管线的完整性检查是管线试压前的必要工作，没有经过完整性检查确认合格的系统一律不得进行试压试验。完整性检查的依据是管道系统图、管道平面图、管道剖面图、管道支架图、管道简易试压系统图等技术文件。完整性检查的方法一是施工班组对自己施工的管线按设计图纸自行检查，二是施工技术人员对试压的系统每根管线逐条复检，三是试压系统中所有管线按设计图纸均检查合格后，申报质监、业主进行审检、质检。完整性检查的内容分硬件和软件两部分。

前期物资准备。管线试压介质一般分为两类：一类是气体，一类是液体。气体一般采用空气、干燥无油空气和氮气等。液体一般采用水、洁净水和纯水等。因此，如果管线没有特殊的要求，试压介质一般多采用水。试压工作是一种比较危险的工作。因此，在此项工作开始前应进行充分的物资准备工作。主要包括试压设备的维护保养、安全检查和进场布设；各种试压用仪器、仪表的校验、检查和安装；试压临时管线及配件的安装布置；试压用盲板、螺栓、螺母、垫片等材料的准备；设备、仪表、阀门、管件、安全阀、流量计等隔离措施的实施；试压中各种安全技术措施所需物资的供应及现场的布置等工作。

安全技术规范。管线试压是非常危险的，应做好各项安全技术措施。液压试验管段长度一般不应超过1000米，试验用的临时加固措施应经检查确认安全可靠，并做好标识。试验用压力表应在检定合格期内，精度不低于1.5级，量程是被测压力的1.5～2倍，试压系统中的压力表不得少于2块。液压试验系统注水时，应将空气排尽，宜在环境温度5℃以上进行，否则须有防冻措施。合金钢管道系统，液体温度不得低于5℃。试验过程中，如遇泄漏，不得带压修理，缺陷消除后，应重新试压。试压合格后应及时卸压，液体试压时应及时将管内液体排尽。系统试验完毕后，应及时拆除所有临时盲板，填写试压记录。试压过程中，试压区域要设置警戒线，无关人员不得入内，操作人员必须听从指挥，不得随意开关阀门。

压力试验。承受内压管线的试验压力为管线设计压力的1.5倍；当管道的设计温度高于试验温度时，试验压力应符合下式Ps=1.5　1/　2　1/　2>6.5时，取6.5值；当Ps在试验温度下，产生超过屈服强度应力时，应应将试验压力降至管道压力不超过屈服强度时的最高试验压力。气压试验管道的试验压力为设计。对于气压作强度试验的管线，当强度试验合格后，直接将试验压力降至气密性试验的压力，稳压30分钟，以无泄漏、无压降为合格。检验采用在焊口、发兰、密封处刷检漏液的方法。

石油化工的设计方法和手段的不断进步，是提高石化生产质量保证的基础。当前，石油化工生产装置的设计要广泛推进计算机辅助设计CAD等的有效应用，从而不断提高石油化工的安全生产水平，使企业更能科学平稳地实现安全生产。

[1]田卉.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].化学工程与装备,2008

篇（7）

中图分类号：TE973；TQ055.81 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0278-01

1 石油化工装置的管道设计工艺路线存在的问题

在石油化工装置工艺管道设计的过程中要充分考虑成本的解决。安装时的实用性和适用性，但是一定要牢牢把握“安全第一”这一原则。在工艺路线设计过程中，要选用危险性比较小的物质材料。在工艺路线设计过程中，首要的就是考虑材料的选择问题，合理的原材料不仅能够增加管道的安全性，同时也能在一定程度上减缓由于各种现实因素而对管道设计提出的苛刻要求。应利用专业知识来提高工艺设计的实用性，在工艺设计安装流程中尽量把复杂问题简单化。

（1）在选择管道的材料时，要充分考虑到材料的物理特性，同时也要根据管道的实际工作采取进行相应的安全防护措施，从材料人手保证管道的安全。（2）在管道设计过程中一定不能忽视警报装置的作用，做到早发现、早维护，避免事故进一步地扩大。（3）在设计过程中一定要考虑到一些意想不到的突发事件，应在生产装置上设计能够自动连锁紧急停车的装置，避免造成更大的损失。（4）我们要利用国外的相关先进技术，结合我国石油化工的一些实际情况，设计出适合我国实用的石油化工工艺管道。

2 石油化工装置工艺管道材料与等级分界的合理性设计

在化工管道设计过程中，一定要注意高压系统和低压系统两者之间进行边接的过程。此外，在化工管道设计过程别注意P&DI中将已划分过的界限标明，其具体的安装方式主要有三种情况：压力等级相同，但材质不相同。

注意事项：法兰及垫片可采用低材质，螺栓及阀门要采用高材质，如图1。

材质相同，但压力等级不同，和图1的情况恰好相反。

注意事项：法兰、垫片、螺栓、阀门必须全部采用高压材质，如图2。

二者的压力等级和材质二者各不相同。

注意事项：法兰及垫片要采用材质为a的高压等级，螺栓及阀门要采用材质为b的高压等级如图3。

3 泵的管线设计

3.1 泵入口偏心异径管的使用

合理设计泵吸入管道主要为保障泵工作的顺利运行。当泵入口管系统的管径发生变化时，泵入口变径管的安装应使气体不在变径处集聚，避免因安装不当而产生汽蚀。泵的水平入口管变径应选用偏心异径管，在安装偏心异径管时，在安装过程中，一般采用顶平安装，这样的安装方法可以省去低点排液。

3.2 泵入口直管段的设置

当液体进入泵嘴时，如有偏流、旋涡流时会破坏液体在叶轮内的流动平衡，改变泵的扬程，同时也会出现气阻，从而使泵性能变差，寿命缩短。在管道设计中通过在泵入口前增加直管段来减小对泵的影响。对于不同形式的泵对于吸入口前直管要求也有些不同。对于侧向吸入的泵来说，吸入口前直管段长度大于三倍管径的直管段。对于双吸离心泵，为了避免双向吸入引起水平离心泵的汽蚀，双吸入口要对称布置。当吸入口管道与泵轴平行时，泵吸入口前应设置管径七倍大的直管段；当吸入口管线与泵轴垂直时，弯头、大小头及阀门可以视作直管段。

3.3 管道柔性

泵属于回转机械，当管嘴受到管道的推力作用时，转轴的定位就会发生偏移的现象，所以在设计管道时，应该将泵嘴的受力作用进行严格的控制，保证泵嘴的作用力在允许的范围之内。在管道设计中可通过如下方法以减少管道作用在泵管嘴的应力和力矩：

（1）对管道走向进行合理的布置以增加管道柔性；（2）除承重的支吊架之外合理设置导向支架和止推。管道最短、压力损失最小的为理想形态，但是在热介质的管道中，热应力分析有问题。增加弯头和改变管线走向，增加了管线柔性，同时管道压损和投资都会增加。为了保证重要泵及高温泵的正常运行、管道布置的合理性及降低成本，根据管道走向和操作条件进行应力分析优化管道走向、设置合适支架十分必要。

4 管架设计

管架设计在很大程度上会影响管道的设计，如果不能提出合理的管架设计，就会为管道今后的工作埋下隐患，不仅会耽误管道的正常工作，甚至会出现安全事故。因此，要注意管道与支架的一些相关因素和沿塔敷设的管线。

4.1 减少管道与支架的相对位移

比如：在蒸汽管道中，主管常接有排水小管，如图4：

在此图中，A点做支于地面的支架，小管支在A点处，由于小管的刚性较大，就可能阻碍弹簧向下移动，在动转过程中，就会严重的损坏机器，所以这样的设计对整体装置来说有很大的影响和破坏性。正确的做法如图5：此设计取消地面上的支架改在从主管上生根，这样就减小了小管与支架间相对位移。

5 对石油化工装置的管道设计上的缺陷防范

第一，管道设计过程中对于整个设计时间来说，管道设计的时间相对较短，所以我们在设计过程中对人员的配备和整个设计过程中要控制好时间，合理安排时间。因此，在设计过程中要做好员工的思想工作，一个具有较高合作性的团队往往能够提出更为安全及合理的设计理念。第二，可以说相关设计人员自身的专业水平将很大程度上决定管道设计是否安全、是否合理、是否便于今后的维修和维护。因此，提高相关设计人员的专业水平也是值得我们深思的问题。在实际的过程中正是由于一些设计人员没有积极去思考，在设计过程中不严谨，才导致事故发生。所以要加强员工培训，积极去学习先进的设计方法并采用最新的技术手段。

6 结束语

石油化工装置工艺管道设计过程中要注意设计的安全性和合理性，提高管道的实用性和适用性，便于今后的维修和维护，在设计过程中应熟练掌握行业的现行标准规定，设计人员也要提高自身的能力和学习相关的专业知识，才能满足新时期对管道设计的新要求。

参考文献

篇（8）

目前，石油化工生产的发展正趋向于一体化、大型化及智能化，这对于石油化工工艺水平、生产规模等带来了较为严峻的挑战。而石油化工生产过程中，各种危险事故发生的概率也在不断增加，因此安全生产成为了石油化工生产中必须重视的问题。因此，本文对石油化工安全仪表系统的设计与细节问题进行研究。

1选型与分类设计

1.1安全仪表系统结构

在石油化工安全仪表系统中，在选型与分类设计的过程中，可以采用可编程技术、电子技术及电气技术等，同时也可采用混合组成的技术。在设计的过程中，当采用电子或者电气技术方案时，一般是利用不同功能继电器或继电器模块来实现整个生产过程的安全逻辑联锁保护功能。但如果其要求的安全性相对较为复杂，应用这两种技术方案就会面临一定的局限性。随着人们对安全性要求的不断提高，在安全仪表系统设计的过程中，已普遍应用到了可编程电子安全系统PES技术，该技术能够使系统具备更安全可靠的保护功能[1]。基本的SIS安全仪表系统的结构如图1所示。特别是较大规模的石油化工生产装置，由于连续长周期高负荷生产的要求，加上在线运行逻辑修改的需要及复杂的工艺，导致复杂的逻辑组态尤其是用户对故障冗余安全等级的提高，增加了历史事件记录，故障分析及相关数据需通信到DCS报警监控，并区分DCS负责正常工艺生产的监控，SIS安全仪表系统专责装置的安全生产保护[2]。在这里已不宜采用继电器式安全仪表系统，而基本的PES安全仪表系统也不满足用户需求。典型的石油化工装置安全仪表系统的结构如图2所示。

1.2逻辑运算设计

为了确保石油化工安全仪表系统的高可靠性及高可用性，通常逻辑运算器需要采用安全等级为SIL3的具有冗余容错结构的可编程逻辑控制器。安全仪表系统控制器的安全等级比较常见的为SIL3，其主要的结构为二取一自诊断（loo2D）、三取二（2oo3）、二取一双重化自诊断（2oo4D）[3]。在安全仪表系统中，由于采用冗余容错结构，系统内部就会存在冗余并行的逻辑元件。如果该系统在运行的过程中出现了任何故障，系统能够对这些故障进行自动识别，并将故障部分及时切出，自动完成降级，如二取一降成一取一，三取二降成二取一，二取一双重化降成二取一，从而达到继续执行各项指令及功能的目的。三取二功能结构如图3所示。

1.3SIS可靠性设计

对于石油化工安全仪表系统，应将其看作是一个系统性的概念，在该系统中，一般包括检测元件、执行元件、可靠的逻辑控制器及接口设备。而安全仪表系统的可靠性，主要指的是在规定的时间范围内，各种故障可能出现的概率。一般系统的可靠性采用R0（t）表示。在安全仪表系统中，各个单元的可靠性可以表示为：R1（t）、R2（t）、R3（t）、R4（t）、……，而这些单元之间的可靠性关系则是采用以下；公式来表示：R0（t）=R1（t）R2（t）R3（t）R4（t）……，通过该公式可以看出，在系统运行的过程中，如果任何一个单元的可靠性有所下降，都会对系统运行的整体安全性造成不利的影响。安全仪表系统的解决方案如图4所示。目前在安全仪表系统中，人们对安全逻辑控制器（SPLC）的可靠性给予了过多的关注，而检测元件及执行元件的可靠性没有得到足够的重视，进而使得安全仪表的整个系统无法获得较高的可靠性。因此，必须对安全仪表系统的可靠性进行合理的设计，并对系统的安全等级进行科学的评估和认证。只有满足了石油化工安全生产等级的要求，才是合理的SIS系统结构设计，从而发挥出保护安全仪表系统的作用。

2现场安全仪表可靠性容错设计及案例分析

笔者在从事的石油化工项目仪表安全回路设计过程中，首先要对仪表保护的工艺设备或对象作出安全等级评估，一般分为SIL1、SIL2、SIL3这三个级别，是基于生产运行过程中事故发生的概率及造成人身伤害的程度来划分的。安全等级较低的SIL1工艺设备联锁保护回路，可以放在DCS实现节省成本。对于能造成安全事故、人身伤害或环境破坏的安全等级较高的回路SIL2、SIL3放在SIS安全仪表系统中实现。如果评估后达到SIL4的极端工况一般要求先改进工艺设计。考虑到市场上现场仪表供应商及种类繁多，质量性能各有不同，为了确保安全仪表使用的可靠性，选用时一般要具备2个条件：一是有权威机构SIL等级认证证书，二是企业长期使用得到验证或专门机构测试通过且录入到用户供应商清单，详细到品牌、型号、软件版本号[4]。满足了上面的选型条件，对SIL2回路的现场仪表可通过一取一设计，SIL3回路的现场仪表可通过二取一或三取二实现，但在特殊情况下，没有条件同时满足上述2个选型条件时，可采取二取一或三取二来实现SIL2的回路，三取一或四取二来实现SIL3的回路，但会造成安全仪表系统项目成本的大幅提高。其中，三取二仪表设计结构图见图5。另外，还可通过选择相同测量原理但不同厂家的，或者是不同测量原理或测量方法的安全仪表放在二取一或三取二的回路中来提高安全测量仪表的容错性和有效可靠性。图6为安全仪表二取一容错可靠测量设计结构示意图。

3结论

仪器仪表的设计是石油化工系统的重点和难点之一，对于其细节设计问题要结合项目的实际情况因地制宜地优化设计方案，以达到行业标准与使用要求。

参考文献

[1]刘齐忠,林融.石油化工安全仪表系统的设计及实施探讨[J].石油化工自动化,2010,46(5):1-6.

[2]张喜强.石油化工安全仪表系统设计方案及实施研究[J].石化技术,2016,23(3):112.

篇（9）

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：

随着经济社会的飞速发展，社会对以石化产品为代表的能源产品的石油化工产品的需求进一步加大，进一步加速了石油化工工业的飞速发展。这种以速取胜的时代背景之下，使得石油化工生产系统不断膨胀、生产环节更加庞杂，为处于高危环境下的石油化工生产风险性更大。如果石油化工系统在设计、建设、管理、运营过程中，程序不科学、管理不规范、操作出现误差，都会产生极大安全生产隐患，严重的还会给人民生命、财产安全带来损失，甚至会带来一场灾难。例如：2010 年10 月24 日大连新港中石油国际储运有限公司（简称中联油） 原油储备基地大火，2010 年9 月24 日广西防城港一化工厂黄磷泄漏引火灾，2011 年8 月28 日内蒙古乌海市乌海兰亚化工有限责任公司火灾爆炸事故，2011 年9 月8 日上海赛科石油化工有限责任公司烯烃工厂乙烯管线发生爆炸与火灾等事件，不仅给企业造成巨大损失，也停滞了企业的发展，教训十分惨痛。在这种背景之下，石油化工装置安全仪表系统对石油化工装置安全运行负有重要监测、预警作用，因此，在设计时必须坚持科学的、高标准的，提高安全等级，在确保系统自身安全运行的同时，提高仪表系统的监测精度，缩短安全状态预警响应时间。

一、石油化工安全仪表系统设计的基本原则

1、确保仪表系统可靠准确性

由于石油化工装置安全仪表的独特作用，设计的仪表系统，必须确保系统能够长期安全、可靠、稳定运行，这是设计石油化工装置安全仪表系统应当遵循的一条重要原则。这就要求在进行设计时，要在系统设计、元器件选择、软件编程上要统筹全面考虑，以确保仪表系统绝对安全可靠。安全仪表系统在生产装置的开车、停车阶段，运行以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，安全仪表系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。

2、确保仪表功能健全稳定

充分发挥石油化工装置安全仪表的功能，最大限度地满足化工行业对仪表监测数据、安全预警等方面的需求，确保石油化工装置安全仪表功能健全、系统稳定，这也是石油化工装置安全仪表系统设计的重要原则之一。在进行石油化工装置安全仪表设计时，相关设计人员必须要深入研究系统的基本情况，对生产现场进行现场查看，准确把握仪表工作现场的基本情况，以确保所设计仪表功能完备，具有良好的适应性。

3、确保仪表易于维护与扩展

石油化工行业对安全性具有特殊的要求，这就要求必须要加强对仪表的维护与保养，对所选用的仪表要易于安装、便于使用，安全运行周期长、维护简便。在满足仪表监测、预警要求的前提下，要尽可能减少系统仪表安装数量，而且要降低系统安装建设成本，提高系统的经济效益。同时，要立足系统未来发展需要，预留仪表安装空间，以满足未来生产的发展和工艺的改进。

4、确保仪表系统绝对安全

石油化工工业是基于流程的特殊行业，所选用的生产材料一般均为危险化学品，产品也多为易燃易爆品，生产环境较为恶劣，大多为高温高压环境，极易引发各类安全事故。随着石油化工装置的自动化、现代水平越来越高，对产品的精细化作业越来越广泛，生产作业条件越来越安全临界点，从而可能引发危险的可能性也在不断增加，这种严峻形势下，对石油化工仪表系统提出了更高的安全要求。在进行仪表系统设计时，必须确保仪表系统绝对安全，进而确保整个系统的绝对安全。

石油化工安全仪表系统的设计与实施探讨

根据IEC 61511的定义，安全仪表系统是指实现一个或者多个安全仪表功能（Safety Instrument Function)的仪表系统，它通常由传感器（Sensor）、逻辑运算器（Logic solver) 和最终执行元件(Final element) 组成。独立于DCS 之外，但是可以保障二者之间的实时通信，并在DCS 操作站中显示相关数据，完成时间序列记录，方便停车联锁及系统维护等功能的实现。

1、可靠性设计

所谓的安全仪表功能，类似于我们传统说法上的安全仪表回路。一个安全仪表功能由5个要素组成： 传感器，逻辑运算器，执行元件，安全完整性等级（SIL）和响应时间。对于系统的可靠性，主要指在一定时间范围内，可能出现故障的概率状况。在安全仪表系统中，其可靠性可用R0（t）表示，而系统中各个单元的可靠性即R1（t）、R2（t）、R3（t）、R4（t）⋯.等，它们之间的关系可用如下公式表示：

R0（t）= R1（t）R2（t）R3（t）R4（t）⋯

由公式可见，任何一个环节可靠性能的降低，都可能影响整个系统的正常运行。一直以来，人们更多地关注逻辑运算器的可靠性，但是对检测元件、执行元件等可靠性却忽略，造成整个安全仪表系统的可靠性能低，与降低设备风险的要求不相符。对于逻辑运算器的可靠性问题，必须优先符合安全仪表系统控制的安全等级。在此前提下，各个大型安全仪表系统生产商推出了结构各异的系统，如冗余的、非冗余的、三重化结构及四重化结构等。只要系统通过安全等级认证，符合石油化工装置的安全等级，该结构的逻辑运算器就可在装置中应用，发挥安全保护作用。

2、分类与选型设计

在安全仪表系统中，可以选用电气技术、电子技术、可编程技术，也可以直接应用混合组成技术。

当安全仪表系统采取电子技术、电气技术方案时，主要通过继电器来实现整个逻辑连锁过程，但是对于较为复杂的安全性能要求，较难满足，其应用具有一定局限性。随着安全生产的重要性与日俱增，PES 技术日益成熟并发展应用，利用PES 技术完成安全仪表系统的安全联锁功能，已成为各个专业系统应用的首要选择。但是以下几种情况不适合采取继电器：定时器功能及锁定功能；高负荷运转、状态频繁改变；较为复杂的逻辑系统等。一般情况下，在安全仪表系统中，不使用固态逻辑。如果在安全仪表系统中采取固态逻辑，必然应用PEC 作为诊断测试工具。提高了系统运行的繁琐性、复杂性。

3、逻辑运算设计

为了保障石油化工安全仪表系统的高可靠性与安全性，一般选择安全度等级是LIL3 的容错结构或者冗余结构可编程控制器作为逻辑运算器。较为常见的安全等级为SIL3 的逻辑运算器结构主要为：二取一带自诊断，1oo2D；三取二带，2oo3；双重化二取一带自诊断，2oo4D。在应用容错结构的系统中，具备内部冗余的集成逻辑以及并行元件，一旦系统运行发生故障，则系统可以自动识别故障，并完成故障旁路状态，可继续执行指定功能。三取二带功能结构如图1 所示。

图1 三取二带（2oo3）系统块图

三、安全仪表系统的未来发展趋势

在计算机与网络时代，各种工艺技术快速发展起来，而石油化工安全仪表系统正朝着以下几个方向发展：

1、与BPCS 的集成

在确保安全生产的前提下，有关石油化工生产过程的全自动控制中，引入安全生产模块。对于生产过程中产生的各种数据，进行实时监控、分析及预警，可及时发现问题、处理问题。但是在集成SIS 和BPCS 系统时，应严格划分安全区域与非安全区域，并在设计网络及系统过程中，注意符合网络安全需求。

2、与机组保护系统的集成

实现安全仪表系统与机组监控、保护、诊断等有机集成，确保压缩机组在最优控制方案下运行，实现高效率、高质量的工作，提高运行安全性、灵活性、可靠性，对机组进行有效保护和控制。

3、与数据信息的集成

有关信息管理方面，应重点强调数据的实施分类与集成，实现生产控制信息和管理信息的有效整合，完成一体化架构，以改善石油化工企业的“信息孤岛”现象。另外，还应完善专项安全网络数据库，通过网络平台，在各个需要监控的位置安装摄像头，智能化处理摄像画面，不放过任何可能存在安全隐患的迹象，及时报警、及时处理。

安全问题涉及很多专业，这里介绍的仅仅是一些理念。做安全工作要形成一个团队，首先在设计部门内部，各个专家组成一个团队。然后在外部要与业主、制造商和施工单位组成团队。最后一点也是至关重要的一点，就是要加强管理，这要贯穿到生命周期的全过程。

参考文献：

篇（10）

中图分类号：F407 文献标识码： A

引言：随着我国经济的快速发展，石油化工行业也得到了长足的发展，如今石化行业在我国的市场经济中占有重要的地位，是我国国民经济的基础产业、支柱产业，对我国的经济发展起着巨大的推动作用。石油化工行业中的装置非常重要，而各类管道是装置的重要组成部分，管道主要由管道组成件和管道支吊架等组成，用以输送、分配、混合、分离、排放、计量或控制流体流动。设计院管道设计专业的作用主要是按照工艺流程的要求，将管道与设备的进出口连接起来，使各个设备形成完整的系统，但是石油化工装置中管道的设计和施工中仍然存在着许多问题，如果不能对这些问题及时进行完善，将会影响整个装置的正常运行，甚至影响到石油化工行业的发展，因此探究石油化工行业中管道的设计问题具有重大的现实意义。

1石油化工装置危险因素

1.1火灾爆炸危险因素

石油化工原料及产品大部分都具有易燃易爆的特点，一般情况下可分为池火、爆炸。可燃液体泄漏遇明火，有发生池火灾事故的可能，易燃气体、油气粉尘等泄漏后与空气混合，达到易燃介质的爆炸极限时，遇明火或高温，有发生爆炸危险的可能。发生火灾、爆炸时，可能会造成人员受伤或财产损失。

1.2中毒危险因素

石油化工生产过程中的原料、半成品、成品、杂质大部分都有一定的毒性，可以通过人的口、鼻、皮肤进入人体的内部，从而导致人体的生理功能发生变化，轻则对健康造成伤害，重则直接危害人的生命。

1.3反应性危险因素

反应性危险主要指吸热反应和放热反应两种，但实际中，放热反应的危险程度比吸热反应更高，特别是使用强氧化剂的氧化反应、以有机分子作基础引进卤素原子的卤化反应和通过硝基代替化合物中氢原子的硝化反应，一旦在进行这些反应时发生事故，后果将不可预料。此外，在石油化工产品生产过程中，有些原材料有强烈的反应活性，如果不提高注意，稍微忽视就很容易发生安全事故。

2管道设计过程中易忽略的安全因素

在进行管道设计过程中，需要考虑的因素很多，安全因素就是其中最为主要的一项。如果忽略了管道的安全性，必将给日后生产运行带来不利影响。笔者根据自己多年来的实践经验，把管道设计中最容易被忽略的问题进行了梳理，以供参考。

2.1在管道进出装置界区的边界处安装截止阀，以供输入或者切断物料使用。并需要在阀门后安装盲板。某工厂由于一条氮气管线没有加装盲板，在进行装置检修时，由于误操作，导致氮气涌入容器，致使检修人员死亡。因此，在进行管道设计时，对一些安全因素必须充分重视。

2.2在一些有毒、有害及易燃、易爆的物质容易发生泄漏的位置，必须要安装气体报警检测仪，以便随时对周边有毒气体的浓度进行监控，如果现场发生泄漏现象，报警仪就会予以警示，起到了提前预知及保护的作用。

2.3如果操作盘的温度很高，已经接近于介质的临界自然温度，这时候，就需要对连接法兰设置蒸汽筛孔，以降低介质自燃的可能。

2.4对现场容易发生损坏的管道要及时加装保护装置。

2.5如果管道需要穿过防火墙等类似墙体，必须在说明文件中详细注明所用封堵材料的性质。

2.6如果管道内输送的介质为易燃易爆型，则需要在管道外径边界处加装防静电措施，以防止由于静电过高而发生安全事故。

3石油化工管道设计应注意的问题

3.1管道布置

关于管道的布置，是管道设计中的一项重要环节，对管道布置的要求一般要符合施工及操作的需要，也要满足检修、生产以及设备安装的整体要求。因此，对于管道的布置，必须要遵循以下原则。

3.1.1管桥空间要留有一定余量。一般管桥的设计余量为10%至20%左右，但笔者从多年来的经验总结出，管桥的余量设计应为20%至30%左右为佳。因为装置的运行，由于震动或者其他原因，通常会引起余量的不足或者改变。

3.1.2安全阀的布置。一般安全阀出口都连接着泄压总管，就可能产生逆流的情况。为了杜绝类似情况的发生，因此，在进行安全阀出口管线安装时，需要进行角度的设计，一般角度以45。角为宜。这样，不仅可以防止介质倒流，还可以减少背压。如果安全阀的出口管低于泄压总管，就很容易发生积液现象。因此，就需要在管道较低的位置安装排放阀，以减少积液。如果环境温度较低，则需要进行防冻设计。

3.1.3夹套管。内管有焊缝时应进行100%的射线检测并经试压合格后才能封入外管，同时内管应使用无缝管件，此外，对于支撑块材质的要求，也需要与内管材质相同，同时支撑块不能妨碍内管与外管的热胀冷缩。

3.1.4泵入口管道的布置。泵的入口管线，要尽可能保持短且直，没有发生积液的可能。在需要变径的位置，需安装大小头管件。若管道输送介质较轻，则与泵的连接处以直管段为主，尽可能减少气蚀现象的发生。

3.1.5根据环境来布置管道。若管道内输送的介质很危险，且要穿过道路，则必须要对管道的高度进行要求，而且在管道经过道路的上方不得有阀门、法兰以及波纹管等设置。如果需要安装仅用于事故处理的阀门，则需要选择在便于操作的位置。

3.2管架设计

管架的设计，在石化管道设计中也是不容忽视的。如果在设计中存在问题，就会在装置运行中发生断裂或者损坏，对管道的安稳运行造成严重影响。因此，在进行管架设计时，需要注意以下问题:

3.2.1管线的沿塔敷设。一般来说，管线在沿塔铺设时，只需要一个承重支架，一般支架顶部距离塔顶焊缝的距离为150毫米。同时导向支架之间以及与水平管之间都要保持一定的距离，此外，在水平管的弯头位置，不宜使用刚性支架。

3.2.2尽可能减少弹簧支架的使用。作为管架中一种常用类型，由于其具有非刚性特点，与其他类型的管架相比，价格较高，安装工艺也较复杂。最为重要的是，弹簧支架本身也极有可能存在缺陷，如果使用时间过长，就极可能使得弹簧失去效用。在安装这种支架时，经常使用定位销进行固定，这时它仅具有刚性吊架的功能。在试压以后进行蒸汽吹扫时，需要将定位销拆除。因此，此种支架所需成本高，施工较繁琐，且长期使用容易失效，故在实际应用中，要尽可能减少使用。

3.2.3针对同一条管道，吊架不可设置过多。吊架的设置也是为了支撑管道。在实际中，它还可以起到稳定管道的作用。但由于吊架本身存在一定转角，如果在同一条管道上使用的吊架过多，必然会导致管道系统发生偏转，而使得系统稳定性降低。

3.3材料选择

材料的选择在管道设计中也是极为重要的，在进行材料的选择时，首先要考虑到所选的材料要符合装置安全运行的需要。同时，材料的选择也对后期的维修以及改造工作有所影响。据有关数据证实，由于在管道设计中使用了不符合安全因素的材料，使得事故发生率增高了20%，这也说明材料的选择在管道设计中的重要。笔者经过统计与分析，把在选材过程中容易出现的问题进行了归纳。

3.3.1在等级分界处螺栓及垫片的选择。在管道等级分界位置，通常使用不同材料的法兰进行连接，在选择螺栓及垫片时，应符合压力等级及材质等级。

3.3.2环境温度对管道隔热的影响。管道隔热性能的好坏，受到操作温度与环境温差的影响，也和工艺的要求有关。

3.3.3对于输送易燃易爆介质的管道，且做隔热保护时，在阀门选择上，需使用防静电结构或者防火结构的球阀。

3.3.4如果管道的设计温度超过了3000C，在选择保护层时不要使用镀锌材料。

结语：石油化工行业中，管道的设计是否符合生产要求，是保证装置安全生产运行的关键点之一。虽然文中对此做了一些探讨，但由于在实际设计及施工中，影响因素还会不断出现。这就需要设计者及施工方在工作中，要认真仔细，考虑周全，把问题消灭于萌芽之中，才能把隐患降到最低。

参考文献：

篇（11）

中图分类号：TQ050 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0108-01

在化工生产中腐蚀现象广泛存在。所谓腐蚀就是在电化学反应导致机械设备外形及内在质量方面的退化。腐蚀不仅严重减少设备的有效寿命，严重时还会阻碍设备的正常运行，甚至发生跑、滴、漏等现象，为企业安全生产带来极大威胁。如果不对机械化工设备的腐蚀问题做出控制，将会给企业带来巨大经济损失和社会负面影响。本文旨在提高机械的防腐能力，具有一定的现实意义。

1 常见的腐蚀类型

1.1 均匀腐蚀

大部分石化设备腐蚀均属于均匀腐蚀，即在机械表面整体发生腐蚀现象。这类腐蚀对于企业正常生产影响不大，仅仅会影响机械的外表色泽，影响美观。在机械制造工艺中，设计腐蚀余量就能保证机械的正常使用。衡量均匀腐蚀的标准是单位时间内腐蚀介质对金属材料的腐蚀深度或金属构件的壁厚减薄量。

1.2 局部腐蚀

在石化设备腐蚀分类中我们将均匀腐蚀之外的称为局部腐蚀。显而易见，局部腐蚀是单独发生在机械设备的某些部分。局部腐蚀不会使得机械设备金属大量损失，但是其给设备带来的威胁却远胜于均匀腐蚀。局部腐蚀不像均匀腐蚀那样容易监测与预防控制，通常局部腐蚀在没有带来较大破坏时是不容易被发现的。一旦局部腐蚀严重，将会突然影响设备的正常运转，甚至瞬间破坏机械结构，带来严重意外。

2 石油化工设备腐蚀的主要原因

自然因素产生的腐蚀、操作带来的腐蚀以及设计缺陷是产生石化机械设备腐蚀的三大主要原因。自然腐蚀是指设备使用和存放的环境中难以避免的存在氧气、水分甚至酸、碱以及盐类成分，这些成分对金属具有腐蚀性，会给设备带来均匀腐蚀；设备会用操作过程中，通常会产生高温、高压，如果工人不能给予及时保养，长此以往也会严重腐蚀机械设备；机械设备在制造生产过程中，如果设计工艺存在缺陷或者材料不符合标准、以次充好等会使得设备在日后使用中容易产生局部腐蚀。除此之外，在使用中的局部应力、齿轮磨损、缝隙腐蚀以及浓度差电腐蚀等都是引起石化机械设备的常见因素。

3 防腐蚀的主要措施

目前，随着科技水平的不断提高，石油化工企业越来越注意到机械设备防腐的社会效益和经济效益。防腐技术应经成为保障石化企业安全生产、降低生产成本的重要部分。本文结合机械设备连续自动化生产的实际情况，提出了机械设备的全面防腐建议。

3.1 防腐蚀的设计

完善的设计机械设备设计方案是保障设备日后有效抗腐蚀的重要基础。因而，在工艺设计阶段，就应该综合考虑设备的防腐方案，积极借鉴腐蚀控制技术及自腐蚀方面的相关知识，努力设计出制造工艺完善，防腐性能良好的机械设备，即：设备使用寿命长、运行安全且成本较低。

机械设备的安装质量是造成设备腐蚀的直接原因，错误的安装不仅影响流体的流速和流动状态，还会使设备受到较高的内应力，从而有发生因腐蚀导致设备破裂的危险。在进行石化设备安装时，要尤其重视运输、施工以及装配过程中的操作规范性。对于强度低，硬度脆的特殊金属要给予特殊处理。机械设备的制造是影响设备腐蚀的重要因素。例如，设计规范要求选择某种耐腐材料，但是生产或制造商在制造过程中如果不按规范用料，设备在关键部位根本达不到防腐效果。

3.2 合理选材

企业在选购设备材料时候要做充分考虑，因为石化机械设备的制造材料腐蚀情况直接决定设备的可靠性和有效寿命。做到合理选择机械设备上的非金属和金属材料应该注意以下几点。

1）材料自身的耐腐性。

2）材料的加工工艺。

3）材料的应力学性能是否满足生产中的需求（要达到实际生产中的最大应力标准）。

4）材料的综合性能，例如：硬度、抗疲劳性等。

5）设备安装环境与材料腐蚀率之间的关系。

3.3 工艺流程优化

众所周知，石油化工生产操作复杂，难度较高，工艺种类纷繁。所以，我们有必要研究石油工艺流程中的各类防腐措施。

1）降低工艺流程中水含量能够有效控制腐蚀率。根据化学腐蚀条件可知，越是湿润的空气给机械设备带来的腐蚀危害越大，干燥空气能够有效控制腐蚀程度。因此，在石化加工流程中需要增加干燥设备以降低空气含水率。

2）增高温度降低腐蚀性。在工艺流程中提高温度一方面能够蒸干空气中的水分，另一方面能够控制水分凝结。经测验这种方法对于降低设备腐蚀率具有明显效果。

3）我们以半水煤气变换系统为例，介绍实际工艺中的防腐措施。通常在生产合成氨气时，水蒸气与半水煤气都是按照一定比例混合均匀的，加热到规定温度后再送入变换炉。传统做法中采用一段变换炉中送出的高温气体对原料进行加热的操作会给换热器带来巨大腐蚀。如果使半水煤气变成干燥的气体，则硫化氢、二氧化碳、氧、氯等腐蚀介质，对钢的化学腐蚀就很轻微。

3.4 防腐技术管理

防腐措施除了从技术方面着手之外，还可以从管理方面着手，具体如下。

1）加强设备防腐知识宣教工作，向一线工人普及设备维护及防腐技术。

2）引进科技含量高的防腐技术，并积极推广，采购中选取优良的防腐材料，严把质量关。

3）强化设备管理机制，在全厂范围内为机械设备建立管理档案，实时监控使用中的设备，了解设备防腐规律，掌握防腐工作主动权。

参考文献