姜德全
广州科思创聚合物有限公司
摘要：公用物料站是石油化工装置设计中重要部分，是保证工艺操作安全、保障产品品质和产量、方便设备维修和清理的必备设施之一，其对化工装置的安全平稳运行起着重要作用。因此，化工设计时应根据工艺、装置布置的要求合理设置公用物料站，布置公用物料站内的相关管线。
关键词：化工装置；公用物料站；设计；管道；布置
引言
化工装置的公用物料站一般由管道、阀门、软管和与其配套的快速接头组成，其使用介质通常为蒸汽、新鲜水、工厂空气和氮气四种。在实际项目中，可以根据工艺特点和要求增减其物料种类。如化工装置在进行清洗和吹扫时，仅需要使用蒸汽、工厂空气、新鲜水即可满足工艺要求时，公用物料站内便可不设置氮气;但当某个设备需要使用蒸汽灭火时，公用物料站内还需要增设灭火蒸汽。
1化工装置公用物料站管道常见危险
结合以往化工装置公用物料站运行中因为管道方面的不当因素带来的风险隐患进行分析，其主要的危险表现在以下几个方面：首先，因为石油化工中涉及到多种有毒物质，在管道运输过程中，如果这些有毒介质存在着明显的泄漏问题，必然会产生中毒威胁，造成周围工作人员受到较为严重的影响，不仅直接造成相关人员的皮肤以及呼吸道等部位受伤，还容易产生中毒生理反应，威胁较大。其次，化工装置公用物料站管道材料的运输介质还表现出了较为明显的可燃气，尤其是对于一些油气以及可燃粉尘的运输，一旦出现较为严重的泄漏问题，同样也会在周围环境中出现较为严重的火灾爆炸灾害，而且很难被及时破灭，甚至还会发生连锁反应。最后，化工装置公用物料站管道运输的材料很多还存在着较为明显的强腐蚀性，这些强腐蚀性的材料如果出现了泄漏问题，同样也会对周围环境以及人员产生致命影响，该方面的问题同样也不容忽视。
2公用物料站的设置位置
公用物料站的设置不应该影响到正常操作、通道和维修，如果工艺上对此位置有特殊要求时，应首先满足工艺要求。(1)构筑物内和装置管廊的公用物料站通常设置在立柱附近，以方便操作和管架支撑。其中管廊端部需设置公用物料站，以便装置开车、停车时吹扫和清洗管道。框架上的公用物料站按照大约15m半径的覆盖区域的原则在每层楼面上进行设置。(2)室内公用物料站可以靠立柱或者墙面进行设置，便于公用物料站的支撑固定及操作。对于楼层厂房，每层均需要设置，并按照15m半径的覆盖区域来设置。(3)圆筒炉的公用物料站应该在地面和每个主操作平台上设置。如果主操作平台间距小于或等于10m，可以在主操作平台的各端交叉设置。箱式炉的公用物料站应该在地面和主操作面的每一端设置。如果操作平台间距不大(≤10m)，可以在平台各端交叉设置。
3公用物料站的管道布置要点
3.1公用物料站内各物料管线宜从管廊上主
管顶部90°方向引出位置相近的若干个公用物料站的管线可以合并成一根次主管从管廊主管上方引出，然后送给各个用户使用，但次主管的口径需要进行计算。
3.2公用物料站内的各物料分支管线上切断
阀的高度一般高于楼面1200mm，且阀门离主管距离最近，端部采取弯头加快装接头的方式，方向朝下，这样设置便于以后现场需要使用各物料时用橡胶软管连接，而且不会由于操作不当对操作人员造成人身伤害。
3.3公用物料站的防冻设计
根据化工装置所处的气象条件，尤其是在北方寒冷地区，公用物料站要考虑防冻。当化工装置正常有序运行时，公用物料站的管道基本处于静止状态，此时蒸汽和新鲜水管道盲端死角处极易被冻结。因此在公用物料站设计时，要尽量减少死角，避免冻结隐患。
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4化工装置公用物料站管道设计的安全策略
4.1本质安全设计
化工装置公用物料站管道的安全设计，以系统科学分析为基础，定性、定量地考虑管道本身以及物料的危险性，同时以过去的事故等所提供的教训和资料来考虑安全措施，以防再次发生类似的事故。以法律法规为第一阶段，以有关国家及行业标准为第二阶段，再以事故总结或企业积累的经验为第三阶段来制定安全措施，实现设计安全。(1)管道设计压力、设计温度与输送的物料匹配。对可能产生超压的物料，如易发生聚合反应的物料，其管道设计应有超压安全泄放措施。(2)对可能产生超压的物料管道，设置压力监控。(3)对需要保温或需要保冷的物料管道，按要求设计保温或保冷措施。(4)腐蚀性物料采用耐腐蚀材质管道。(5)管道分界处或上下游装置管道连接处设置紧急切断阀。(6)依据输送的物料及管道材质管道设计流速。(7)设置管道应力补偿，消除管道产生应力破坏。(8)化工装置管道设置防雷防静电装置、设施。(9)设置可远程监控的温度、压力、流量等安全仪表以及可远程操作的阀门等。
4.2防机械损伤措施
针对化工装置公用物料站管道运行中出现的明显机械损伤问题，在具体设计过程中应该予以详细分析，形成较为理想的预防效果。因为化工装置公用物料站管道受到的机械损伤主要发生在高温管道以及低温管道方面，因此需要有目的地进行切实防控，提升该类管道运输环境的防护性能。比如在低温管道材料的设计选择中，应该尽量选择一些合金材料进行处理，尤其是应该增加合金含量，如此也就可以提升其耐低温效果，保障管道材料在低温环境下具备较为理想的耐冲击性能。针对高温环境下管道材料存在的明显蠕变或者是石墨化问题，则需要有目的地选择一些性能理想的管道材料，避免含碳量较高的管道材料投入应用。此外，为了更好提升该类环境下管道材料的稳定性效果，还需要切实加强整体防护效果，提升管道材料的强度。当然，针对管道运输过程中存在的一些明显机械损伤因素进行有效防控，降低其对于管道形成明显损伤同样必不可少。
4.3优化管线设计
在化工装置公用物料站管道设计中提升整体系统运行的安全性和可靠性必然需要把握好具体管线的有效设计处理，以确保相应管线结构具备理想的协调性和稳定运行效果，尽量避免管线的设置较为混乱，甚至出现较为严重的相互冲突问题。比如对于一些危险介质运输的管道线路，应该重点提升其运输环境的安全效果，针对整个运输管线周围存在的多个干扰因素进行及时处理，确保相应管线运行高效可靠。针对氧气运输管线，应该在周围有效隔离易燃物，避免因为氧气泄漏后发生较为严重的火灾爆炸隐患，从整个管线流程入手进行全方位防控。此外，对于具体管线的布置也需要不断优化，在条件允许的前提下，尽量缩短管线长度，如此同样也可以降低安全威胁，同时也可以较好体现经济性。在化工装置公用物料站管道设计完成后，可以借助于BIM技术等进行有效检验分析，确保相应管道线路合理可行，针对存在的明显管线冲突问题进行及时调整和修复。
结语
公用物料站不应作为工艺操作中常用或者临时使用的公用物料供应源，而是作为故障处理、维修、开车前准备等阶段的公用物料补充源。公用物料站系统由于管道材料普通、管道口径较小等特点在整个化工装置管道工程投资中所占据的比例较低。但其正确、合理设计对整个化工装置的安全运行起着至关重要的作用。设计时应该根据化工装置需要合理设置公用物料站的位置，优化管道布置，最大程度地发挥化工装置的工效。
参考文献
[1]HG/T20570－95，工艺系统工程设计技术规定［S］．
[2]邵玉芳，周永春．化工装置公用物料站公用工程站得设置［J］．石油化工设计，2012，29(4):13－15．
论文作者:姜德全
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：物料论文; 管道论文; 装置论文; 化工论文; 管线论文; 材料论文; 操作论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;