浅析空分装置布置与安装注意事项

2017-03-18王福财神华榆林能源化工有限公司山西榆林719302

化工管理 2017年2期

王福财（神华榆林能源化工有限公司，山西榆林 719302）

浅析空分装置布置与安装注意事项

王福财（神华榆林能源化工有限公司，山西榆林 719302）

近几年，随着我国经济的快速增长，化工产业的规模逐渐扩大，越来越多的配套空分装置被运用到化工生产中去。空分装置作为化工生产的重要的配套装置之一，在我国工业发展中有着非常重要的作用。因此，在实施空分装置布置时，一定要注意装置布置与安装，只有这样才可以有效提高我国空分装置的安全，减少企业经济损失。本文主要从空分装置的布置以及配管相关注意事项方面进行了分析，并针对分析结果提出一些建议和措施。

空分装置；管道配管；注意事项；措施

随着科学技术的不断进步，越来越多的先进技术开始被应用到工业生产的领域当中。空分装置和配管布置作为一项复杂的技术，需要大量专业人才与专业手段相配合才可以完成，因此，企业想要提高空分装置的运行效率，就必须对该装置进行合理设计与布置，最大限度的为企业创造经济价值。

1 空分装置的概述

空分装置又被称为空气分离装置，组成部分主要有空气过滤系统、压缩系统、预冷系统、分子筛纯化系统、低温精馏系统、液体贮存系统、仪控系统等，这些装置主要是利用吸附、深度冷冻以及膜分离等物理手法将空气中的氧气、氮气等稀有气体分离出来，同时对这些气体进行收集的一个过程。其分离出来的产品主要被应用到石油、冶金、化工以及医疗等诸多行业当中。空分装置被用于石化、煤化工、钢铁冶炼工业等行业的概率较多，特种气体被当成保护气应用到电子设备、玻璃生产、光纤等领域当中[1]。目前，空分装置逐渐向大型化、岛群化、自动化、装备集成化的方向发展。

2 空分装置布置的原则和基本内容

2.1 布置的原则

（1）在进行空分装置布置时，一定要严格依照厂区的总体要求进行规划设计，在保证装置的协调性与统一性的同时，满足工厂现阶段的实际需求与技术改造需求，最大限度的降低投资成本和工业用地，为企业安全生产提供有利保障。

（2）在实际运行中，空分装置的进风口经常会出现二氧化碳或是碳氢化合物，这些物质的出现会影响分子筛的负荷量，情况严重时还会引起空分装置停车，给生产带来一定的安全隐患。因此，在布置空分装置时，一定要对进口进行检查，将影响其负荷的二氧化碳或碳氢化合物控制在安全范围之内[2]。

2 3 4下游净化装置CO2排放的影响周边CO2和有害气体排放的影响分子筛吸附剂不足的影响CO2排放口远离空气入口过滤器，并做CO2扩散模型分析科学调研与论证周边大气环境，并做CO2扩散模型分析科学计算用量和寿命，装填时留有一定余量

（3）在对一些特殊设备进行布置时，要根据当地的气候、温度、降水量、风沙大小等情况合理运用室内布置，以确保装置的正常运行。

（4）企业是为了盈利，因此，空分装置配管在进行布置时，一定要考虑到装置地面零点标高和绝对标高两者间的关系，并依据装置竖向布置情况确定两者的位置。对有些重载荷或振动设备在进行安装时，要充分考虑地质因素，设备整体布局一定要参考工艺流程和顺序进行布置，最大限度的缩短管道长度，控制成本，减少不必要的浪费[3]。

（5）严格按照要求进行布置，在满足生产安全的基础上，加强设备监督与维修，降低能耗，减少设备排污对环境的影响。

（6）在施工过程中要确保空分装置后备系统中的氧气储罐与国建铁路间的距离控制在200m以上。

2.2 空分装置布置要点

2.2.1 对空分装置中的液体灌区进行布置

在化工设备中对液体灌区进行布置其实比较简单，只需按照相关设计要求直接进行就可以。在液体灌区进行布置可以最大限度的减少液压泵靠近液体储存罐，减小泵进口的汽化量与管道长度，为企业节约一定的开支。

2.2.2 对配管进行布置

在化工厂中，各项配管分布不同，功能也不尽相同，因此，要对配管进行合理的设计，并根据配管设计要求结合实际运行情况进行布置。在布置过程中要选择经济适用、抗压抗损能力较强的配管材料，这种高质量的配管材料不仅可以有效的提高空分装置的运行效率，还可以通过选择降低企业投资成本，最大限度提高企业经济收益。

2.2.3 对装置进行安全布置

空分装置分离的相关气体具有一定的危险系数，其中氧气可以助燃，氮气属于惰性气体，过量会导致窒息，液体会造成冻伤，因此，在布置设备时，施工人员一定要遵循《石油化工企业防火设计规范》的有关要求进行安装，为氧气设置独立的氧气调节阀和防护墙，要将放空塔和氧气阀门室放置在空旷无人地带。蒸汽放空消音器要避开人员密集的办公区域，避免烫伤和噪音伤害，可以依照要求放在管廊上，对于一些具有较高可燃性和易爆性的设备布置防爆墙，这样可以减少危险发生的概率[4]。

2.2.4 对空分装置进行维护维修布置

空分装置在进行布置时，还要考虑其操作与维护的方便，在保证其安全的基础上为操作者和设备维修者提供良好的施工环境。在对汽轮机空压机进行安装时，要将抽气装置布置在排气良好的和方便维修的位置，并且要给汽轮机表冷器的上方留出4较大空间，从而减少对设备的损害程度。在布置表冷器基础柱的时候，要依据要求对设备部件和外在环境进行检查，在压缩机厂房内布置符合规定的楼梯、检修吊车和安全出口，完善整体检修平台，最大限度地提高设备运行安全。

3 空分装置配管在布置中常见的几种问题

配管作为空分装置中的重要组成部分。对其本身而言需要随着时代的发展不断进行调整和完善，只有这样才可以确保空分装置在整体化工系统生产中的运行效率。但就目前空分装置中的配管而言，仍存在着许多的问题，下面笔者就几种常见的问题进行分析。

3.1 空分装置中的蒸汽配管被设计在石油化工装置中

配管作为一种特殊的化工装置在物料运输和分离上起着较大的作用，空分装置由于使用的范围较广，所以在选择配管时，要选用不同材质和种类分别进行安装，在使用上也要考虑多种因素的影响。现阶段，化工企业在进行设计与安装时，不能多角度的看待问题，很多企业甚至常常忽略外在因素对空分装置配管的影响，导致空分装置的材料选用、管道的布置、支架的选择以及装置应力分析性能普遍较差。在石化生产中，蒸汽被用于石油物质的分离与提纯，石油在提纯和分离过程中，通常会出现高温状态，同时还伴随一定的压力差异，这种状态下装置在石油装置中的配管就要比其他装置中的管道更具抗压性和防爆性，但在实际中很多企业并未对此做出改进，仍使用一般的配管装置，严重增加了设备的危险系数。

3.2 空分装置中的配管种类复杂，缺乏统一归类与管理

空分装置的使用管道范围较广，种类也比较复杂，具体包括：高温高压蒸汽专用的合金管、耐低温的铝管、氧气线的不锈钢管、碳钢管等，在布置时经常会根据化工企业的实际需求对配管进行调整。但在实际布置过程中，很多企业和工人却常常忽视这一点，通常只根据各部位所需进行布置，缺乏对装置的统一归类与管理。当空分装置在运行中出现故障和问题，维修人员很难在这种复杂的管道环境中能及时发现问题，导致空分装置管道运行事故较多。

3.3 空分装置配管布置流程不规范

在很多化工企业当中，施工人员在进行空分装置配管布置时，不能严格按照《石油化工企业防火设计规范》等有关要求进行施工，存在经验主义和盲目赶工思想，导致有害气体泄漏、爆炸等安全事故时常发生，给空分装置运行带来巨大的安全隐患。

4 空分装置和配管在布置时的注意事项

在化工设备中空分装置产品主要包括氧气、氮气、氩气等物质，因此，在布置配管时，要严格依据要求进行施工，最大限度的控制成本，减少安全事故发生。

4.1 注意空分配管与压缩机管道间的距离

在对空分配管与压缩机管道进行布置时，首先，要考虑配管的应力和负重力，要对配管的每个环节进行精确的计算，确保空分装置配管可以满足压缩机厂商所规定的设备配管的承受能力，不能只局限于一般情况下的管节膨胀。其次，在安装之前要对压缩机的出厂技术文件进行反复的研究，以确保蒸汽驱动压缩机装置，运行在其允许和承受的范围之内。在布置过程中，还要仔细分析配管应力和总配管切断阀与汽轮机入口之间的距离，减少距离过小给暖管带来的影响。最后，要将管廊中的部分高压蒸汽管远离液化油气管和低温管道，最大限度的利用π弯将蒸汽管道的距离和电仪桥架间的横向距离控制在200m以内，纵向距离控制在500m以内[5]。

4.2 注意氧气管道的布置

在化工设备中一般都会设置防爆墙或防爆室，多数气体在受热之后会出现膨胀，给整体空分装置带来较大的安全隐患，比如，氧气，在受热之后就会出现急速膨胀，为了控制这一现象，氧气调节阀在布置时最好设置8倍管径铜合金管道或镍基合金管道，并在此基础上，设置单独的防爆室或防爆墙，将阀门杆布置在防爆墙以外，便于施工人员进行操作，为施工人员的生命安全提供有利保障。其次，在布置时要特别留意氧气管道的弯头和三通不能与阀门进行直接连接，车间入口阀门进出口配管的直径要提高5倍，配管段长至少1.5m。

4.3 控制空气过滤器与压缩机间的配管布置

两者的配管直径比较大，在布置中想要改变两者的位置，就要控制压缩机入口的直径，减少空气造成的阻力。同时要将压缩机入口中的管道，进行固定支撑，减少由于膨胀节受力，而出现大面积脱落现象。

4.4 注意配管的维护与拆卸

空分装置的配管比较复杂，因此，在安全的过程中要将维护和拆卸因素考虑进行，当有的位置的配管出现老化、腐蚀以及损坏时，要根据实际需求对空分配管进行维护和拆卸，尤其是增压机管道中的水管线、气管线以及油管线，在布置就要考虑到日后的维修与拆卸，以便提升日后的整体工作效率。

4.5 对蒸汽配管进行认真设计

在空分装置中，还要注意蒸汽配管的设计，在实际运行中蒸汽设备一般分为以下几个标准：在13MPa的机组驱动蒸汽被称为高压蒸汽，由于其高温高压的特性，它对配管的损伤较大，能量损耗也最大，管道设计时要尽量合理布置走向和距离，减少它的阻力降；在0.4MPa范围内的蒸汽被称为低压蒸汽，对空分配管的伤害较小；在0.4MPa－1.6MPa之间的蒸汽被称为中压蒸汽，在设计时要注意做好保温和节能措施[6]。因此，在实际布置过程中，要根据化工企业的实际情况对蒸汽配管装置进行科学设计，将其对管道的损害和能量损失控制在合理的范围之间。

5 提高空分装置布置的相关措施

5.1 加强设备优化

现阶段，我国的空分装置配管主要是用于工业生产，化工企业对设备的要求较高，随着科学技术的不断发展，有些装置已经不能满足大型的工业发展需求，因此，化工企业应该改变传统的管理思想，加强对空分装置和配管等设备的优化，淘汰一些小型的、技术落后、安全性差的空分设备，为企业发展提供可靠的技术支持。

5.2 加强人才支持

高素质人才不仅可以为企业带来先进的技术，还会给企业带来优秀的管理经验，因此，企业要根据自身发展不断加强专业人才培养，定期开展技能培训和经验交流大会。其次，加强与校企的合作和企业间合作，设置化工培训班，力争多创造条件在先进空分装置上培训，为企业培养更多专业人才。最后，还可以加强对同行业外来人才的引进，为企业发展奠定良好的发展基础。

5.3 加强空分装置配管的监督与管理

空分装置配管布置完成后，企业要设置专门的监督与管理部门对设备的每个运行环节进行监督，要以考虑采取以下措施：

（1）实施配管分类化管理，对空分装置中的同类型配管进行归类，再运用电子化的管理设备对其进行管理，电子化的管理设备可以第一时间检测故障的发生源，并以快速传播方式将信息传递给系统，最大限度的减少安全事故发生。

（2）在设计时和安装前，要做好空分成套供货商、装置设计院、EPC总承包商之间的技术交底，统一规划配管布置。