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Hinweise zur Planung von Rohrleitungen in der Petrochemie sowie Empfehlungen zur Rationalisierung. Sicherheitsmanagement im Rahmen des Übertragungsprozesses. Mit der ständigen Entwicklung der Ölindustrie in unserem Land nehmen auch die Ausmaße der Petrochemieanlagen zu. Dadurch werden die Anforderungen an die Planung der Rohrleitungen in diesen Anlagen immer strenger. Als spezielle Anlagen zur Materialtransportierung dienen Petrochemie-Rohrleitungen dazu, verschiedene Geräte sowie zugehörige Systeme zu verbinden, sodass die petrochemischen Anlagen zu einer organischen Einheit werden. Zudem stellen sie eine wichtige Garantie für die sichere Transportierung verschiedener Fluide dar. Doch in der praktischen Rohrleitungskonstruktion beeinflussen zahlreiche Faktoren wie die Art der Rohrleitungen sowie die Einsatzbedingungen erheblich die Sicherheit der Rohrleitungskonstruktion. Daher müssen Rohrleitungskonstrukteure eine den Anforderungen entsprechende Rohrleitung entwerfen, wobei sie verschiedene Faktoren berücksichtigen müssen. Insbesondere sind die bei der Rohrleitungsplanung zu beachtenden Aspekte von Bedeutung. Es müssen wirksame Maßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit und Langlebigkeit der Rohrleitung zu gewährleisten sowie deren sichere und vernünftige Konstruktion sicherzustellen. Faktoren, die die Sicherheit von Rohrleitungen beeinflussen: Korrosion. Korrosion ist die Zerstörung des Rohrleitungsmaterials durch chemische Reaktionen mit den Umgebungsmitteln in der Nähe der Rohrleitungen. Sie hat einen erheblichen Einfluss auf die Sicherheit der Rohrleitungen. Zu den Erscheinungsformen der Korrosionsschäden an Rohrleitungen gehören Spannungskorrosion, gleichmäßige Korrosion, lokale Korrosion und Atmosphärenkorrosion. Aufgrund der unterschiedlichen Umgebungen, in denen die verschiedenen Rohrmaterialien sich befinden, unterscheidet sich auch ihr Korrosionswiderstand. Die Umgebung, in der sich Rohre befinden, ist in der Regel komplex und veränderlich. Hinzu kommen bestimmte Defekte im Material selbst, wodurch die Korrosion noch schwerer vorherzusagen und zu kontrollieren ist. Physische Schäden: Die physischen Schäden an Ölpipelines zeigen sich hauptsächlich in Form von brüchigem Zerbrechen bei niedrigen Temperaturen sowie in Form von Schäden bei hohen Temperaturen. Unter niedrigen Temperaturen, wenn die Temperatur des Rohrmaterials unter seine Bruchzähigkeitstemperatur fällt, kann dies zu einem Rückgang der Stoßzähigkeit führen, was wiederum zu einem brüchigen Versagen des Materials führt. Bei hohen Temperaturen verändern sich die Eigenschaften des Rohrmaterials negativ – beispielsweise durch Kreuzversprödung, Graphitisierung von Kohlenstahl und Stählen mit Kohlenstoffanteilen sowie durch Verhärtung durch Änderung der Temperatur. All das kann dazu führen, dass das Rohrmaterial schwächer und brüchiger wird. Gleichzeitig neigen Rohrwerkstoffe aus Metall unter wechselnden Lasten oder zyklischen Temperaturänderungen zu Ermüdung, was zu Verformungen, Beschädigungen und sogar zum Bruch des Metalls führt und die Sicherheit von Rohrleitungen in der Petrochemie erheblich beeinträchtigt. Dichtwirkung: Derzeit werden zur Abdichtung von Rohrleitungen in der petrochemischen Industrie hauptsächlich zwei Verfahren verwendet: die Abdichtung mittels Rohrflanschen und die Abdichtung an Ventilen. Dadurch soll Korrosion sowie Leckagen verhindert und die Sicherheit der Rohrleitungen gewährleistet werden. Die Flanschdichtung entsteht durch das Zusammenwirken von drei Komponenten: dem Flansch, den Bolzen und der Dichtung (Dichtring). Die Steifigkeit des Flansches, die Art seiner Dichtfläche sowie die Eigenschaften der Dichtung haben alle direkten Einfluss auf die Dichtwirkung. Auch eine Verlagerung der Rohrleitung kann die Wirksamkeit der Flanschdichtung beeinträchtigen, was wiederum die Sicherheit der Rohrleitung gefährdet. Durchlässe an Ventilen lassen sich in innere und äußere Durchlässe einteilen. Laut Statistiken machen die Durchlässe an Ventilen und Flanschen etwa 2/3 des Gesamtbedarfs aus. Durchlässe beeinträchtigen direkt die Sicherheit der Rohrleitungen und können sogar zu noch ernsteren Folgen führen. Daher ist es von großer Bedeutung für die Sicherheit petrochemischer Anlagen, wirksame Maßnahmen zu ergreifen, um Undichtigkeiten an Ventilen und Flanschen zu verhindern. Berücksichtigungen bei der Rohrleitungskonstruktion: Richtige Materialwahl. Die Wahl der Materialien für Petrochemie-Rohrleitungen – insbesondere metallische Materialien – hat Auswirkungen auf verschiedene Aspekte wie die Sicherheit der Rohrleitungen, die Wartung sowie technische Umbauten. Falsch gewählte Rohrleitmaterialien können dazu führen, dass es zu Explosionen oder anderen Sicherheitsunfällen kommt. Daher ist eine richtige Auswahl der Rohrleitmaterialien äußerst wichtig. Für Flanschverbindungen aus verschiedenen Materialien sollten unterschiedliche Dichtungen verwendet werden. Bei Flanschen hoher Klasse kommen Metalldichtungen zum Einsatz, um höhere Dichtungsdrücke zu bewältigen. Für Flansche mit geringerer Härte sollten Bolzen hoher Qualität gewählt werden. Die Konstruktion der Rohrstützen muss stabil sein. Eine unsachgemäße Konstruktion der Rohrstützen kann dazu führen, dass die Rohre beschädigt werden oder die Drehgeräte Schaden nehmen. Die Konstruktion der Rohrstützen und die Rohrkonstruktion sind untrennbar miteinander verbunden; daher muss die Konstruktion der Rohrstützen stabil bleiben. Bei der Konstruktion von Rohrgestellen sollte man die Anzahl der Federgestelle möglichst gering halten. Die Montage von Federgestellen ist recht aufwendig, und sie neigen dazu, im Laufe der Zeit auszufallen. Während der Montage darf man die Positionierstifte auf keinen Fall entfernen. Entlang der Rohrleitungen des Turms wird in der Regel nur ein Tragstützen eingebaut. Wenn die Last, die von der ersten Stütze getragen werden muss, zu groß ist, wird eine zweite Federstütze hinzugefügt. In regelmäßigen Abständen werden außerdem Leitstützen angebracht. Hängesysteme haben in der Regel einen bestimmten Winkel der Neigung. Wenn in einem langen Rohrsystem zu viele Hängesysteme verwendet werden, kann dies die Stabilität des Rohrs beeinträchtigen. Eine vernünftige Rohrleitungsanordnung: Bei der Planung von Rohrleitungen in der Petrochemieindustrie muss die Anordnung der Rohre unter Berücksichtigung der Anforderungen bezüglich der Rohrleitungsinstallation, Wartung sowie der Anordnung der Prozesse und Geräte erfolgen – auf wissenschaftlich fundierte und logische Weise. Der Design-Marge auf dem Rohrleitungsgang sollte zwischen 20 % und 30 % liegen; die thermisch belasteten Rohre sind auf beiden Seiten anzuordnen. Um zu verhindern, dass Kondensat aus dem Hauptrohr in die Nebenrohre gelangt, und um den Rückdruck des Sicherheitsventils zu verringern, sollte der Ausgang des Sicherheitsventils von oben aus in einem Winkel von 45 Grad in das Entlastungsrohr eingeführt werden. Für die Umhüllrohre sollten rostfreie Rohrteile oder solche mit nahtloser Schweißverbindung verwendet werden. Der Abstand zwischen den Schweißnähten an den Innenrohren muss mehr als 2 Meter betragen. Zudem müssen die Rohre vor der Montage des Außenrohrs einer Prüfung unterzogen werden, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen entsprechen. Die Einlassrohre der Pumpe sollten so kurz und gerade wie möglich sein. Um eine Ansammlung von Gasen zu verhindern, werden exzentrische Übergangsteile verwendet, damit es keine Gas- oder Flüssigkeitsblasen gibt. Besonderes Augenmerk auf die Materialprüfung: Nachdem das Rohrmaterial am Einsatzort angekommen ist, sollte es zunächst geprüft werden, um die Menge und Qualität des Materials zu überprüfen. Falls Materialien fehlen, sollte unverzüglich mit dem zuständigen Hersteller verhandelt werden, um diese nachzuliefern. Materialien, die bei den Prüfungen nicht den Anforderungen entsprechen, müssen an die zuständigen Stellen zur erneuten Überprüfung gesendet werden, um Verzögerungen und Nacharbeiten aufgrund von fehlenden oder ungeeigneten Materialien zu vermeiden. Alle Materialien für Metallrohre müssen Druck- und Dichtheitsprüfungen durchlaufen, und die Ventile werden je nach Sicherheitsstufe mittels Drucktests sowie zufälliger Überprüfungen justiert. Die Sinnhaftigkeit der Gestaltung von Prozessrohrleitungen: Die Rohrleitungsgestaltung spielt in Chemiebetrieben eine wichtige Rolle. Im Grunde ändern sich die Gestaltungsgrundsätze nicht. Neben den oben genannten Aspekten müssen außerdem gute Kenntnisse der geltenden Normen sowie allgemeines Fachwissen vorhanden sein. Zudem ist es notwendig, die Prozesszeichnungen gut zu verstehen, um so den Anforderungen des Produktionsprozesses gerecht zu werden. Aufschlüsselung der Materialien und Klassen für Prozessleitungen: In Petrochemieanlagen gibt es aufgrund der deutlichen Unterschiede in Druck und Temperatur zwischen Hochdrucksystemen und Niedrigdrucksystemen. Deshalb muss bei der Verbindung dieser Systeme eine Trennlinie anhand der Klasse der Leitungen im Niedrigdruckbereich festgelegt werden. Sofern es keine besonderen Umstände gibt, werden die Grenzen gemäß der P&ID-Konstruktion klar definiert. Falls es besondere Umstände gibt, müssen entsprechende Anpassungen anhand der lokalen Gegebenheiten vorgenommen werden, um die Grenzpunkte und -linien richtig festzulegen. Die Einstufung nach Klassen lässt sich im Allgemeinen in die folgenden 3 Fälle einteilen: Erstens haben die Druckklassen denselben Wert, doch die Materialien unterscheiden sich, wie in Abbildung 1 dargestellt. Zweitens: Derselbe Materialtyp, aber unterschiedliche Druckklassen, wie in Abbildung 2 zu sehen. Drittens unterscheiden sich die Druckklassen sowie die Materialien voneinander, siehe Abbildung 3. Wie aus Abbildung 1 hervorgeht, werden in der Regel für Flansche und Dichtungen Materialien mit geringer Qualität verwendet, während für Schrauben und Ventile Materialien mit hoher Qualität eingesetzt werden ； Aus Abbildung 2 geht hervor, dass Flansche, Dichtungen, Bolzen sowie Ventile eine hohe Druckbeständigkeit aufweisen müssen ； Wie aus Abbildung 3 hervorgeht, werden für Flansche und Dichtungen Materialien der Hochdruckklasse a verwendet, während für Schrauben und Ventile Materialien der Hochdruckklasse b eingesetzt werden. In der Anlagentechnik ist bei der Rohrleitungsplanung für Türme und Behälter in petrochemischen Anlagen dessen Konstruktionsprinzipien sowie die besonderen Anforderungen des Prozesses vollständig zu berücksichtigen. Im Wesentlichen unterteilt es sich in die Rohrleitungsverlegung zwischen Fraktionierkolonne und Rücklaufbehälter sowie die Rohrleitungsverlegung zwischen Fraktionierkolonne und Strippkolonne. Anordnung der Rohrleitungen zwischen der Fraktionierkolonne und dem Rücklaufbehälter: Wenn der Druck am Kopf der Fraktionierkolonne mittels eines thermischen Bypasses geregelt wird, muss unbedingt berücksichtigt werden, dass es zu einer kurzen, sackförmigen Verbindung zwischen dem Bypass und der Kolonne kommen kann. Der Regelventil sollte daher oberhalb des Rücklaufbehälters angebracht werden, wie in Abbildung 4 dargestellt. Die Rohrleitungen zwischen der Fraktionierkolonne und der Strippkolonne sollten in der Regel so angeordnet werden, dass sich im Fraktionierkolonne ein Regelventilblock befindet. Dieser Ventilblock sollte in der Nähe der Strippkolonne installiert werden, um sicherzustellen, dass die Regelventile ausreichend Flüssigkeit erhalten – wie in Abbildung 5 dargestellt. Je nach Situation sind die Rohrleitungen für den Zweiphasenstrom aus Dampf und Flüssigkeit zu verlegen. Dabei sollten die Regelventile an den Rohrleitungen möglichst nahe am Behälter platziert werden, in den das Medium einfließt. Dadurch wird der Druck in den Rohrleitungen reduziert und Vibrationen vermieden. Zudem dürfen die Rohrleitungen nicht willkürlich verlegt werden; vielmehr muss eine entsprechende Planung unter Berücksichtigung der tatsächlichen Gegebenheiten erfolgen, wie in Abbildung 6 dargestellt. Rationalität der Anordnung von Rohren und Ventilen Die Anordnung von Rohren und Ventilen sollte aus zwei Aspekten betrachtet werden: der Einrichtung der Probenentnahmepunkte sowie der Anlage der Dampfreinigungsleitungen. Zunächst die Einrichtung der Probenentnahmepunkte. Es müssen die Anforderungen an die Konstruktion des jeweiligen Verfahrens erfüllt werden: Die Probenahmestellen sollten an den Hauptleitungen angeordnet werden, und zwar vor den Abzweigungen. Es sollte vermieden werden, in toten Winkeln oder am Boden der horizontalen Leitungen Proben zu nehmen. Es muss sichergestellt werden, dass die entnommenen Proben repräsentativ sind. Zweitens die Anordnung der Dampfreinigungsleitungen. Diese Rohrleitung ist in chemischen Anlagen eine recht übliche Rohrleitung. Ihr Hauptzweck besteht darin, Lecks zu erkennen und zu beurteilen. Bei verschiedenen Prozessrohrleitungen sollte eine Dampfspülleitung angeschlossen werden. Der Vorteil dieser Installationsmethode besteht darin, dass im Falle eines Lecks in einer der Leitungen das Absperrventil an dieser Leitung geschlossen werden kann, ohne dass dies den normalen Betrieb des Gesamtdampfsystems sowie der anderen Abzweigleitungen beeinträchtigt. Die Rationalität der Rohrleitungskonstruktion für Kühlgeräte: Im Rahmen der Planung der Prozessrohre in petrochemischen Anlagen unterscheidet sich die sinnvolle Anordnung der Rohrleitungen für Kühlgeräte deutlich von der anderer Prozessanlagen. Es gibt zahlreiche sehr komplexe technische Faktoren, weshalb bei der Bedienung, Wartung sowie im Zusammenhang mit den thermischen Belastungen der Rohrleitungen diese mechanischen Faktoren gründlich überprüft werden müssen. (1) Zur Gegenstrom-Wärmeübertragung. Bei Kühlanlagen fließt das Kühlwasser im Rohrkreislauf in der Regel von unten nach oben. Dadurch bleibt im Wärmetauscher bei einem Ausfall eine gewisse Menge Wasser zurück, sodass das Wasser darin nicht vollständig abfließen kann. (2) Bezüglich des netten Abstands bei der Installation. Bei dem Wärmeaustauschprozess in Wärmetauschern wird aus Gründen der einfachen Inspektion in der Regel ein entsprechender Abstand zwischen den Rohrleitungen und Ventilflanschen an den Ein- und Auslässen des Wärmetauschers sowie den Flanschen des Behälterdeckels eingehalten. Üblicherweise wird dieser Abstand auf etwa 310 mm festgelegt, um das Demontieren zu erleichtern. (3) Zu den thermischen Spannungen. Bei der ordnungsgemäßen Anordnung von Wärmeaustauschanlagen werden die Befestigungspunkte des Wärmeaustauschers in der Regel an den Enden des Rohrkastens angeordnet. Auch die Rohrleitungen, die mit den Anschlussnippeln verbunden sind, müssen unter Berücksichtigung der durch die thermische Ausdehnung des Wärmeaustauschers verursachten Verschiebungen sorgfältig geplant werden. Die Sinnhaftigkeit des Rohrleitungsdesigns für Wärmetauscher: Das Design der Rohrabstützungen und das Design der Rohrleitungen hängen eng miteinander zusammen. Falls das Design der Rohrabstützungen nicht ordnungsgemäß erfolgt, kann es zu Beschädigungen der Rohrleitungen während des Betriebs kommen – im schlimmsten Fall sogar zu Schäden an der gesamten Anlage. (1) Verringerung der relativen Verschiebung zwischen Rohren und Tragkonstruktionen. Wie in Abbildung 7 zu sehen ist: In Dampfrohrleitungen befinden sich in der Regel neben dem Hauptrohr kleine Ablaufrohre. Wenn man Punkt A als Abstützpunkt auf der Nebenfläche betrachtet, so kann die Ausdehnung des vertikalen Rohrabschnitts dazu führen, dass die Feder nicht nach unten bewegt werden kann – mit der Folge, dass das Gerät beschädigt wird. Daher sollte, angesichts solcher Probleme, die richtige Konstruktionsmethode wie in Abbildung 8 dargestellt sein: Die am Boden abgestützten Träger werden auf dem Hauptrohr angebracht; dabei bewegen sich die Träger zusammen mit dem Hauptrohr nach oben und unten. Auf diese Weise wird die relative Verschiebung zwischen dem Rohr und den Trägern verringert. (2) Ist die Anordnung der Rohrhalterungen sinnvoll gestaltet, kann dies auch zu einer Verringerung von Verschwendung führen. Da die Elastizität der Federhalterungen im Laufe der Zeit nachlässt, sollte bei der Konstruktion der Rohrhalterungen der Einsatz solcher Federhalterungen auf ein Minimum reduziert werden. (3) Verlegung der Rohrleitungen. Bei Rohrleitungen, die entlang des Turms verlaufen, wird in der Regel nur ein Tragträger installiert. Zwischen diesem Tragträger und der Turmspitze muss eine Schweißnaht vorhanden sein. Falls die Belastung auf den einzelnen Tragträger zu groß wird, kann ein weiterer Tragträger angebracht werden. Dieser sollte als Federstütze ausgeführt sein; außerdem müssen in regelmäßigen Abständen Führungsträger installiert werden. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Jota-Rücklaufleitung und der Turmwand groß ist, ist auch die entstehende Längenänderung relativ groß. Die erste Abstützung im horizontalen Rohrabschnitt sollte senkrecht verlegt und mit einer Federabstützung versehen werden. Ist L groß und steht genügend relative Längenänderung zur Verfügung, können ebenfalls Führungsklammern für das Rohr eingesetzt werden. Die Sinnhaftigkeit des Rohrleitungsdesigns für Wärmetauscher: Das Rohrleitungsdesign für Pumpen umfasst hauptsächlich das Design der exzentrischen Reduzierstücke am Pumpeneintritt, das Design der geraden Rohrstrecke am Pumpeneintritt sowie die Untersuchung der Flexibilität der Rohrleitungen. (1) Entwurf des exzentrischen Einlaufrohrs der Pumpe. Die sachgemäße Auslegung des exzentrischen Übergangsrohrs am Pumpeneintritt dient hauptsächlich dazu, einen reibungslosen Betrieb der Pumpe zu gewährleisten. Verändert sich der exzentrische Durchmesser am Pumpeneintritt, so sammelt sich das Gas nicht mehr an der Stelle des Durchmesserwechsels, was wiederum zu Kavitation führt. Daher sollte bei der Installation des exzentrischen Durchmessers am Pumpeneingang die Methe der horizontalen Montage angewandt werden. Gleichzeitig muss ein Ablassventil am tiefsten Punkt installiert werden. Auf diese Weise kann Kavitation vermieden werden. (2) Auslegung des geraden Rohrabschnitts am Pumpeneintritt. Bei der Auslegung der Einlaufleitung der Pumpe werden im Allgemeinen zwei Aspekte berücksichtigt: Erstens befindet sich der Pumpeneintritt an einer Seite; daher sollte die Halterung für die Einlaufleitung verstellbar sein. Zudem sollten die Einlaufleitung sowie die Ventile sich vor der Seite der Pumpe befinden ； Zweitens sollte im Zulaufrohr zur Pumpe ein Luftstau vermieden werden; daher ist bei der Planung darauf zu achten. (3) Flexibilität der Rohre. Da es sich bei der Pumpe um eine rotierende Maschine handelt, kann es unter dem Einfluss der Rohrdrücke zu einer Verlagerung der Pumpenauslassöffnung kommen. Angesichts dieses Problems muss bei der Rohrgestaltung sichergestellt werden, dass die Belastung an der Pumpenauslassöffnung innerhalb des zulässigen Bereichs bleibt; insbesondere ist eine Wärmekompensation zu berücksichtigen. Fazit: Der Entwurf der Prozessrohrleitungen in petrochemischen Anlagen ist ein umfangreiches Ingenieurprojekt. Dabei müssen die beteiligten Fachkräfte über fundiertes Fachwissen verfügen; außerdem benötigen die Konstrukteure Innovationsfähigkeit. Nur wenn sie in der Lage sind, unter Berücksichtigung der tatsächlichen Gegebenheiten sinnvolle Rohrleitungssysteme zu entwerfen, kann die Sicherheit der petrochemischen Rohrleitungen gewährleistet und letztendlich der reibungslose Betrieb der chemischen Anlagen sichergestellt werden.