Thread Content
Меры предосторожности и рекомендации по проектированию трубопроводов в нефтехимической промышленности. Управление безопасностью в процессе переноса данных. По мере развития нефтяной промышленности в нашей стране масштабы нефтехимических установок также увеличиваются, что требует все более строгих требований к проектированию трубопроводов в этих установках. Трубопроводы нефтехимической промышленности, являясь специальным оборудованием для транспортировки материалов, выполняют функцию соединения различных устройств и смежных систем, что позволяет превратить нефтехимические установки в единое целое. Кроме того, они обеспечивают безопасную транспортировку различных жидкостей. Однако в практической работе по проектированию трубопроводов множество факторов, таких как различные типы трубопроводов и условия их эксплуатации, существенно влияют на безопасность проектирования. Поэтому при проектировании трубопроводов необходимо создать такие конструкции, которые соответствуют установленным требованиям. При этом следует учитывать множество факторов, особое внимание следует уделять правилам проектирования трубопроводов. Необходимо принимать эффективные меры для обеспечения безопасности и долговечности трубопроводов, а также для того, чтобы их проектирование было безопасным и рациональным. Факторы, влияющие на безопасность трубопроводов. Коррозия. Коррозия представляет собой разрушение материала трубопровода под действием химических реакций с окружающими его средами; она в значительной степени влияет на безопасность трубопроводов. Формы коррозионного разрушения трубопроводов включают коррозию под действием напряжений, равномерную коррозию, локальную коррозию и атмосферную коррозию. Из-за различий в условиях, в которых находятся разные материалы труб, уровень их коррозионной стойкости также различается. Среда, в которой находятся трубопроводы, как правило, довольно сложна и склонна к изменениям. Кроме того, у самих материалов имеются определенные недостатки, что затрудняет прогнозирование и контроль процесса коррозии. Физические повреждения. Физические повреждения нефтепроводов проявляются прежде всего в виде хрупкого разрушения при низких температурах и разрушения при высоких температурах. При низких температурах, когда температура материала трубы падает ниже температуры хрупкого перехода, это может привести к снижению ударной прочности и, в конечном итоге, к хрупкому разрыву. При высоких температурах свойства материалов труб могут существенно ухудшиться: происходит крепление под действием температуры, графитизация углеродистой стали и сталей с углеродным составом, а также увеличение хрупкости в результате отжига. Все это способствует ослаблению и ухудшению прочности материалов труб. В то же время металлопрокат труб в условиях переменных нагрузок или циклических изменений температуры склонен к усталости, что приводит к деформации и повреждению металла, а иногда и к его разрыву, что серьезно сказывается на безопасности нефтехимических трубопроводов. Эффективность герметизации. В настоящее время для герметизации трубопроводов в нефтехимической промышленности в основном используются два способа: герметизация с помощью фланцев и герметизация с помощью клапанов. Это необходимо для предотвращения коррозии и утечек в трубопроводах, а также для обеспечения их безопасности. Уплотнение фланца обеспечивается совместной работой фланца, болтов и прокладок. Прочность фланца, форма уплотнительной поверхности, а также качество прокладок оказывают прямое влияние на эффективность уплотнения. Кроме того, смещение трубопровода также может повлиять на качество уплотнения фланца, что в свою очередь влияет на безопасность трубопровода. Утечки у клапанов делятся на внутренние и внешние. Согласно статистике, примерно 2/3 от общего количества утечек происходит в клапанах и фланцах. Утечки непосредственно влияют на безопасность трубопроводов и могут привести к ещё более серьезным последствиям. Поэтому принятие эффективных мер для предотвращения утечек из клапанов и фланцев имеет важное значение для безопасности нефтехимических установок. Меры, которые необходимо учитывать при проектировании трубопроводов. Необходимо правильно выбирать материалы. Выбор материалов для нефтехимических трубопроводов, особенно металлических материалов, влияет на безопасность трубопроводов, на процедуры их ремонта и технического обновления. Неправильный выбор материалов может привести к взрывам или другим авариям. Поэтому крайне важно правильно подбирать материалы для трубопроводов. Для соединения фланцев из разных материалов следует использовать разные прокладки: для фланцев высокого класса применяются металлические прокладки, способные выдерживать более высокое давление при герметизации, а для фланцев с низкой твердостью болты должны быть высокого класса. Конструкция опор для труб должна быть стабильной. Неправильная конструкция опор может привести к повреждению трубопроводов или выходу из строя вращающегося оборудования. Проектирование опор и проектирование самих трубопроводов неразрывно связаны между собой; поэтому конструкция опор должна оставаться стабильной. При проектировании каркасов следует стараться минимизировать использование пружинных каркасов, поскольку их установка является сложной, а в условиях длительной эксплуатации они легко выходят из строя. В процессе установки пружинных каркасов нельзя произвольно извлекать фиксирующие штифты. Вдоль трубопроводов башни обычно устанавливается только один несущий кронштейн. Если нагрузка на первый кронштейн становится слишком великой, устанавливается второй кронштейн с пружинным механизмом поддержки; на определенных расстояниях также устанавливаются направляющие кронштейны. Кронштейны обычно имеют определенный угол поворота; чрезмерное количество кронштейнов в длинной трубопроводной системе может негативно сказаться на ее стабильности. Рациональная компоновка трубопроводов. При проектировании нефтехимических трубопроводов необходимо учитывать требования, связанные с монтажом трубопроводов, их техническим обслуживанием, а также расположением процессов и оборудования, чтобы обеспечить научно обоснованную и рациональную компоновку. Допуск в проектировании трубопроводных каналов должен составлять от 20% до 30%; трубы, подверженные тепловым нагрузкам, располагаются по обеим сторонам. Чтобы предотвратить попадание конденсата из главного трубопровода в ветви, а также снизить обратное давление в предохранительном клапане, выход из него должен быть расположен сверху и вставлен под углом 45 градусов в трубопровод для сброса давления. Для изготовления внешней оболочки следует использовать трубы без швов или с сварными соединениями без швов; расстояние между сварными швами внутренней трубы должно быть более 2 метров. Кроме того, перед установкой внешней трубы необходимо провести проверку на соответствие требованиям. Трубопровод на входе в насос должен быть максимально коротким и прямым; для предотвращения скопления газа следует использовать эксцентрические редукционные фитинги, чтобы не образовывались газовые или жидкостные карманы. Акцент на контроле качества материалов. После доставки материалов для трубопроводов их необходимо сначала проверить, чтобы убедиться в их количестве и качестве. В случае нехватки материалов необходимо немедленно связаться с соответствующим производителем для урегулирования ситуации. Материалы, которые не соответствуют стандартам качества, следует отправить в соответствующие органы на повторную проверку, чтобы избежать задержек в работе и необходимости переработки из-за недостатка или некачественных материалов. Все материалы для металлических труб подвергаются испытаниям на водонепроницаемость и герметичность, а клапаны — проверкам на водяном давлении и выборочной настройке в зависимости от уровня безопасности. Рациональность проектирования технологических трубопроводов. Проектирование трубопроводов играет важную роль на химических заводах. Содержание такого проектирования практически не меняется. Помимо вышеупомянутых аспектов, необходимо также знать соответствующие стандарты и основные принципы, хорошо разбираться в технологических чертежах, чтобы соответствовать требованиям производственного процесса. Классификация материалов и классов трубопроводов. В нефтехимических установках из-за значительных различий в давлении и температуре между высокодавленными и низкодавленными системами при соединении этих систем необходимо разделять их на участки в соответствии с классом трубопроводов, предназначенных для работы под низким давлением. При отсутствии особых обстоятельств границы разделения определяются в соответствии с требованиями P&ID. В случае наличия особых обстоятельств необходимо внести соответствующие изменения с учетом местных условий, чтобы правильно определить точки и линии разделения. Разложение по уровням обычно делится на следующие 3 случая: во-первых, уровни давления одинаковы, но материалы различаются, как показано на рисунке 1. Во-вторых, материал одинаковый, но классы давления различаются, как показано на рисунке 2. В-третьих, уровень давления и материал также различаются, см. рисунок 3. Как видно из рисунка 1, в обычных случаях для фланцев и прокладок используется материал низкого качества, а для болтов и клапанов — материал высокого качества ； Как видно из рисунка 2, для фланцев, прокладок, болтов и клапанов необходимо использовать материалы, устойчивые к высокому давлению ； Как видно из рисунка 3, для фланцев и прокладок используется материал класса высокого давления a, тогда как для болтов и клапанов применяется материал класса высокого давления b. Проектирование трубопроводов между колоннами и резервуарами в процессе установки оборудования. В нефтехимической промышленности при проектировании трубопроводов между колоннами и резервуарами необходимо учитывать принципы их работы, а также особые требования, связанные с характером процесса. В основном это делится на расположение трубопроводов между колонной для дистилляции и резервуаром для обратного потока, а также на расположение трубопроводов между колонной для дистилляции и колонной для стимулирования. Расположение трубопроводов между колонной для дистилляции и резервуаром для обратного потока. Когда давление на вершине колонны контролируется с помощью теплового байпаса, необходимо учитывать возможность появления кратких участков трубопроводов без изгибов. Регулирующий клапан следует размещать над резервуаром для обратного потока, как показано на рисунке 4. Расположение трубопроводов между колонной для дистилляции и колонной для стимулирования. Как правило, в колонне для дистилляции должны быть установлены регулирующие клапаны; эти клапаны следует размещать рядом с колонной для стимулирования, чтобы обеспечить достаточную высоту жидкостного столба перед клапанами, как показано на рисунке 5. В зависимости от условий проектируются трубопроводы для двухфазного потока пара и жидкости. При проектировании таких трубопроводов регулирующие клапаны должны располагаться как можно ближе к резервуарам, в которых находится рабочая среда, чтобы снизить давление в трубопроводе и предотвратить его вибрацию. Кроме того, трубопроводы нельзя прокладывать произвольно; необходимо провести соответствующую проектировку с учетом конкретных условий, как показано на рисунке 6. Рациональность расположения трубопроводов и клапанов. Расположение трубопроводов и клапанов следует анализировать с учетом двух аспектов: местоположения точек отбора проб и расположения линий для промывки паром. Во-первых, местоположение точек отбора проб. Необходимо соблюдать требования к проектированию соответствующих технологических процедур: устройство должно располагаться на главном трубопроводе, а также перед ответвлениями. Не следует проводить отбор проб в труднодоступных местах или в нижней части горизонтальных трубопроводов. Необходимо обеспечить, чтобы собранные пробы были репрезентативными. Во-вторых, установка трубопроводов для промывки паром. Эта труба является довольно распространенной в химических установках. Ее основная функция — выявление и определение мест утечек. К различным технологическим трубопроводам необходимо подключать трубы для промывки паром. Преимущество такого способа монтажа заключается в том, что при утечке в одной из труб можно просто закрыть соответствующий клапан, что не повлияет на нормальную работу остальных трубопроводов и общей системы подачи пара. Рациональность проектирования трубопроводов оборудования для охлаждения. В процессе проектирования технологических трубопроводов нефтехимических установок рациональное расположение трубопроводов оборудования для охлаждения сильно отличается от подходов, применяемых при проектировании других видов технологического оборудования. Здесь существует множество сложных технологических факторов. Поэтому при эксплуатации, техническом обслуживании, а также при учете тепловых нагрузок на трубопроводы необходимо тщательно проверять все эти факторы. (1) О обратном теплообмене. В системах холодного обмена теплом вода проходит по трубам, расположенным в нижней части устройства, а выходит – в верхней. Это делается для того, чтобы при возникновении неисправностей в теплообменнике оставалось определенное количество воды, и она не вытекала полностью. (2) О чистом расстоянии между установками. В процессе теплообмена в устройствах для холодного обмена теплом, с целью удобства их контроля, между трубопроводами и фланцами клапанов на входе и выходе из теплообменника, а также между фланцами крышки корпуса устройства, обычно оставляется определенное расстояние. Как правило, для удобства демонтажа это расстояние составляет примерно 310 мм. (3) О тепловых напряжениях. При рациональном расположении оборудования для теплообмена точки крепления теплообменника обычно размещаются в концах корпуса. Также необходимо учитывать влияние деформаций, возникающих из-за теплового расширения теплообменника, на трубопроводы, соединенные с его выходами. Рациональность проектирования трубопроводов в оборудовании для холодного обмена. Проектирование кронштейнов тесно связано с проектированием самых трубопроводов. Если проектирование кронштейнов выполнено неправильно, это может привести к повреждению трубопроводов в процессе их эксплуатации, а также к повреждению самого оборудования. (1) Снижение относительного смещения между трубопроводом и кронштейнами. Как показано на рисунке 7, в паровых трубопроводах рядом с основными трубами обычно имеются дренажные трубки. Если считать точку A опорой на поверхности, то из-за возможного расширения вертикальных участков труб это может препятствовать движению пружины вниз, что в свою очередь может привести к повреждению оборудования. Следовательно, учитывая такие проблемы, правильным способом проектирования будет тот, который показан на рисунке 8: к основному трубопроводу крепятся опоры, расположенные на земле; при этом эти опоры поднимаются и опускаются вместе с основным трубопроводом. Таким образом снижается относительное смещение трубопровода и опор. (2) При разумном расположении кронштейнов также можно сократить количество отходов. Поскольку у пружинных кронштейнов со временем теряется их эластичность, при проектировании кронштейнов необходимо максимально сокращать использование пружинных элементов. (3) Прокладка трубопроводов. Для трубопроводов, пролегающих вдоль башни, обычно устанавливается только один несущий кронштейн; кроме того, между этим кронштейном и вершиной башни должна быть линия сварки. Если нагрузка на один несущий кронштейн становится слишком великой, можно установить ещё один кронштейн. Этот кронштейн должен иметь пружинную конструкцию, а также каждый определенный расстояние должны устанавливаться направляющие кронштейны. Если разница температур между линией обратного потока и стенкой колонны велика, то размер возникающего изгиба также будет велик. Первая опора на горизонтальном участке трубопровода должна быть установлена вертикально; можно использовать пружинные опоры. Если длина L велика и имеется достаточный размер относительного изгиба, можно также использовать направляющие крепления. Рациональность проектирования трубопроводов оборудования для холодного обмена. Проектирование трубопроводов насосов в основном включает проектирование эксцентрической части входа в насос, проектирование прямого участка трубопровода у входа в насос, а также изучение гибкости трубопровода. (1) Проектирование эксцентрической трубы входа насоса. Рациональный проект эксцентрического переходника на входе насоса необходим для обеспечения его нормальной работы. При изменении эксцентриситета переходника газ перестает скапливаться в месте изменения диаметра, что в свою очередь приводит к кавитации. Поэтому при установке насоса необходимо использовать метод установки с выравниванием верхней части, а также устанавливать клапан для сброса жидкости в самой нижней точке. Это позволит избежать явления кавитации. (2) Проектирование прямого участка трубопровода у входа в насос. При проектировании входного трубопровода насоса обычно учитывают два фактора: во-первых, вход насоса расположен с одной стороны, поэтому кронштейны для входного трубопровода должны быть регулируемыми, а сам трубопровод и клапаны — размещаться с боковой передней стороны насоса ； Во-вторых, в трубопроводах, ведущих к насосу, необходимо избегать образования воздушных засоров, поэтому при проектировании следует учитывать этот момент. (3) Гибкость трубопровода. Поскольку насос является вращающимся механизмом, под действием сил, возникающих в трубопроводах, может происходить смещение положения выходного отверстия насоса. Учитывая эту проблему, при проектировании трубопроводов необходимо обеспечить, чтобы нагрузка на выходное отверстие насоса оставалась в допустимых пределах; особое внимание следует уделить тепловой компенсации. Заключение. Проектирование технологических трубопроводов в нефтехимических установках представляет собой сложную инженерную задачу. Для её решения необходимо, чтобы специалисты обладали профессиональными знаниями, а также имели способность к творческому подходу. Только так можно разрабатывать разумные схемы трубопроводов с учетом конкретных условий, что позволяет обеспечить безопасность трубопроводов в нефтехимической промышленности и, в конечном итоге, нормальную работу химического оборудования.