浅析某空分装置布置及管道设计

浅析某空分装置布置及管道设计

代伟伟

西安陕柴重工核应急装备有限公司710065

摘要：科技的进步，促进工业建设事业得到快速发展。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。本文就某空分装置布置及管道设计展开探讨。

关键词：空分装置；管道配管；注意事项；措施

引言

空气分离装置简称空分装置，利用空气不同组分不同的物理性质，通过冷冻、吸附、膜分离等方法分离氧气氮气，分离、提取、吸收气体。空气分离装置在石油化工、冶金、医药等行业均有着广泛的应用，研究空分装置布置和配管注意事项十分必要。

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。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

（1）满足全厂总体规划的要求;注意装置布置的协调性和统一性,适当考虑装置将来的生产和技术改造的要求。（2）空分装置吸风口如果经常有碳氢化合物或二氧化碳成分进人,会导致分子筛负荷加大,严重时会导致空分装置停车,因此空分装置吸风口与散发碳氢化合物和二氧化碳的装置需保持一定的安全距离并考虑风向。（3）根据气温、降水量、风沙等气候条件和生产过程或某些设备的特殊要求,决定是否采用室内布置;（4）根据装置竖向布置,确定装置地面零点标高与绝对标高的关系。（5）根据地质条件,合理布置重荷载和有振动的设备。（6）满足工艺流程要求,按物流顺序布置设备;做到管道安装经济合理、整齐美观,节省用地和减少能耗,便于施工、操作和维修。（7）在满足生产要求和安全防火、防爆的条件下,应做到节省用地、降低能耗、节约投资、有利于环境保护。（8）空分装置后备系统氧气储罐距离国家铁路不应小于200m。（9）压缩机厂房轨顶标高,需综合压缩机最大检修件起吊高度并结合行车轿箱高度来决定。

3空分装置的布置

空分装置主要由空压机系统、空冷塔、水冷塔、冷箱、分子筛、冰机、液体储槽、公用工程房等组成，各组成区间由管廊连接。空分装置生产类别为乙类，危险介质有氧气、氮气、液氧、液氮、，氧气液氩。属于助燃物质，氮气吸入过量会引起窒息，液氩等低温物质会使人发生冻伤危险。设备布置图设计时需严格遵守相关设计规范。(1)液氧、液氮、液氩储槽要布置在一个区域，设置防护栏。(2)压缩机房内的空压机、氮气压缩机、循环氮压机相隔足够净空，以免结构设计时发生基础膨胀的情况，为了维修方便，各压缩机周围应有不小于2米的操作通道。(3)空气过滤器出口与空压机进口保持中心对齐布置。(4)容易产生较大应力的消音器布置在就近管廊框架上，不可挂在墙上等抗力小的框架上。(5)氧气储罐与有明火操作区域至少保持35米净空，各个储罐之间应满足施工和检修要求。(6)控制室和分析室选择合适的位置就近布置，避开危险区域，远离震动设备及管道。(7)泵集中布置，在满足操作及检修间距要求情况下，使其布置紧凑、美观。(8)根据方便操作，便于安装和维修，经济合理和整齐美观的要求安排设备间距、净空高度，考虑操作通道及梯子平台的设置。

4空分装置和配管在布置时的注意事项

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。

4.2氧气管道

氧气管道布置要注意，如果不设置防爆墙，氧气调节阀前后均应该设置8倍管径铜合金/镍基合金管道，设置了单独防爆墙或者独立阀门室，应该将阀门杆伸出防爆墙方便工作人员操作，同时保护工作人员生命安全。氧气管道弯头、三通都不能直接连接阀门出口，车间入口的阀门出口管道应该设置至少5倍直径，至少1.5m直管段，静电接地，遵循《深度冷冻法生产氧气安全技术规程》要求。

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增压机管道

压缩机换热器循环水管线、油管线以及气管线布置均应该考虑到方便维护拆卸，大长度影响换热器抽芯管段需设置配对法兰，方便拆卸。增压机入口对空气质量要求很高，试车阶段应该注意清理焊渣、焊瘤，保护压缩机叶轮，部分压缩机厂家考虑到这种情况，提供了临时过滤器，也有一些厂家不予提供，需要仔细阅读增压机的出厂技术文件，增设锥型过滤器滤网布置在增压机入口，过滤器后设置配对法兰，方便试车后拆卸。

4.5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。

在空分装置的工程设计中，首先要从宏观角度着眼，包括:装置工艺流程选择、配套机组选型、总图布置及基础设计等;只有在总体工程设计中，基础工作做好、做足了才能为后续的工作提供有力依据，才能使设计工作得以有条不紊的进行，才能使在项目施工过程中变更少、工期快。一是要结合已建成或在建项目中反馈出来的问题，不断的改进完善，二是要结合自己以往工作经验和业界同仁的建设性建议，进行项目设计初期的安全评估和流程优化，以此来规避设计缺陷乃至安装、操作缺陷，最终使得自己的“作品”促于完美化、智能化。

结语

空分装置是为工业生产提供各种气体的重要装置，在各个行业工业生产中均有着广泛应用，分析空分装置布置和管线设计中存在的各种注意事项，对提高空分装置运行效率，控制成本有着重要意义。

参考文献

[1]李广财，李晓.浅议配管设计中的常见问题[J].化工管理，2015(35).

[2]陈伟.浅谈空分装置布置与配管注意事项[J].化工管理，2015(35).

[3]何明志.浅谈国产首套CO-H2分离冷箱设计[J].中国化工装备，2016(03).

[4]王金亮，王昕.浅谈空分冷箱内配管安装控制要点[J].科技信息，2015(09).