工程设计中优化设备布置的注意事项

孙 航

(中海油石化工程有限公司 设计管理部，山东 济南 250101)

PSA提纯，是指将上游工艺气中的CO、H2通过变压吸附技术进行提纯，经加压后用于后续工艺合成。根据工艺流程，本项目主要由以下几个部分组成：一套TSA装置，一套PSA-H2装置，二套9塔PSA-CO装置(产出CO产品气)，一套8塔PSA-CO回收装置。工艺流程大致如下：从上游来的原料气中含有饱和水，首先采用变温吸附(TSA-H2O)将原料气中的水脱除，再利用变压吸附提纯氢气(PSA-H2)得到H2产品气，PSA-H2的解吸气压缩后通过变压吸附提纯CO(PSA-CO-1/2)得到CO产品气。PSA-CO-1/2的吸附尾气汇总后进入PSA-CO-3，回收其中的CO。回收的富CO气体返回至PSA-CO-1/2原料气压缩机入口。

图1 形成设备布置图

经过项目组评审优化，形成设备布置图如图1，现就该过程中需要注意的事项做一下总结。

1 设备布置概述

根据与总体院协商确认，所有出入界区管线均通过装置西侧并入总体院主管。按照工艺流程顺序，PSA-CO-1/2，PSA-CO-3所需泵布置在装置中间位置，因为该项目地处寒冷地区，所以设置泵房；泵房南侧从西往东依次为TSA脱水，PSA-H2，缓冲罐区，泵房北侧从西往东依次为PSA-CO-1，PSA-CO-2，PSA-CO-3区，各装置所需换热器均就近布置于附近内管廊下。

考虑到进出吸附塔管线均有程控阀，为充分利用空间，在吸附塔附近设置双层操作平台，标高分别为EL4.500，EL7.500。按照石油化工企业设计防火规范(GB 50160-2008)5.2.26要求，“平台的相邻安全疏散通道之间的距离不应大于50 m”，所以该装置每个平台均设有4个逃生爬梯。

2 统筹优化各专业条件

一个合理的设备布置，要求管道专业不仅考虑自己专业的条件，还需要统筹各专业条件并综合布置。在这个过程中，负责设备布置的管道专业处于装置负责人的角色，需要汇总各个专业在该装置内的条件并进行优化。

通过与电气及自控专业沟通确认，泵房北侧，泵房，泵房南侧均有用电设备及仪表设备，所以从外管廊分别通过三股桥架进入界区；内管廊上的电气、自控桥架布置于最上层，并且为防止电气电缆对自控信号的干扰，需要两种桥架之间间隔300 mm。

泵房内桥架规划如图2，电气桥架规划在真空泵电机侧，以方便电缆的铺设。考虑到照明灯的映射，照明灯下端尽量不要布置有桥架及管道，如果实在无法避开，下侧管线标高尽量低一些。

图2 泵房内桥架规划

因该装置内管线管径较大，规划内管廊最下层高度时，因管廊下布置有换热器，应考虑到换热器的高度，与换热器管口相连管线的顶标高等因素；确定内管廊的宽度时，要考虑到装置所需的仪表桥架以及电力桥架的宽度，还有进出装置的管道的数量以及管道之间的距离。依据《化工管路设计手册》中的要求，新管廊在规划时还需考虑20%的预留空间(1)，其荷载也需要考虑到这些。

因PSA-H2，PSA-CO-1，PSA-CO-2，PSA-CO-3吸附塔顶端有人孔，需要设置操作平台，从操作方便及节约成本考虑，该项目设置为设备联合平台，如图3所示。

图3 设备联合平台

3 某些关键设备布置时的注意事项

3.1 换热器的布置

换热器在布置时需要确认换热器封头形式，如固定封头形式，生产过程中不需要抽芯检修，则可不需要考虑预留抽芯空间；而U型套管式则必须预留足够的抽芯空间，以方便后期抽芯检修。

换热器鞍座基础提出时，需要考虑到基础的大小是否会影响到鞍座附近管口，否则可能出现图4示例的失误；基础的高度确认时，需要考虑换热器下端管口的配管情况，尤其是大管径管道，很容易造成管道没有足够空间弯上来的情况，因此必须保证管线或者排液阀的最低处高出地面或者平台至少150 mm(2)。

图4 失误示例

3.2 泵的布置

泵宜露天布置,如项目所在地温度较低或者风沙较大，则需考虑布置在泵房内。

泵数量较多时宜成排布置，布置时需将泵端基础或者泵端出入口中心线对齐；并且电机端的确定要考虑到电气电缆的布置是否方便。

需要注意泵的形式，如为往复泵，需要考虑到预留足够的检修空间；

泵的基础高度距离地面至少100 mm。确定泵的基础高度时，需要考虑到泵的入口管线上是否安装有过滤器，如有，应注意后期为了清洗需要拆装过滤器，空间必须预留好。

在管廊下方或者外侧布置泵，确定泵区通道的净宽和净高时，要综合考虑平时操作、检修以及消防等方面的要求；泵的前端，考虑到操作空间，至少要有1 m的宽度。

3.3 塔和立式容器的布置

1)塔与换热器、泵等关联设备布置时，宜按照工艺流程的顺序，就近布置。

2)规划塔和立式容器时，宜将相连管道布置在靠近管廊的一侧，将检修通道布置在设备的另一侧。设备的人孔及填料孔等需在检修通道侧。

3)塔及立式容器布置在管廊侧时，要按照以下要求确定与管廊之间的距离：

A、如有泵布置在塔与管廊之间，要考虑到泵的配管空间及日常操作等因素；

B、塔及立式容器与管廊之间无泵等设备时，管廊立柱中心线与设备外壁应该有不小于3 m的间距。

塔与其他立式设备之间距离的确定，要考虑到检修平台、配管空间、其他小型设备等因素的要求。两塔之间的净距不宜小于2.5 m。

4 结语

在工程设计过程中，设备布置的优化是极其重要的一个步骤。一个合理的设备布置，才能保证建成后的装置能够符合工艺流程的要求，符合安全生产规范、防火规范及环保规范等的要求，最大限度的提高经济效益(3)。

在实际的工程设计中，每一个项目都有自己的特点，设计过程中切记不能完全生搬硬套；但是设计的基本原则是一样的，都要符合工艺流程的要求，遵循标准规范和相关安监部门的强制要求；在此基础上借鉴一些类似的、成熟的工程经验，以优化我们的设备布置(4)。这些都利于我们提高自己的工程设计水平，使设计更加完美，更好的服务社会。