烷基化装置中离心式压缩机布置及管道设计

王振书

（中国五环工程有限公司，湖北武汉 430223）

由于离心式压缩机具有排量大、结构紧凑、占地面积小、转速较高、运转可靠、调节性能好、维修方便、输送的气体不与机器润滑系统的油接触等优点，广泛应用于石油化工工业，天然气的加工、输送及其他工业部门，而做好离心式压缩机的平面布置和管道设计对装置的安全平稳运行显得尤为重要[1]。本文以某烷基化装置为例，对离心式压缩机的布置及其管道设计进行分析，旨在为工程设计提供一定的指导和借鉴。

1 概况

本文介绍的是某烷基化装置中离心式压缩机组，分布在装置的压缩机区，此压缩机布置在压缩机厂房内，厂房为半敞开式，厂房为两层，压缩机为垂直剖分型离心式压缩机，压缩机分为两段压缩，为下进下出。压缩机的驱动方式为电机驱动，输送介质为甲类可燃气体。机组主要由离心式压缩机、压缩机入口分液罐、润滑油站、高位油箱、干气密封系统、蓄能器，现场仪表板等组成[2]。

2 平面布置的原则

1）本装置的离心式压缩机组输送的介质为甲类可燃气体，防火间距应满足《石油化工企业设计防火标准》（2018年版）的要求，并应布置在装置全年最小频率风向的下风侧。由于输送的气体介质密度比空气小，所以压缩机厂房的楼板采用格栅板，厂房的顶部采用通风设施，以防止气体集聚。

2）压缩机厂房的大小应能满足机器、设备的安装、检修的需要，考虑到最大件抽芯要求后，应多预留1m 以上的操作空间。

3）本装置的离心式压缩机为下进下出，分两段压缩，厂房采用双层布置，压缩机、干气密封系统和蓄能器布置在上层，润滑油站、辅助设备和管道布置在下层，压缩机的基础高度层应满足制造厂的要求。进出口管道上的调节阀、过滤器和仪表等，考虑到操作检修的需要，可设置局部的平台，平台的高度距上层和地面层的净距不小于2.2m。为满足吊装和设备检修的要求，检修区和吊装孔设置在厂房的二层平台。

4）压缩机厂房的高度应综合考虑压缩机的外形尺寸、高位油箱的安装高度、吊车的类型和高度、吊钩的大小、吊车梁的型号、最小起吊高度等因素。

5）为避免产生共振，压缩机的基础应与厂房的基础分开，也应与附属设备的基础分开，压缩机的基础四周与厂房之间应留有一定的距离，应便于穿管。压缩机的基础上也应按厂家要求预留电机电缆的孔洞。

6）压缩机入口分液罐应靠近压缩机本体布置，但应考虑压缩机进出口管道柔性的要求和管口受力的要求。综合以上因素，本项目将分液罐布置在距离厂房4m 的管廊构架上。

7）润滑油站应靠近压缩机布置且应布置在机组回油的一侧，油站的基础高度应比地坪高，油站撬上的管壳式冷却器应有足够的抽芯空间和场地。

8）高位油箱的安装高度，首先应满足制造厂的要求，高位油箱出口至机组中心线的高差应大于或等于6m，其次，应该考虑是否影响吊车的行走。本项目考虑以上几点，将油箱布置在压缩机厂房的外侧并设置操作平台和直梯。

9）蓄能器的布置应靠近机组进油口一侧，本项目中布置在厂房的二层平台，便于安装、拆卸和检修。

10）现场的仪表板应放置在仪表用点较多的位置，且不应放置在压缩机的前端，以免影响压缩机的检修。

综合考虑以上因素，离心式压缩机及厂房的平面布置和立面的布置如图1和图2所示。

图1 离心式压缩机及厂房平面布置图

图2 离心式压缩机及厂房立面布置图

3 离心式压缩机的管道布置

3.1 离心式压缩机入口管道的设计

（1）压缩机入口管道上应设置分液罐，分液罐后的管道应保温，避免产生凝液，造成液击现象，本装置的输送气体的温度在-2℃左右，所以管道采用保冷的措施。

（2）压缩机入口管道上的过滤器和调节阀，应安装在靠近管口的位置，同时也设置操作平台，便于检修和拆卸。

（3）压缩机入口的管道应尽量短，弯头尽量少，管道应进行详细应力计算，应满足热补偿和机器管口允许受力的要求，管口的受力与力矩应符合制造厂或API Std 617的要求[3]。

3.2 离心式压缩机出口管道的设计

（1）压缩机出口管道的布置尽量采用自然补偿的方式，当受到限制，自然补偿不能满足管口受力要求时，可以考虑设置波纹管补偿器，但不得使用普通型波纹管补偿器。压缩机出口的管道也应进行详细的应力分析。

（2）可燃气体压缩机出口管道的止回阀前应设置安全阀，安全阀的出口管道应高于火炬气系统，且应沿介质45°接入火炬气系统。

（3）可燃气体压缩机反飞动管道应保证有足够的空间安装流量控制装置，反飞动泄放管线应采用密闭的循环方式，设置在合适的位置。

综上所述，离心式压缩机进出口管道、反飞动管道的布置、反飞动泄放管道和出口安全阀泄放管道接到的位置如图3中所示。

图3 离心式压缩机管道布置图

3.3 润滑油管道的设计

（1）润滑油管道、管件、阀门等均应选用奥氏体不锈钢，且所有的管子、管件均应采用对焊型。

（2）高位油箱去机组供油总管的管道应短且直，不宜出现袋型，机组的回油管应坡向油箱，坡度保证在4%～5%且能畅通地流入油箱，回油管路上不应设置阀门[4]。

（3）润滑油管道上应设置可拆卸法兰，便于管道的酸洗和钝化，每段管道的尺寸可根据酸洗设施的大小来确定，管道的长端应小于等于4m，弯头的个数不宜多于2个。

3.4 干气密封系统管道的设计

垂直剖分式离心压缩机的前端不应布置管道或者其他障碍物，如无法避免时，应用法兰连接，以便拆卸，所以干气密封的管线布置于机组的上方，采用法兰连接，中间设置可拆卸法兰。

3.5 其他管道的设计

厂房内公用工程管线的布置，一般设置氮气、非净化风、消防蒸汽、生产给水以及净化风等管线。注意管线的服务半径不宜大于15m，当厂房大时，应设置多组。电机冷却和冷凝器冷却所需的循环水也应从管廊或地下循环水线上引出，寒冷地区循环水还应采取一定的防凝措施。

4 管道支架的选用设计

1）由于装置中压缩机入口管道为保冷管道，在设置支架时应采用节能管托，防止冷量的损失。进口管道的管径为DN800，在选用管托时可选用节能型鞍座，弹簧支架可选用弹簧箱式。

2）进出口管道经详细应力计算后，在有弹簧的位置应合理设置支撑梁，低摩擦副的位置应按照要求设置聚四氟乙烯板。导向支架、止推支架和防震支架应严格按照应力分析的要求来设计。进口管道上典型支架的安装图如图4所示。

图4 a支架安装图

图4 b支架安装图

3）放空管道应设置承重支架和导向支架。

5 结论

1）离心式压缩机及其厂房的布置应整体考虑防火间距、最小频率风向，检修、安装和操作的空间等。厂房的大小应由压缩机及其附属设备的大小，并考虑检修，抽芯，吊装等因素来综合考虑，厂房的高度应由最大起重重量、高位油箱的安装高度、吊车的型号、吊钩的大小、起重件的最小起吊高度等因素确定。

2）离心式压缩机的管道布置，应注意进出口管道的柔性和管口受力的要求。安全阀的泄放管道应满足工艺的要求，出口管道应高于火炬气系统且应沿介质45°接入总管。润滑油管道上的管子、管件和阀门应采用奥氏体不锈钢，管件应采用对焊型，设计时也应考虑管道的酸洗和钝化。

3）管道支架应严格按照详细应力分析的结果来设计，并做好设备和管道的防震。保冷管道还应做好相应的保冷措施。