化工装置工艺设计的常见原则问题浅析

化工装置工艺设计的常见原则问题浅析

吕娜

天津泰研科技发展有限公司天津300110

摘要：化工生产过程中涉及到的原料和产品大多属于易燃易爆或者有毒毒害介质，设计成品的质量对安全生产有着不可忽视的影响。化工工艺设计人员会经常遇到一些基本问题，例如设备布置、管道布置、管道设计温度和设计压力、管道材质的选择。?化工厂的建设过程中，设计是最先开始的工作。

关键词：化工工艺设计；设备布置；管道布置；管道设计与选材?

1设备布置的原则?

1.1满足工艺设计的要求：一般按照生产流程顺序和同类设备设备适当集中布置，并满足生产过程中的位差要求。?

1.2按照功能进行分区布置：辅助设施和主装置，一般是辅助设施布置在主装置的最小频率风向的下风向，且位于爆炸危险区域之外。?

1.3满足装置操作、检修和施工的要求：设置操作平台和检修通道，经常上下的梯子应尽量使用斜梯，为操作管理提供方便。?

1.4满足外观的要求，外观整齐可减少操作工的误操作：全厂的容器或贮罐，在大致满足物流的要求下，通常以设备直径的大小分组排列；泵群要排列整齐，一般使泵出口管取齐，方便操作，也可采用泵头一段的基础取齐，便于设置排污沟。?

1.5设备布置尽量露天化、流程化、集中化、定型化：尽量节省土地，减少建筑物，利于通风防爆和消防。?

2管道布置的原则?

2.1首先要满足工艺管道及仪表流程图（PID）的要求，并尽量架空布置。?

2.2管道之间应保持适当的距离，管道之间任何突出的部位之间的净距大于等于25mm。?

2.3气体或者蒸汽管道的支管一般从主管的上方接入。?

2.4管道不应布置在吊装孔内，也不应布置在设备法兰的拆卸区。?

2.5沿地面或者低支架敷设的管道，不应环绕工艺装置四周布置，并且不能穿越或者跨越与其无关的装置单元或建筑物。?

2.6在配管时同时考虑支吊架的设置，利用管道的自然补偿满足柔性的要求。?

2.7固体物料管道的弯管的弯曲半径不应小于管道公称直径的6倍，过清扫球的管道的弯管的弯曲半径不应小于管道公称直径的5倍。?

2.8装置的气体排放管应符合相关规定。?

3管道设计压力的确定原则?

3.1与设备连接的管道，其设计压力应大于等于相应连接设备的设计压力。?

3.2管道设计压力大于等于最大工作压力。?

3.3装有安全泄放装置的管道，设计压力大于等于安全装置的泄放压力。?

3.4压缩机排出管道的设计压力应大于等于压缩机本身的排出压力。?

3.5离心泵出口管道的设计压力应大于等于泵的关闭压力。?

3.6输送低沸点流体的管道，设计压力一般按照50℃时流体的饱和蒸汽压，对于有隔热措施的管道，也可适当降低，但不应小于流体可能达到的最高温度下的饱和蒸汽压。?

3.7真空管道按外压条件进行设计，装有安全控制装置的设计压力应取1.25倍的最大压差或0.1MPa的较小值；对于没有安全控制装置的真空管道，设计压力取0.1MPa。?

3.8对于不方便确定设计压力的管道，一般取工作压力的1.1倍或者工作压力加上0.1MPa两者的较大值。?

4管道设计温度的确定?

管道设计温度一般按流体的正常操作温度加上一定裕量作为设计温度。?

4.1流体正常操作温度>300℃时，裕量不小于15℃。?

4.2流体正常操作温度≤300℃时，裕量不小于30℃。?

4.3流体温度低于0℃时，设计温度等于流体的最低温度。?

4.4环境温度高于介质最高工作温度的管道，其设计温度一般取环境温度。对于接近材料允许使用温度时，应结合具体的操作情况慎重选择，以免造成浪费或降低安全性。?

5管径的选择?

管径和一次投资费用、安装费用、操作费用等密切相关，一般是根据流体的性质，参照相关设计手册，先预设流体的经济流速来确定管径，而后反过来核算系统的压降是否符合要求，从而确定最终的管径。?

6管道材料的选择?

管道材料选择通常根据流体的特性（易燃性、毒性、腐蚀性等）和操作条件（温度、压力等），按照适用和经济的原则来考虑。对于化工装置内的压力管道，输送的流体通常是易燃易爆或者有毒有害的，高温高压恶劣的操作条件，一般使用流体输送用钢管，严禁使用结构用钢管。?

管道材料选择的注意事项：?

6.1GC1级压力管道应使用无缝钢管，一般选用GB6479或者GB5310标准的管道，当使用GB/T8163标准的钢管时，每根管道都应进行超声波检测。?

6.2铸铁、碳素结构钢不得用于GC1级压力管道。?

6.3碳素钢、碳锰钢和锰矾钢的最高工作温度不高于425℃。?

6.4金属材料应避免材料―腐蚀组合环境。

7.蒸汽支管的设计

蒸汽主管的顶部设置的有蒸汽支管，一般设置的有切断阀在蒸汽支管上，为了避免存液，切断阀应该设置在水平管道上，靠近主管。有些蒸汽管道的用汽要求比较严格，所以不能在这种蒸汽管道上接出蒸汽支管，另外支管也不能从蒸汽管道的π形补偿器上接出。如果支管接在π形补偿器两端的主管上，支管应该不会受到蒸汽主管位移的影响。在热膨胀的时候，蒸汽主管会产生支管接出点的位移，支管不会承受的压力过大或者位移的过多。在通常的情况下，支管接在蒸汽主管上的时候，使用的是二阀组，但是为了使泄露的情况可以随时被发现，二阀组不能用在从蒸汽支管或者蒸汽主管上引出接至其他工艺管道上，而是应该设置三阀组。根据不同的情况，疏水的设置，比如排液阀或者疏水阀等，应该设置在蒸汽支管的低点在官道上设置疏水设施的时候，应该根据管廊上的不同的等级压力。

8蒸汽凝液管道的设计

一般在管廊上同层布置蒸汽管道和蒸汽凝液管道，为了防止水锤，可以在蒸汽凝液管道上设置π形补偿器。这种π行补偿器要设置成水平的方向，或者立管设计为倾斜段。

凝液从压力不同的蒸汽疏水阀出来，应该接在各自的回收总管上。当支管的公称直径不小于50mm的时候，可以直接接在蒸汽凝液回收总管的顶部。印版选用法兰连接作为疏水阀设置在蒸汽凝液的回收系统，不应该有袋形在疏水阀入口的管道上。如果疏水阀低于蒸汽凝液回收总管，还应该设置止回阀在疏水阀的后面。在设置止回阀的时候，应该设置在水平管道上，靠近蒸汽凝液主管。止回阀也应该选用法兰连接，这样可以方便蒸汽管道吹扫拆卸止回阀。

9蒸汽管道设计时应该注意的要点

9.1合理选择管径

在选择管径时，要根据蒸汽的需求量。当管径太大的时候，就会增多投资，加大热损失，同时也会增加冷凝水。当管径太小的时候，就会造成蒸汽使用点的压力，蒸汽流量不足，最后使水锤和冲蚀的现象发生。因此在选择管径的时候，不能过大或者过小。

9.2应力的要求

在布置管道的时候，一定要符合应力的要求，严格的进行应力的计算。管道上π形补偿器的设置、补偿器固定点的推力以及与设备相连的蒸汽管道的配管等的设置都要满足应力的要求，这样操可以使设计工作的效率得到提高。

9.3避免水锤现象

当高速流动的水丸碰到管道的安装件、设备或者阀门的时候，会产生一定的振动和噪声，这就是所谓的水锤现象。为了避免水锤的现象，要注意疏水系统的设置，另外子啊连接分支管取蒸汽的时候，要在主管道的上方。管道不能使用太多的支管、缩口弯道等。为了使管道局部下沉的现象不发生，设置管道支撑的设置一定要合理。应该水平的安装过滤器的滤网。以上这些细节都应该注意，这样才能够避免水锤的现象，提高化工装置中蒸汽管道设计的质量和效率。

10总结

化工装置中蒸汽管道的设置是有很多严格的要求的，另外还要注意很多细节上的问题，这样才能够保证设计科学合理，提高蒸汽管道的工作效率，时蒸汽管道正常的发挥作用。

参考文献:

[1]化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009.?

[2]中国石油化工集团公司.石油化工企业设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2008.?

[3]催克清，张礼敬，陶刚.化工安全设计[M].北京：化学工业出版社，2004.