學(xué)習(xí)總結(jié)(1)工藝管道設(shè)計(jì)
節(jié)選自《石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)》
一、一般要求
1.管道進(jìn)出裝置處應(yīng)設(shè)置切斷閥。對(duì)可燃、易爆、有腐蝕性或有毒介質(zhì)的管道,還應(yīng)在切斷閥的裝置側(cè)加設(shè)“8”字形盲板。
2.固定連接在工藝管道或設(shè)備上正常操作時(shí)不使用的公用工程管道(如惰性氣體、空氣、蒸汽、水等介質(zhì)的管道),應(yīng)設(shè)置雙切斷閥加檢查閥(簡(jiǎn)稱管道三閥組),或設(shè)置雙切斷閥加盲板。工藝過程不允許串料的管道,也應(yīng)采取這種措施。
3.在生產(chǎn)過程中,由于火災(zāi)、物料的化學(xué)反應(yīng)、動(dòng)力故障或操作故障等原因,可能使其內(nèi)壓超過設(shè)計(jì)壓力的容器或設(shè)備,必須設(shè)置安全閥,例如:
(1)盛裝液化氣體的容器;
(2)允許最高工作壓力低于壓力來源處壓力的容器,或壓力來源處未設(shè)置安全閥而可能超壓的容器;
(3)由幾個(gè)容器組成一個(gè)壓力系統(tǒng)且中間設(shè)置隔斷閥時(shí),應(yīng)視為幾個(gè)獨(dú)立的壓力容器,需分別設(shè)置安全閥;
(4)塔頂冷凝器超負(fù)荷、回流中斷或冷凝器故障而導(dǎo)致塔超壓時(shí),無論上游有無安全閥,均應(yīng)在塔上或塔頂餾出線上設(shè)置安全閥;
(5)往復(fù)式壓縮機(jī)、電動(dòng)容積式泵的出口;
(6)凝汽式汽輪機(jī)組沸水器前和背壓式汽輪機(jī)組蒸汽出口的管道上應(yīng)設(shè)置安全閥。
4.屬于下列情況之一的容器或設(shè)備不需設(shè)置安全閥:
(1)設(shè)計(jì)壓力不低于壓力來源處壓力,且不因物料化學(xué)反應(yīng)或受熱而使其壓力超高的容器;
(2)由幾個(gè)容器組成一個(gè)壓力系統(tǒng)而中間不設(shè)置隔斷閥時(shí),可按一個(gè)系統(tǒng)考慮,即前面容器設(shè)有安全閥時(shí),后面的容器可不再設(shè)置安全閥;
(3)離心泵出口;
(4)蒸汽往復(fù)泵出口一般可不設(shè)安全閥。但當(dāng)泵的失控壓力可能超過泵體所能承受的壓力,或泵的壓力超高對(duì)下游系統(tǒng)有較大影響時(shí),應(yīng)在泵出口處設(shè)置安全閥。
5.工藝過程中使用對(duì)人體有較大危害的介質(zhì)(如強(qiáng)酸等)應(yīng)采取必要的防護(hù)措施,對(duì)于劇毒物質(zhì)(如氫氟酸等)則應(yīng)有特殊的防護(hù)措施。無論是單一的危險(xiǎn)性物質(zhì),還是在流體中混有一定量危險(xiǎn)物質(zhì)的混合物,其有關(guān)設(shè)備、管道、管件、儀表、閥門、墊片等均應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的特性選用合適的材質(zhì)和類型。
6.工藝過程中排放的氣體如混有強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)(如強(qiáng)酸),應(yīng)先送人單獨(dú)的安全密閉系統(tǒng),經(jīng)處理后,才允許送往全廠油氣放空系統(tǒng)。液相危險(xiǎn)介質(zhì)(如含酸、堿)不得直接排入全廠污水系統(tǒng),應(yīng)予集中處理后才允許排放。
7.裝置內(nèi)放空液體物流(不包括液化氣)不得直接排入全廠放空油氣系統(tǒng),而應(yīng)將其排入有關(guān)儲(chǔ)罐或裝置內(nèi)的大型塔或容器中。設(shè)備內(nèi)殘存的少量可燃液體可集中排入有關(guān)儲(chǔ)罐或污油罐,但不得任意排入邊溝或下水道內(nèi)。高溫物料應(yīng)經(jīng)冷卻后排至有關(guān)儲(chǔ)罐,當(dāng)工藝有要求時(shí),也可直接排至專用緊急放空池或緊急放空塔。
8.放空物流為氣液兩相時(shí),應(yīng)先經(jīng)氣液分離器將氣液分開,氣體排至全廠放空油氣系統(tǒng),液體排至有關(guān)儲(chǔ)罐。
9.除有特殊需要外,不宜選用 DN32、DN65、DN125、DN175的管子和管件。
10.在工藝流程圖上應(yīng)注明工藝過程對(duì)管道安裝設(shè)計(jì)的特殊要求。如重沸器與塔底切線的安裝高度、熱旁路壓控回流罐與塔頂冷凝器的相對(duì)高度、不允許有袋形的管道、自流管道等。
二、最主要工藝設(shè)備的流程設(shè)計(jì)
(一)塔和容器
1.當(dāng)塔頂產(chǎn)品量少,回流罐內(nèi)液位需要較長(zhǎng)時(shí)間才能建立時(shí),為了縮短開工時(shí)間,宜在開工前預(yù)先裝入部分塔頂物料。為此,需考慮設(shè)置相應(yīng)的裝料管道。
2.塔或容器的頂部應(yīng)設(shè)置供開停工吹掃放空用的排氣閥,閥門應(yīng)直接連在塔或容器的開口處。
3.塔或容器的底部應(yīng)設(shè)置供開停工用的排液閥,閥門接管應(yīng)位于塔或容器的最低處。
4.對(duì)于設(shè)有事故放空閥或帶旁路的壓控調(diào)節(jié)閥的塔或容器,其安全閥可不設(shè)置旁通閥。
5.設(shè)有多個(gè)進(jìn)料口的塔或容器的每條進(jìn)料管道上均應(yīng)設(shè)置切斷閥。
6.對(duì)于同一產(chǎn)品有多個(gè)抽出口的塔,塔的各抽出口處均應(yīng)設(shè)置切斷閥。
7.根據(jù)工藝過程要求向塔頂餾出線注入與操作介質(zhì)不同的其他介質(zhì)(如氨、緩蝕劑、水等)時(shí),其接管上應(yīng)設(shè)置止回閥和切斷閥。
(二)管殼式冷換設(shè)備
1.為了提高換熱效率,應(yīng)盡可能采用逆流換熱流程,且熱流應(yīng)自上而下,冷流應(yīng)自下而上。
2.管殼式冷換設(shè)備管殼程流體的選擇,應(yīng)能滿足提高總傳熱系數(shù),合理利用允許壓力降、便利維護(hù)檢修等要求。在一般情況下,高壓流體、有腐蝕性、有毒性或易結(jié)焦(或沉淀物)的流體、含固體物或易結(jié)垢的流體、兩種流體中黏度較小的流體以及普通冷卻水等應(yīng)走管程。要求壓力降較小的流體一般可走殼程。兩種流體的膜傳熱系數(shù)相差很大時(shí),膜傳熱系數(shù)較小者可走殼程,以便于選用螺紋管、翅片管或折流桿等冷換設(shè)備。
3.進(jìn)入并聯(lián)的冷換設(shè)備的流體應(yīng)采用對(duì)稱型式的流程。
4.換熱器冷、熱流進(jìn)出口管道上和冷卻器、冷凝器熱流進(jìn)出口管道上均不宜設(shè)置切斷閥。但需要調(diào)節(jié)溫度或不停工檢修的冷換設(shè)備可設(shè)置旁路和旁路切斷閥,此時(shí),冷熱流進(jìn)出口管道上相應(yīng)設(shè)置切斷閥,且需考慮掃線和放空管道。
5.水冷卻器和水冷凝器的水管道流程可按圖1-1-1設(shè)計(jì),圖中閥門A用于調(diào)節(jié)水量,旁路閥門C用于停工水管防凍,冬季采暖室外計(jì)算溫度高于0℃地區(qū)可不設(shè)旁路,放空口閥門D用于停工放水。
(三)泵
1當(dāng)兩種流體性質(zhì)相近,操作條件相差不大,而又允許少量流體相混時(shí),可合用一臺(tái)備用泵。反之,則不宜合用備用泵。公用備用泵的選用條件應(yīng)按兩者之中較苛刻的條件考慮。
2.泵的進(jìn)出口管道上均應(yīng)設(shè)置切斷閥。泵進(jìn)口管嘴與切斷閥間宜設(shè)置臨時(shí)過濾器。
3.每臺(tái)離心泵(或施渦泵)出口管道上應(yīng)設(shè)置止回閥,泵出口管道為多分支時(shí),宜在泵出口總管上設(shè)置止回閥。離心泵如可能在低于泵的允許最小流量下運(yùn)轉(zhuǎn),應(yīng)設(shè)置循環(huán)線,使一部分介質(zhì)從泵出口返回至泵進(jìn)口端的容器內(nèi),循環(huán)線上應(yīng)設(shè)置限流孔板、截止閥或調(diào)節(jié)閥。
4.輸送易凝介質(zhì)或溫度高于200℃介質(zhì)的離心泵,一般需設(shè)置防凝及暖泵線,以使在停泵時(shí)從出口(一臺(tái)泵操作,一臺(tái)泵停運(yùn))倒流少量介質(zhì),其作用是防止停用泵及其進(jìn)出管道介質(zhì)凍凝或啟動(dòng)泵前暖泵之用,見圖1-1-8,圖中管A為進(jìn)出口防凍凝管道,可與停工清掃線合用;管B為啟動(dòng)暖泵管道,當(dāng)出口管徑小于DN80時(shí),可不設(shè)管B,采用稍稍打開出口閥代替。
5.介質(zhì)在泵進(jìn)口處易于發(fā)生汽化時(shí),可在泵進(jìn)口管道上設(shè)置一根可返回吸入側(cè)上游設(shè)備氣相空間的平衡線,平衡管道上應(yīng)設(shè)置切斷閥,見圖1-1 -9。當(dāng)進(jìn)口管道由于壓力降產(chǎn)生少量氣體時(shí),可通過平衡管返回上游設(shè)備氣相空間,從而減少離心泵的汽蝕現(xiàn)象。
6.輸送液化爛的泵應(yīng)在泵進(jìn)口或出口管道上設(shè)置排入密閉系統(tǒng)的放空管道。
(四)壓縮機(jī)
1.壓縮機(jī)的進(jìn)出口管道上均應(yīng)設(shè)置切斷閥,但自大氣抽吸空氣的往復(fù)式空氣壓縮機(jī)的吸入管道上可不設(shè)切斷閥。
2.壓縮機(jī)出口管道上應(yīng)設(shè)置止回閥。離心式氫氣壓縮機(jī)的出口管道,如壓力等級(jí)大于或等于4MPa,可設(shè)置串聯(lián)的雙止回閥。
3,氫氣壓縮機(jī)進(jìn)出口管道上應(yīng)設(shè)置雙切斷閥,出口管道上應(yīng)設(shè)置安全閥。多級(jí)往復(fù)式氫氣壓縮機(jī)各級(jí)間進(jìn)出口管道上均應(yīng)設(shè)置雙切斷閥。在兩個(gè)切斷閥之間的管段上應(yīng)設(shè)置帶有切斷閥的排向火炬系統(tǒng)的放空管道。
4.壓縮機(jī)吸入氣體中,如經(jīng)常夾帶機(jī)械雜質(zhì),應(yīng)在其進(jìn)口管嘴與切斷閥之間設(shè)置過濾器。
5.往復(fù)式壓縮機(jī)各級(jí)吸入端均應(yīng)設(shè)置氣液分離罐,當(dāng)凝液為可燃或有害物質(zhì)時(shí),凝液應(yīng)排人相應(yīng)的密閉系統(tǒng)。
6.離心式或軸流式壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)置反飛動(dòng)線。空氣壓縮機(jī)的反飛動(dòng)線可接至安全處排入大氣,有毒、有腐蝕性、可燃?xì)怏w壓縮機(jī)的反飛動(dòng)線應(yīng)接至工藝流程中設(shè)置的冷卻器或專門設(shè)置的循環(huán)冷卻器,將壓縮氣體冷卻后返回壓縮機(jī)入口切斷閥上游的管道中。
7.可燃、易爆或有毒介質(zhì)的壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)置帶三閥組盲板的惰性氣體置換管道,三閥組應(yīng)盡量靠近管道成“8”字型的連接點(diǎn)處,置換氣應(yīng)排人火炬系統(tǒng)或其他相應(yīng)系統(tǒng)。
(五)蒸汽及凝結(jié)水系統(tǒng)
1.為了避免蒸汽帶水,蒸汽進(jìn)入裝置處及蒸汽總管的末端需設(shè)置分水設(shè)施。
2.汽輪機(jī)、蒸汽抽空器等重要設(shè)備所用蒸汽應(yīng)單獨(dú)自總管引出,并在靠近總管處設(shè)置切斷閥,不應(yīng)自分支管上引出,以免因其他用汽量變化時(shí)而影響操作的平穩(wěn)。供非正常操作時(shí)用的蒸汽和滅火蒸汽也應(yīng)盡量單獨(dú)自總管引出,在靠近總管處設(shè)置切斷閥,以減少對(duì)其他用汽點(diǎn)的影響,并不得在滅火蒸汽主管上連接工藝用汽管道。
3.為了保證安全,不宜將高壓蒸汽直接引人低壓系統(tǒng)。如果必須引入,應(yīng)安裝減壓閥,并在低壓蒸汽系統(tǒng)設(shè)置安全閥,防止低壓蒸汽系統(tǒng)超壓發(fā)生危險(xiǎn)。
4.當(dāng)需要多根相同用途的供汽管時(shí)(如伴熱用蒸汽等)宜集中采用蒸汽分配管,便于操作和管理。
5.蒸汽加熱設(shè)備的凝結(jié)水應(yīng)予回收利用,其他用汽點(diǎn)的凝結(jié)水也應(yīng)盡量回收利用。從各點(diǎn)排出的凝結(jié)水一般應(yīng)經(jīng)疏水閥(水量較大的可設(shè)汽水分離罐)排至相應(yīng)的凝結(jié)水系統(tǒng)。
6.不同壓力等級(jí)凝結(jié)水合并回收時(shí),由于疏水閥的出口壓力取決于其后面系統(tǒng)的壓力,與蒸汽人口壓力沒有直接的關(guān)系,因而在一定條件下可合用一個(gè)凝結(jié)水系統(tǒng)。但當(dāng)高壓凝結(jié)水量較大,在排入低壓凝結(jié)水系統(tǒng)以前,一般可先經(jīng)凝結(jié)水?dāng)U容器以降低其壓力,并回收因降壓產(chǎn)生的蒸汽。
(六)冷卻水系統(tǒng)
1.裝置冷卻水系統(tǒng)進(jìn)出裝置處的供水和回水總管上應(yīng)設(shè)置切斷閥。裝置中某部分單開單停時(shí),該部分的供水和回水的主管上應(yīng)設(shè)置切斷閥。
2.冷卻用水一般采用壓力回水方式,以節(jié)約能量。但在某些特殊場(chǎng)合,仍需考慮采用自流回水方式,以避免發(fā)生操作故障(如水錘現(xiàn)象)。
3.為了減少冷卻設(shè)備的水管結(jié)垢和腐蝕,循環(huán)水出冷卻設(shè)備的溫度一般不宜超過45℃。但對(duì)冷卻易凝介質(zhì)時(shí),為了防止介質(zhì)在管壁處凝固而降低傳熱效率,可適當(dāng)?shù)卦龈咂涑隹跍囟取?/span>
(七)加熱爐燃料系統(tǒng)
1.加熱爐燒燃料氣或兼燒燃料油時(shí),每個(gè)燒氣火嘴均應(yīng)設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)明燈,長(zhǎng)明燈使用的燃料氣應(yīng)從調(diào)節(jié)閥上游引出,并應(yīng)設(shè)置阻火器。
2.燃料氣主管上應(yīng)設(shè)置阻火器,但設(shè)有低壓自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)時(shí),可不設(shè)阻火器。
3.進(jìn)裝置的燃料氣應(yīng)設(shè)置分液罐,罐進(jìn)口設(shè)切斷閥。分液罐至火嘴的管道一般用蒸汽伴熱,分液罐底設(shè)加熱蒸汽盤管,分液罐的凝液應(yīng)排至密閉系統(tǒng),分液罐頂應(yīng)設(shè)安全閥。
4.燃料油或燃料氣的流程應(yīng)考慮單爐開停工時(shí)切斷、吹掃和排凝所需的管道和閥門。每臺(tái)加熱爐的燃料支管應(yīng)直接與其主管相連,并在連接處加閥門。
(八)機(jī)泵的輔助管道
1.機(jī)泵冷卻水宜設(shè)置單一總管。泵的冷卻水管道不應(yīng)與其他驅(qū)動(dòng)設(shè)備的冷卻水管道串聯(lián)連接,冷卻水一般用循環(huán)冷水??膳c新鮮水管連接作為備用。
2.壓縮機(jī)的封油和潤(rùn)滑油冷卻器一般用循環(huán)水冷卻,但應(yīng)與新鮮水管連接作為備用,并設(shè)置切斷閥和止回閥。
3.每臺(tái)機(jī)泵冷卻水進(jìn)出口管道上均應(yīng)設(shè)置切斷閥(自流排水時(shí),出口可不設(shè)切斷閥和視鏡),并在出口管道上設(shè)視鏡。
4.機(jī)泵的封油和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的流程應(yīng)為兩個(gè)各自獨(dú)立的系統(tǒng)。供油管道上應(yīng)設(shè)置安全閥,安全閥出口管應(yīng)單獨(dú)接至油箱。該系統(tǒng)中各回油支管上應(yīng)設(shè)視鏡,回油管上可不設(shè)切斷閥。
(九)掃線管道流程
掃線管道流程可分為固定式或半固定式兩種,前者為帶三閥組連接在需要吹掃的管道上的固定管道,打開閥門即可通入掃線介質(zhì),一般用于需經(jīng)常吹掃的管道;后者為帶切斷閥和盲板的連接在需要吹掃的管道上的掃線接頭,吹掃時(shí),臨時(shí)接上軟管通入掃線介質(zhì)。
工藝裝置內(nèi)的掃線宜順流程掃向下游設(shè)備或容器內(nèi),進(jìn)出裝置的管道一般掃往工廠罐區(qū)或?qū)S梅趴障到y(tǒng)。
(十)放空
為了處理事故和停工檢修的需要,裝置內(nèi)的工藝介質(zhì)應(yīng)能全部排至裝置外有關(guān)儲(chǔ)罐或放空系統(tǒng)。熱介質(zhì)需經(jīng)冷卻后送往工廠有關(guān)儲(chǔ)罐或直接排至緊急放空系統(tǒng),冷介質(zhì)和液化經(jīng)送往工廠有關(guān)儲(chǔ)罐。不得將液化烴或其他類似介質(zhì)排入下水道,以防其沿下水道流竄各處,引起火災(zāi)或爆炸事故。
可燃?xì)怏w放空時(shí),應(yīng)盡量排入全廠性放空油氣系統(tǒng)(如火炬系統(tǒng)),非可燃?xì)怏w放空有可能攜帶可燃介質(zhì)時(shí),應(yīng)按可燃?xì)怏w放空處理。
放空介質(zhì)為氣液兩相流時(shí),應(yīng)設(shè)置氣液分離器將氣液分開,可燃?xì)怏w排至全廠性放空油氣系統(tǒng),液體排至相應(yīng)的設(shè)備內(nèi)。