化工裝置工藝設(shè)計(jì)的常見原則問題淺析

司慧涵 劉明月 梁海仙

（1.濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250001；2.齊魯制藥有限公司，山東 濟(jì)南 250001）

化工裝置工藝設(shè)計(jì)的常見原則問題淺析

司慧涵1劉明月1梁海仙2

（1.濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250001；2.齊魯制藥有限公司，山東 濟(jì)南 250001）

化工廠的建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)是最先開始的工作。本文對(duì)化工裝置工藝設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的原則問題進(jìn)行了梳理概括，包括設(shè)備布置、管道布置、管道設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的確定、管徑選擇、管道材料選擇等，對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)人員有一定的參考價(jià)值。

化工工藝設(shè)計(jì)；設(shè)備布置；管道布置；管道設(shè)計(jì)與選材

1 概述

化工生產(chǎn)過程中涉及到的原料和產(chǎn)品大多屬于易燃易爆或者有毒毒害介質(zhì)，設(shè)計(jì)成品的質(zhì)量對(duì)安全生產(chǎn)有著不可忽視的影響。化工工藝設(shè)計(jì)人員會(huì)經(jīng)常遇到一些基本問題，例如設(shè)備布置、管道布置、管道設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力、管道材質(zhì)的選擇，下面就針對(duì)這些常見問題分別闡述。

2 設(shè)備布置的原則

2.1 滿足工藝設(shè)計(jì)的要求：一般按照生產(chǎn)流程順序和同類設(shè)備設(shè)備適當(dāng)集中布置，并滿足生產(chǎn)過程中的位差要求。

2.2 按照功能進(jìn)行分區(qū)布置：輔助設(shè)施和主裝置，一般是輔助設(shè)施布置在主裝置的最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)向，且位于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域之外。

2.3 滿足裝置操作、檢修和施工的要求：設(shè)置操作平臺(tái)和檢修通道，經(jīng)常上下的梯子應(yīng)盡量使用斜梯，為操作管理提供方便。

2.4 滿足外觀的要求，外觀整齊可減少操作工的誤操作：全廠的容器或貯罐，在大致滿足物流的要求下，通常以設(shè)備直徑的大小分組排列；泵群要排列整齊，一般使泵出口管取齊，方便操作，也可采用泵頭一段的基礎(chǔ)取齊，便于設(shè)置排污溝。

2.5 設(shè)備布置盡量露天化、流程化、集中化、定型化：盡量節(jié)省土地，減少建筑物，利于通風(fēng)防爆和消防。

3 管道布置的原則

3.1 首先要滿足工藝管道及儀表流程圖（PID）的要求，并盡量架空布置。

3.2 管道之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，管道之間任何突出的部位之間的凈距大于等于25mm。

3.3 氣體或者蒸汽管道的支管一般從主管的上方接入。

3.4 管道不應(yīng)布置在吊裝孔內(nèi)，也不應(yīng)布置在設(shè)備法蘭的拆卸區(qū)。

3.5 沿地面或者低支架敷設(shè)的管道，不應(yīng)環(huán)繞工藝裝置四周布置，并且不能穿越或者跨越與其無關(guān)的裝置單元或建筑物。

3.6 在配管時(shí)同時(shí)考慮支吊架的設(shè)置，利用管道的自然補(bǔ)償滿足柔性的要求。

3.7 固體物料管道的彎管的彎曲半徑不應(yīng)小于管道公稱直徑的6倍，過清掃球的管道的彎管的彎曲半徑不應(yīng)小于管道公稱直徑的5倍。

3.8 裝置的氣體排放管應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

4 管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則

4.1 與設(shè)備連接的管道，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于等于相應(yīng)連接設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。

4.2 管道設(shè)計(jì)壓力大于等于最大工作壓力。

4.3 裝有安全泄放裝置的管道，設(shè)計(jì)壓力大于等于安全裝置的泄放壓力。

4.4 壓縮機(jī)排出管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于等于壓縮機(jī)本身的排出壓力。

4.5 離心泵出口管道的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于等于泵的關(guān)閉壓力。

4.6 輸送低沸點(diǎn)流體的管道，設(shè)計(jì)壓力一般按照50℃時(shí)流體的飽和蒸汽壓，對(duì)于有隔熱措施的管道，也可適當(dāng)降低，但不應(yīng)小于流體可能達(dá)到的最高溫度下的飽和蒸汽壓。

4.7 真空管道按外壓條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，裝有安全控制裝置的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)取1.25倍的最大壓差或0.1MPa的較小值；對(duì)于沒有安全控制裝置的真空管道，設(shè)計(jì)壓力取0.1MPa。

4.8 對(duì)于不方便確定設(shè)計(jì)壓力的管道，一般取工作壓力的1.1倍或者工作壓力加上0.1MPa兩者的較大值。

5 管道設(shè)計(jì)溫度的確定

管道設(shè)計(jì)溫度一般按流體的正常操作溫度加上一定裕量作為設(shè)計(jì)溫度。

5.1 流體正常操作溫度>300℃時(shí)，裕量不小于15℃。

5.2 流體正常操作溫度≤ 300℃時(shí)，裕量不小于30℃。

5.3 流體溫度低于0℃時(shí)，設(shè)計(jì)溫度等于流體的最低溫度。

5.4 環(huán)境溫度高于介質(zhì)最高工作溫度的管道，其設(shè)計(jì)溫度一般取環(huán)境溫度。對(duì)于接近材料允許使用溫度時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體的操作情況慎重選擇，以免造成浪費(fèi)或降低安全性。

6管徑的選擇

管徑和一次投資費(fèi)用、安裝費(fèi)用、操作費(fèi)用等密切相關(guān)，一般是根據(jù)流體的性質(zhì)，參照相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，先預(yù)設(shè)流體的經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，而后反過來核算系統(tǒng)的壓降是否符合要求，從而確定最終的管徑。

7 管道材料的選擇

管道材料選擇通常根據(jù)流體的特性（易燃性、毒性、腐蝕性等）和操作條件（溫度、壓力等），按照適用和經(jīng)濟(jì)的原則來考慮。對(duì)于化工裝置內(nèi)的壓力管道，輸送的流體通常是易燃易爆或者有毒有害的，高溫高壓惡劣的操作條件，一般使用流體輸送用鋼管，嚴(yán)禁使用結(jié)構(gòu)用鋼管。

管道材料選擇的注意事項(xiàng)：

7.1 GC1級(jí)壓力管道應(yīng)使用無縫鋼管，一般選用 GB 6479或者GB 5310標(biāo)準(zhǔn)的管道，當(dāng)使用GB/T 8163標(biāo)準(zhǔn)的鋼管時(shí)，每根管道都應(yīng)進(jìn)行超聲波檢測(cè)。

7.2 鑄鐵、碳素結(jié)構(gòu)鋼不得用于GC1級(jí)壓力管道。

7.3 碳素鋼、碳錳鋼和錳礬鋼的最高工作溫度不高于425℃。

7.4 金屬材料應(yīng)避免材料—腐蝕組合環(huán)境。

[1]化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]中國石油化工集團(tuán)公司.石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

[3]催克清，張禮敬，陶剛.化工安全設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[4]HG/T 20570-95，工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京：1996.

[5]張德姜，趙勇.石油化工工藝管道設(shè)計(jì)與安裝[M].北京：中國石化出版社，2001.

[6]賀安良.關(guān)于推進(jìn)化工管道設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)步的幾點(diǎn)意見[J].化工設(shè)備與管道，2000（01）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.079