学习总结（1）工艺管道设计
节选自《石油化工装置工艺管道安装设计手册》
一、一般要求
1.管道进出装置处应设置切断阀。对可燃、易爆、有腐蚀性或有毒介质的管道，还应在切断阀的装置侧加设“8”字形盲板。
2．固定连接在工艺管道或设备上正常操作时不使用的公用工程管道(如惰性气体、空气、蒸汽、水等介质的管道)，应设置双切断阀加检查阀(简称管道三阀组)，或设置双切断阀加盲板。工艺过程不允许串料的管道,也应采取这种措施。
3.在生产过程中，由于火灾、物料的化学反应、动力故障或操作故障等原因，可能使其内压超过设计压力的容器或设备，必须设置安全阀,例如:
(1)盛装液化气体的容器;
(2）允许最高工作压力低于压力来源处压力的容器，或压力来源处未设置安全阀而可能超压的容器;
(3）由几个容器组成一个压力系统且中间设置隔断阀时，应视为几个独立的压力容器，需分别设置安全阀;
(4）塔顶冷凝器超负荷、回流中断或冷凝器故障而导致塔超压时，无论上游有无安全阀，均应在塔上或塔顶馏出线上设置安全阀;
(5）往复式压缩机、电动容积式泵的出口;
(6）凝汽式汽轮机组沸水器前和背压式汽轮机组蒸汽出口的管道上应设置安全阀。
4.属于下列情况之一的容器或设备不需设置安全阀:
(1）设计压力不低于压力来源处压力，且不因物料化学反应或受热而使其压力超高的容器;
(2)由几个容器组成一个压力系统而中间不设置隔断阀时，可按一个系统考虑，即前面容器设有安全阀时,后面的容器可不再设置安全阀;
(3）离心泵出口;
(4）蒸汽往复泵出口一般可不设安全阀。但当泵的失控压力可能超过泵体所能承受的压力，或泵的压力超高对下游系统有较大影响时，应在泵出口处设置安全阀。
5.工艺过程中使用对人体有较大危害的介质(如强酸等)应采取必要的防护措施，对于剧毒物质(如氢氟酸等)则应有特殊的防护措施。无论是单一的危险性物质，还是在流体中混有一定量危险物质的混合物，其有关设备、管道、管件、仪表、阀门、垫片等均应根据介质的特性选用合适的材质和类型。
6.工艺过程中排放的气体如混有强腐蚀性介质(如强酸),应先送人单独的安全密闭系统，经处理后，才允许送往全厂油气放空系统。液相危险介质(如含酸、碱)不得直接排入全厂污水系统，应予集中处理后才允许排放。
7.装置内放空液体物流(不包括液化气)不得直接排入全厂放空油气系统，而应将其排入有关储罐或装置内的大型塔或容器中。设备内残存的少量可燃液体可集中排入有关储罐或污油罐，但不得任意排入边沟或下水道内。高温物料应经冷却后排至有关储罐，当工艺有要求时，也可直接排至专用紧急放空池或紧急放空塔。
8.放空物流为气液两相时，应先经气液分离器将气液分开，气体排至全厂放空油气系统，液体排至有关储罐。
9.除有特殊需要外，不宜选用 DN32、DN65、DN125、DN175的管子和管件。
10.在工艺流程图上应注明工艺过程对管道安装设计的特殊要求。如重沸器与塔底切线的安装高度、热旁路压控回流罐与塔顶冷凝器的相对高度、不允许有袋形的管道、自流管道等。
二、最主要工艺设备的流程设计
（一）塔和容器
1.当塔顶产品量少，回流罐内液位需要较长时间才能建立时，为了缩短开工时间，宜在开工前预先装入部分塔顶物料。为此,需考虑设置相应的装料管道。
2.塔或容器的顶部应设置供开停工吹扫放空用的排气阀，阀门应直接连在塔或容器的开口处。
3.塔或容器的底部应设置供开停工用的排液阀，阀门接管应位于塔或容器的最低处。
4.对于设有事故放空阀或带旁路的压控调节阀的塔或容器，其安全阀可不设置旁通阀。
5.设有多个进料口的塔或容器的每条进料管道上均应设置切断阀。
6.对于同一产品有多个抽出口的塔，塔的各抽出口处均应设置切断阀。
7.根据工艺过程要求向塔顶馏出线注入与操作介质不同的其他介质(如氨、缓蚀剂、水等)时,其接管上应设置止回阀和切断阀。
(二)管壳式冷换设备
1.为了提高换热效率，应尽可能采用逆流换热流程，且热流应自上而下，冷流应自下而上。
2．管壳式冷换设备管壳程流体的选择，应能满足提高总传热系数，合理利用允许压力降、便利维护检修等要求。在一般情况下，高压流体、有腐蚀性、有毒性或易结焦(或沉淀物)的流体、含固体物或易结垢的流体、两种流体中黏度较小的流体以及普通冷却水等应走管程。要求压力降较小的流体一般可走壳程。两种流体的膜传热系数相差很大时，膜传热系数较小者可走壳程，以便于选用螺纹管、翅片管或折流杆等冷换设备。
3．进入并联的冷换设备的流体应采用对称型式的流程。
4.换热器冷、热流进出口管道上和冷却器、冷凝器热流进出口管道上均不宜设置切断阀。但需要调节温度或不停工检修的冷换设备可设置旁路和旁路切断阀，此时，冷热流进出口管道上相应设置切断阀,且需考虑扫线和放空管道。
5.水冷却器和水冷凝器的水管道流程可按图1-1-1设计，图中阀门A用于调节水量，旁路阀门C用于停工水管防冻，冬季采暖室外计算温度高于0℃地区可不设旁路，放空口阀门D用于停工放水。
(三)泵
1当两种流体性质相近,操作条件相差不大，而又允许少量流体相混时，可合用一台备用泵。反之，则不宜合用备用泵。公用备用泵的选用条件应按两者之中较苛刻的条件考虑。
2.泵的进出口管道上均应设置切断阀。泵进口管嘴与切断阀间宜设置临时过滤器。
3.每台离心泵(或施涡泵)出口管道上应设置止回阀，泵出口管道为多分支时，宜在泵出口总管上设置止回阀。离心泵如可能在低于泵的允许最小流量下运转,应设置循环线，使一部分介质从泵出口返回至泵进口端的容器内,循环线上应设置限流孔板、截止阀或调节阀。
4.输送易凝介质或温度高于200℃介质的离心泵，一般需设置防凝及暖泵线，以使在停泵时从出口(一台泵操作，一台泵停运)倒流少量介质，其作用是防止停用泵及其进出管道介质冻凝或启动泵前暖泵之用，见图1-1-8，图中管A为进出口防冻凝管道，可与停工清扫线合用;管B为启动暖泵管道，当出口管径小于DN80时，可不设管B，采用稍稍打开出口阀代替。
5.介质在泵进口处易于发生汽化时，可在泵进口管道上设置一根可返回吸入侧上游设备气相空间的平衡线，平衡管道上应设置切断阀，见图1-1 -9。当进口管道由于压力降产生少量气体时，可通过平衡管返回上游设备气相空间,从而减少离心泵的汽蚀现象。
6.输送液化烂的泵应在泵进口或出口管道上设置排入密闭系统的放空管道。
(四)压缩机
1.压缩机的进出口管道上均应设置切断阀，但自大气抽吸空气的往复式空气压缩机的吸入管道上可不设切断阀。
2.压缩机出口管道上应设置止回阀。离心式氢气压缩机的出口管道，如压力等级大于或等于4MPa，可设置串联的双止回阀。
3，氢气压缩机进出口管道上应设置双切断阀，出口管道上应设置安全阀。多级往复式氢气压缩机各级间进出口管道上均应设置双切断阀。在两个切断阀之间的管段上应设置带有切断阀的排向火炬系统的放空管道。
4.压缩机吸入气体中，如经常夹带机械杂质，应在其进口管嘴与切断阀之间设置过滤器。
5.往复式压缩机各级吸入端均应设置气液分离罐，当凝液为可燃或有害物质时，凝液应排人相应的密闭系统。
6.离心式或轴流式压缩机应设置反飞动线。空气压缩机的反飞动线可接至安全处排入大气，有毒、有腐蚀性、可燃气体压缩机的反飞动线应接至工艺流程中设置的冷却器或专门设置的循环冷却器，将压缩气体冷却后返回压缩机入口切断阀上游的管道中。
7.可燃、易爆或有毒介质的压缩机应设置带三阀组盲板的惰性气体置换管道，三阀组应尽量靠近管道成“8”字型的连接点处，置换气应排人火炬系统或其他相应系统。
(五）蒸汽及凝结水系统
1.为了避免蒸汽带水，蒸汽进入装置处及蒸汽总管的末端需设置分水设施。
2.汽轮机、蒸汽抽空器等重要设备所用蒸汽应单独自总管引出，并在靠近总管处设置切断阀，不应自分支管上引出，以免因其他用汽量变化时而影响操作的平稳。供非正常操作时用的蒸汽和灭火蒸汽也应尽量单独自总管引出，在靠近总管处设置切断阀，以减少对其他用汽点的影响,并不得在灭火蒸汽主管上连接工艺用汽管道。
3.为了保证安全，不宜将高压蒸汽直接引人低压系统。如果必须引入，应安装减压阀,并在低压蒸汽系统设置安全阀，防止低压蒸汽系统超压发生危险。
4.当需要多根相同用途的供汽管时(如伴热用蒸汽等)宜集中采用蒸汽分配管，便于操作和管理。
5.蒸汽加热设备的凝结水应予回收利用，其他用汽点的凝结水也应尽量回收利用。从各点排出的凝结水一般应经疏水阀(水量较大的可设汽水分离罐)排至相应的凝结水系统。
6.不同压力等级凝结水合并回收时，由于疏水阀的出口压力取决于其后面系统的压力,与蒸汽人口压力没有直接的关系，因而在一定条件下可合用一个凝结水系统。但当高压凝结水量较大，在排入低压凝结水系统以前，一般可先经凝结水扩容器以降低其压力，并回收因降压产生的蒸汽。
(六）冷却水系统
1.装置冷却水系统进出装置处的供水和回水总管上应设置切断阀。装置中某部分单开单停时,该部分的供水和回水的主管上应设置切断阀。
2.冷却用水一般采用压力回水方式，以节约能量。但在某些特殊场合，仍需考虑采用自流回水方式，以避免发生操作故障(如水锤现象)。
3.为了减少冷却设备的水管结垢和腐蚀，循环水出冷却设备的温度一般不宜超过45℃。但对冷却易凝介质时，为了防止介质在管壁处凝固而降低传热效率，可适当地增高其出口温度。
(七）加热炉燃料系统
1.加热炉烧燃料气或兼烧燃料油时，每个烧气火嘴均应设置一个长明灯，长明灯使用的燃料气应从调节阀上游引出，并应设置阻火器。
2.燃料气主管上应设置阻火器，但设有低压自动保护系统时，可不设阻火器。
3．进装置的燃料气应设置分液罐，罐进口设切断阀。分液罐至火嘴的管道一般用蒸汽伴热，分液罐底设加热蒸汽盘管，分液罐的凝液应排至密闭系统，分液罐顶应设安全阀。
4.燃料油或燃料气的流程应考虑单炉开停工时切断、吹扫和排凝所需的管道和阀门。每台加热炉的燃料支管应直接与其主管相连，并在连接处加阀门。
(八)机泵的辅助管道
1.机泵冷却水宜设置单一总管。泵的冷却水管道不应与其他驱动设备的冷却水管道串联连接，冷却水一般用循环冷水。可与新鲜水管连接作为备用。
2.压缩机的封油和润滑油冷却器一般用循环水冷却，但应与新鲜水管连接作为备用,并设置切断阀和止回阀。
3.每台机泵冷却水进出口管道上均应设置切断阀(自流排水时，出口可不设切断阀和视镜)，并在出口管道上设视镜。
4.机泵的封油和润滑油系统的流程应为两个各自独立的系统。供油管道上应设置安全阀，安全阀出口管应单独接至油箱。该系统中各回油支管上应设视镜，回油管上可不设切断阀。
(九)扫线管道流程
扫线管道流程可分为固定式或半固定式两种，前者为带三阀组连接在需要吹扫的管道上的固定管道，打开阀门即可通入扫线介质，一般用于需经常吹扫的管道;后者为带切断阀和盲板的连接在需要吹扫的管道上的扫线接头，吹扫时，临时接上软管通入扫线介质。
工艺装置内的扫线宜顺流程扫向下游设备或容器内，进出装置的管道一般扫往工厂罐区或专用放空系统。
(十）放空
为了处理事故和停工检修的需要，装置内的工艺介质应能全部排至装置外有关储罐或放空系统。热介质需经冷却后送往工厂有关储罐或直接排至紧急放空系统，冷介质和液化经送往工厂有关储罐。不得将液化烃或其他类似介质排入下水道，以防其沿下水道流窜各处，引起火灾或爆炸事故。
可燃气体放空时，应尽量排入全厂性放空油气系统(如火炬系统)，非可燃气体放空有可能携带可燃介质时,应按可燃气体放空处理。
放空介质为气液两相流时，应设置气液分离器将气液分开，可燃气体排至全厂性放空油气系统，液体排至相应的设备内。