管道设计及管道布置.docx

管道布置设计
1设计依据
《压力管道安全技术检测规程》 TSG-D001-2009
《化工装置设备布置设计规定》 HG/T 20546-2009
《输气管道工程设计规范》 GB 50251-2003
《输油管道工程设计规范》 GB 50253-2003
《石油化工企业管道布置设计通则》 SH 3012-2000
《石油化工配管工程设计图例》 SH 3052-2004
《石油化工企业非埋地管道抗震设计通则》 SH 3039-2003
《防止静电事故通用导则》 GB 12158-2006
2管道直径的计算
管道直径采用以下计算式：

式中：d—管道内径，mm；
V—流体流量，m3 /h;
u—平均流速，m/s;
流速常用范围为液体0.5-2.0m/s ；气体8—15m/s，水蒸汽40-60 m/s。
3 管道分级
在石油化工装置中，不同操作参数和输送介质性质的的管道差别很大，其重要程度和危险性也不同，为更好的保证管道在运行过程中的可靠性和安全性，对重要程度不同的管道提出不同的设计、制造和施工要求。所以对管道分级是必要的。
按《石油化工管道器材选用通则》（SH3059-2001）把管道分成5级
管道级别
范围
SHA
1毒性程度为极度危害介质管道 （笨管道除外） 2毒性程度为高度危害介质的丙烯睛，光气，二硫化碳和氟化氢介质管道 3设计压力大于或等于10-0MPa输送有毒，可燃介质管道
SHB
1毒性程度为极度危害介质的笨管道2毒性程度为高度危害介质管道 9丙烯睛 光气 二硫化碳和氟化氢管道除外）3甲类、一类可燃气体和甲A类液化烃
SHC
其他气体液体输送管道
在本项目中大多是SHB压力管道。

3设计条件的确定
3.1设计压力
石油化工管道及其组成件设计压力应不低于操作过程中有由内压与温度组合的最苛刻条件下的压力。
1、 所有与设备或者压力容器连接的管道，其设计压力应不低于设备或容器的设计压力，并满足一下要求：
（1）设置安全泄压装置的管道，其设计压力应不低于安全泄放压力与液柱静压力之和。
（2）没有设置安全泄压装置时，其设计压力不应低于压力源可能达到的最高压力和静液柱压力之和。
2、 无安全泄压装置的离心泵出口管道设计压力，应取以下两项较大值
（1） 离心泵正常吸入压力加泵的出具偶额定压差的1.2倍。
（2） 离心泵的最大吸入压力加泵的出口压差
3、 真空管道压力取0.098MPa。
3.2 设计温度
化工管道及其组成件的设计温度不应低于操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻的条件要求。
不同管道的设计温度由以下要求确定:
1、 无隔热层管道的设计温度
（1） SHA级的管道组成件，应当取介质温度为设计温度，如取其他温度作为设计温度时必须通过计算并通过实验核实。
（2） 其余级别的管道及其组成件的设计温度，当介质的温度小于65度时取介质温度，当介质温度大于或等于65度时按下列原则选取：
A、 管子、对焊管件、承插焊或对焊阀门及其他壁厚与管道相近的组成件设计温度不一般高小于95%介质温度。
B、 法兰、垫片及带法兰的阀门管件应不低于90%介质温度。
C、 螺栓、螺母等紧固件应不低于80%介质温度。
2、 带外隔热层得管道应根据温度条件对管材的作用后果的严重性取介质的最高最低工作温度作为设计温度。
3、 带村里或内隔热层得管道，其基体材料设计温度应经产热计算或实测确定。
4、 带夹套会伴热的管道当工艺温度高于伴热介质时，取工艺介质温度为设计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，取伴热介质温度减10度和工艺介质温度较高者
5、 对于安全泄压管道应取排放时可能出现的最高温度或最低温度作为设计温度。
6、 要求吹扫的管道应根据具体条件确定。
4管道布置设计
4.1管路设计一般原则
（1） 管道应成列平行敷设，尽量定直线、少拐弯(除自然补偿或方便安装、检修、操作需要之外) ，少交叉以减少管架的数量，节省管架材料，便于施工。
（2） 设备间的管道连接，应尽可能地短而直，尤其用合金钢的管道和工艺要求压降较小的管道。
（3） 当管道改变标高或走向时，应避免管道形成积聚气体的“气袋”或液体的“口袋”和盲肠。如不可避免时应于高点设放空阀，低点设放净阀。
（4） 输送有毒或有腐蚀性介质的管道，不得在人行通道上设置阀件、伸缩器、法兰等，以免法兰渗漏时介质落入人身上而发生工伤事故。
（5） 易燃、易爆介质的管道，不得敷设在生活间、楼梯间和走廊等处。
（6） 管道布置不应挡门、窗，应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在有吊车的情况下，管道布置不应妨害吊车工作。
（7）气体或蒸汽管道应从主管上部引出支管，以减少冷凝液的携带；管线要有坡度、以免管内或设备内积液。
（8） 由于管法兰处易泄露，生产管道除与设备接口和法兰阀门、特殊管件连接处采用法兰连接外，其他均应采用对焊连接。
（9） 不保温、不保冷的常温管道除有坡度要求外，一般不设管托。
4.2管道敷设的原则及要求
（1） 因地下敷设难以检查和维修，所以管道应尽可能地用架空敷设。
（2） 管道应成排地集中敷设在管廊、管架或管墩上。管廊的宽度主要由管廊上管道的数量和管径的大小确定，并考虑一定的预留宽度，一般留有20%—25%的余量，同时要考虑管廊下设备和通道以及管廊上空冷器等设备的影响。管廊的宽度一般不大于9m。
（3）全厂性管架或管墩上应留有10%～30%的空位，并考虑其荷重，装置中管架应留用10%的空位，并考虑其荷重。
（4）某些特殊管道，如有色金属、玻璃、搪瓷、塑料等管道，由于其低的强度和高的脆性，因此在支撑上要给与特别的考虑。例如将其敷设在以钢组合成的槽架上，必要时应加以软质材料存垫。
（5） 管道敷设的坡度不应小于0.002，管道的高、低位点应设置放气放水装置。
4.3管道布置应考虑的因素
1．物料因素
有腐蚀性物料的管道，应布置在平行管道的下方或外侧。易燃、易爆、有毒和有腐蚀性物料的管道不应敷设在生活区、楼梯和走廊处，并配置安全阀、防暴膜、阻火器、水封等。防水、防暴装置、放空管应引至室外指定地方或高出屋面2m以上。
冷热管道尽量分开布置。不得已时，热管在上，冷管在下。其保温层外表面的间距，上下并行时一般不小于0.5m。交叉排列时，不应小于0.25m，保温材料及保温层的厚度根据规范规定。
管道敷设应有坡度，坡度方向一般均沿着物料流动方向，但也有与物料流动方向相反的。坡度一般为1/100～5/1000。输送黏度大的物料管，坡度要求大些，可至1/100。含固体结晶的物料管道坡度可至5/100左右。埋地管道及敷设在地沟中的管道，在停止生产时，其积存物料不考虑放尽，可不考虑敷设坡度。
有关物料管道的坡度列于表中。
表4-1物料管道坡度
物料
坡度
物料
坡度
蒸汽
5/1000
蒸汽冷凝水
3/1000
清水
3/1000
冷冻水
3/1000
生产废水
1/1000
压缩空气，氮气
4/1000
真空
3/1000

管路布置，除满足正常生产要求外，还应符合开、停工和处理事故的要求。开停工时，由于有关部分有开，有停，应当设置旁路管道，还应设置开工装料，停工时排料及不合格产品的再加工管道，管路应能适应操作变化，避免繁琐，防止浪费。
在蒸汽主管和长距离管线的适当地点应分别设置带疏水器的放水口及膨胀器。为了安全起见，尽量不要把高压蒸汽直接引入低压蒸气系统。如有必要，应装减压阀并在低压系统上装安全阀。
污水应排放至专门系统，并考虑综合利用。根据污水的具体情况，可分别用合流式（即工业污水、雨水和便溺水全部由一个管网排出）或分流式（即工业污水和便溺水由一个管网排出，雨水和工业清水则由另一个管网排出）。有毒的污水须经处理后，方可排放。
真空管线应尽量缩短，避免过多的曲折，使阻力小，达到更大的真空度。还应避免用截止阀，因其阻力大，影响系统的真空度。
2． 施工、操作及维修
支管多的管道应布置在并行管的外侧。引支管时，气体管从上方引出，液体管从下方引出。管道应集中架空布置，尽量走直线，少拐弯，不要挡门窗和妨碍设备、阀门、管件等的维修；不应妨碍吊车作业；在行走过道地面2.2m的空间也不应安装管道。
管道应避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。集气系统的布置应使得蒸汽能方便地向最高点排放。
如有可能管道应沿墙安装，管与墙间距离以能容纳管件、阀门及方便维修为原则。
3． 安全生产
阀门要布置在便于操作的部位。操作频繁的阀门应按操作顺序排列。容易开错且会引起重大事故的阀门，相互间距要拉开，并涂刷不同颜色。
地下管道通过道路或有负荷地区，应加保护措施。
管道与阀门的重量，不要考虑支撑在设备上（尤其是制设备、非金属材料设备、硅铁泵等）。
4． 其他因素
距离较近的两设备间，管道一般不应直连，因垫片不宜配准，故难以紧密连接。设备之一未与建筑物固定或有波形伸缩者例外，建议采用45。斜接或90。弯接。
管道通过楼板、屋顶或墙时，应安装一个直径大的管套，管套应高出楼板，平台表面50mm。
管道布置中应顾及电缆、照明、仪表、暖风等其他管道，应全面考虑，各就各位。
5单元设备的管道布置
5.1． 泵的管道布置
（1） 泵体不宜承受进出口管道和阀门的重量，故进泵前和出泵后的管道必须设置支持装置，尽可能做到泵移走时不设临时支架。
（2） 吸入管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。
（3） 吸入管道的直径不应小于泵的吸入口。当泵的吸入口为水平方向时，应配置偏心异径管，采用的泵的吸入口为垂直方向，可配置同心异径管。
（4） 为防止泵停时物料倒冲，泵的排出管上应设止回阀。止回阀应设在切断阀之前，停车后将切断阀关闭，以免止回阀的阀板长期受压损坏。
5.2． 换热器的管道布置
（1） 管壳式换热器工艺管道布置应注意冷热物流的流向，一般被加热介质（冷流）应由下而上，被冷凝或被冷却介质（热流）应由上而下。管道距地面或平台的净空大于等于100mm。
（2） 配管应不妨碍设备的检修；不影响设备的抽芯（管束或内管）；不妨碍设备的法兰和阀门自身法兰的拆卸或安装。
（3） 并联换热器的管道应对称布置，使流量分配均匀。
（4） 再沸器的降液管和升汽管在热胀许用应力范围内，应尽可能短而直，减少弯头数量，以减少压降。
5.3． 塔的管道布置
（1） 进料、出料、回流等管口方位应遵循管路最短原则，主要由塔的结构及冷凝器、回流罐、再沸器等设备的位置决定。
（2） 塔顶气体管道应从塔顶引出在塔的侧面垂直向下布置。
（3） 沿塔铺设管道时，管道支架应设在管道热应力最小处附近位置上，当塔径较小而塔较高时，塔体一般置于钢架结构中，这时塔的管道就不傍塔设置，而置于钢架的外侧为宜。
（4） 为避免操作人员在泄漏物料时躲不及而造成事故，塔底管道的法兰和阀门不应装置在狭小的裙座内。回流罐往往要在开工前先装入物料，因此要考虑安装相应的装料管道。
（5） 为使阀门关闭后无积液，上述这些管道上的阀门应直接与塔体开口相接，塔体侧面管道一般有回流、进料、侧线抽出、汽提蒸汽、再沸器入口和返回管道等，进（出）料管道在同一角度有两个以上的进（出）料开口时，不应采用刚性连接，而应采用柔性连接。
5.4． 压缩机的管道布置
（1） 压缩机的进出口管道布置，在满足热补偿和压缩机管嘴容许压力的条件下，应尽量减少弯头数量，以减少压降。
（2） 进出口均应设置切断阀，出口管道上设置止回阀，以防止压缩机切换或事故停机时物流倒回机体内。
（3） 压缩机应尽量靠近上游设备，使压缩机入口管道短而直；入口管道应从总管顶部接出，并设置人孔或可拆卸短节；当吸入介质为饱和气体时，入口管道应保温或伴热。
5.5． 立式容器的管道布置
（1） 容器底部排出管道沿墙铺设离墙距离应小些，可节省占地面积，设备间距要求大些，以便操作人员切换阀门与检修。
（2） 排出管在设备前引出。设备间距离及设备离墙距离均可以小些，排出管通过阀门后一般应立即引至地下，使管道走地沟或楼面下。
（3） 排出管在设备底中心引入，适用于设备底部离地面较高，有足够距离可以安装和操作阀门，这样铺设高度短，占地面积小，布置紧凑。
（4） 卧式槽的进、出料口位置应分别在两端，一般进料在顶部、出料在底部，进入容器的管道铺设在设备前部。
5.6、管廊管道布置
敷设在管廊上的管道种类有：公用管道、公用工程管道、仪表管道及电缆。
（1） 一般设备的平面布置都是在管廊的两侧按工艺流程顺序布置的，因而与管廊左侧设备联系的管道布置在管廊的左侧而与右侧设备联系的管道布置在管廊的右侧。管廊的中部宜布置公用工程管道。
（2） 大直径输送液体的重管道应布置在靠近管架柱子的位置或布置在管架柱子的上方，以使管架的梁承受较小的弯矩。小直径的轻管道，宜布置在管架的中央部位。
（3） 对于双层管廊，气体管道、热的管道宜布置在上层，液体、冷物流、及其他有腐蚀介质的管道宜布置在下层。因此公用工程管道中的蒸汽、压缩空气、瓦斯及其他工艺气体管道布置在上层，其余的公用工程管道的布置可视情况而定。
（4） 在支管根部设有切断阀的蒸汽、热载体油等公用工程管道，其位置应便于设置阀门操作平台。
（5） 低温冷冻管道，液化石油气管道和其他应避免受热的管道不宜布置在热管道上方或紧靠不保温的热管道。
（6） 个别大直径管道进入管廊改变标高有困难时可以平拐进入，此时该管道应布置在管廊的边缘。
（7） 管廊在进出装置处通常集中有较多的阀门，应设置操作平台，平台宜位于管道的上方。必要时沿管廊走向也应设操作检修通道。
（8） 沿管廊两侧柱子的外侧，通常布置调节阀组、伴热蒸汽分配站、凝结水收集站及取样冷却器、过滤器等小型设备。
（9） 在布置管廊的管道时，要同仪表专业协商为仪表槽架留好位置。当装置内的电缆槽架架空敷设时，也要同电气专业协商并为电缆槽架留好位置。
5.7、其他管道布置
（1） 管道最高点设置放气阀，最低点设置放净阀，排放管道阀门靠近主管设备放空排气阀门最好应与设备本体直接链接。
（2） 排放易燃易爆的气体管道上应设置阻火器，室外容器的排气管道上的阻火器应放置在排气管接口（与设备相接的口）500mm处，室内容器的排气必须接出屋顶，阻火器放在屋面上或靠近屋面，阻火器至排放口之间的距离不宜超过1m。
（3） 管路上设置取样点时，应选择便于操作、取出样品有代表性、真实性的位置。
6管道支吊架的选用
定型管架包括十大类：管托、管卡；管吊；型钢吊架；柱架；墙架；平管支架；弯管支架；立管支架；大管支承的管架；弹簧托、弹簧吊和弹簧吊架。
管道支吊架的选用原则，一般有以下几点：
（1） 在选用管道支吊架时，应按照支撑点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、是否保温或保冷、管道的材质等条件选用合适的支吊架。
（2） 为便于工厂成批生产，加快建设速度，设计时应尽可能选用标准管卡、管托和管吊。
（3） 焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊省钢材，且制作简单，施工方便。应尽量采用焊接型的管托和管吊。
（4） 防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击荷载，一般设置导向管托，以保证管道只沿着轴向位移。
（5） 当架空铺设的管道热涨量超过100mm时，应选用加长管托，以免管托滑到管架梁下。