化工裝置工藝設計的常見原則問題淺析

司慧涵 劉明月 梁海仙

（1.濟南石油化工設計院，山東 濟南 250001；2.齊魯制藥有限公司，山東 濟南 250001）

化工裝置工藝設計的常見原則問題淺析

司慧涵1劉明月1梁海仙2

（1.濟南石油化工設計院，山東 濟南 250001；2.齊魯制藥有限公司，山東 濟南 250001）

化工廠的建設過程中，設計是最先開始的工作。本文對化工裝置工藝設計中經常遇到的原則問題進行了梳理概括，包括設備布置、管道布置、管道設計壓力和設計溫度的確定、管徑選擇、管道材料選擇等，對化工工藝設計人員有一定的參考價值。

化工工藝設計；設備布置；管道布置；管道設計與選材

1 概述

化工生產過程中涉及到的原料和產品大多屬于易燃易爆或者有毒毒害介質，設計成品的質量對安全生產有著不可忽視的影響。化工工藝設計人員會經常遇到一些基本問題，例如設備布置、管道布置、管道設計溫度和設計壓力、管道材質的選擇，下面就針對這些常見問題分別闡述。

2 設備布置的原則

2.1 滿足工藝設計的要求：一般按照生產流程順序和同類設備設備適當集中布置，并滿足生產過程中的位差要求。

2.2 按照功能進行分區布置：輔助設施和主裝置，一般是輔助設施布置在主裝置的最小頻率風向的下風向，且位于爆炸危險區域之外。

2.3 滿足裝置操作、檢修和施工的要求：設置操作平臺和檢修通道，經常上下的梯子應盡量使用斜梯，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取齊，便于設置排污溝。

2.5 設備布置盡量露天化、流程化、集中化、定型化：盡量節省土地，減少建筑物，利于通風防爆和消防。

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 管道之間應保持適當的距離，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 管道不應布置在吊裝孔內，也不應布置在設備法蘭的拆卸區。

3.5 沿地面或者低支架敷設的管道，不應環繞工藝裝置四周布置，并且不能穿越或者跨越與其無關的裝置單元或建筑物。

3.6 在配管時同時考慮支吊架的設置，利用管道的自然補償滿足柔性的要求。

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小于管道公稱直徑的5倍。

3.8 裝置的氣體排放管應符合相關規定。

4 管道設計壓力的確定原則

4.1 與設備連接的管道，其設計壓力應大于等于相應連接設備的設計壓力。

4.2 管道設計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，設計壓力大于等于安全裝置的泄放壓力。

4.4 壓縮機排出管道的設計壓力應大于等于壓縮機本身的排出壓力。

4.5 離心泵出口管道的設計壓力應大于等于泵的關閉壓力。

4.6 輸送低沸點流體的管道，設計壓力一般按照50℃時流體的飽和蒸汽壓，對于有隔熱措施的管道，也可適當降低，但不應小于流體可能達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行設計，裝有安全控制裝置的設計壓力應取1.25倍的最大壓差或0.1MPa的較小值；對于沒有安全控制裝置的真空管道，設計壓力取0.1MPa。

4.8 對于不方便確定設計壓力的管道，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 管道設計溫度的確定

管道設計溫度一般按流體的正常操作溫度加上一定裕量作為設計溫度。

5.1 流體正常操作溫度>300℃時，裕量不小于15℃。

5.2 流體正常操作溫度≤ 300℃時，裕量不小于30℃。

5.3 流體溫度低于0℃時，設計溫度等于流體的最低溫度。

5.4 環境溫度高于介質最高工作溫度的管道，其設計溫度一般取環境溫度。對于接近材料允許使用溫度時，應結合具體的操作情況慎重選擇，以免造成浪費或降低安全性。

6管徑的選擇

管徑和一次投資費用、安裝費用、操作費用等密切相關，一般是根據流體的性質，參照相關設計手冊，先預設流體的經濟流速來確定管徑，而后反過來核算系統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），按照適用和經濟的原則來考慮。對于化工裝置內的壓力管道，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，嚴禁使用結構用鋼管。

管道材料選擇的注意事項：

7.1 GC1級壓力管道應使用無縫鋼管，一般選用 GB 6479或者GB 5310標準的管道，當使用GB/T 8163標準的鋼管時，每根管道都應進行超聲波檢測。

7.2 鑄鐵、碳素結構鋼不得用于GC1級壓力管道。

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 金屬材料應避免材料—腐蝕組合環境。

[1]化工工藝設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]中國石油化工集團公司.石油化工企業設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

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[4]HG/T 20570-95，工藝系統工程設計技術規定[S].北京：1996.

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

[6]賀安良.關于推進化工管道設計技術進步的幾點意見[J].化工設備與管道，2000（01）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.079