化工管道布置设计.ppt
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1、第七章 化工管道布置设计Chart7 Pipeline arrangement design,7.1 管道设计基础,7.2 管道布置设计概述,7.3 管道布置,7.4 管道布置图,7.1 管道设计基础,7.1.1 管道设计基本知识,一、管道的分类与等级,1. 管道的分类(1) 按设计压力分为四级:,(2) 按管道输送介质的温度、闪点、爆炸下限、毒性及设计压力分为三级。,按此方法分级的管道施工应按石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范(SHJ3501-1997)的规定进行。,公称直径(DN)一般为整数,表示管子、管件等管道器材元件的名义内直径,单位mm。与组成件真实尺寸接近,但不相等。工
2、程上,管材习惯上采用管子外径壁厚,单位mm。 管件采用公称直径 DN 表示。,2. 管道及管件的公称压力及公称直径,公称压力(PN) 一般表示管道及管件在规定温度下的最大许用压力,单位为MPa。,3. 管道等级,设计中,根据管道材质、压力和直径三个参数分级。,管道材质代号: A铸铁及硅铸铁 B碳素钢 C普通低合金钢 D合金钢E不锈耐酸钢 F有色金属 G非金属 H衬里管,管道压力等级代号: 00.6MPa 11.0MPa 21.6MPa 32.5MPa 44.0MPa66.4MPa 710.0MPa,1. 管材的分类,二、管材选择,(1) 按用途分,流体输送和传热用途分为流体输送用、长输(输送油
3、、气等)管道用、锅炉用和换热器用等。结构用途分为普通结构用、高强度结构用和机械结构用。特殊用途分为例如钻井用、高压气体容器用等。,(2) 按材质分类 见下表。,2. 金属管材的选用,(1) 高温用钢管(350)在高温下具有较高强度的钢材。,碳素钢使用上限为450,超过时用沸腾钢和 A1镇静钢。不锈钢的高温强度高,特别是18-12Mo,18-8-Ti和18-8-Nb等合金钢的强度更为优越。,(2) 耐热用钢管材料具有耐氧化性、耐气体腐蚀性,具高温强度、不发生高温脆化和热冲击强度高的材料。常用耐热钢一般有:1Cr5Mo,12Cr2Mo,Cr13SiAl,Cr17Al4Si,Cr22Ni4N,Cr2
4、2Ni20,Cr20M n9Ni2Si2N(101),ZGCrl5Ni35和 4Cr14Ni14W2Mo等。,(3) 低温用钢管材料低温管道有低温冷脆和造成管系断裂的危险;常压低温管道应采用镇静钢;-20使用碳素钢和低合金钢管,进行退火,并在相应温度下进行最低冲击试验。,(4) 耐腐蚀金属材料不锈钢适用范围有限,必须了解不锈钢对环境的耐腐蚀性能。对于硝酸,18-8系钢具有良好的耐蚀性,但含 Mo的18-8Mo系钢对氧化性酸的耐蚀性较差。对于盐酸,不锈钢仅能用于稀盐酸。研究表明:Cr是 Fe耐盐酸性有害元素,Cr系合金钢耐酸性非常差,但加入改善耐盐酸性的元素Ni、Cu、Mo、W和Co等材料的合金
5、,如蒙乃尔(M one1)和hastelloy钢等则有良好的耐盐酸性能。,硫酸不锈钢在很窄的浓度范围和温度范围内具有耐腐蚀性。增加Ni含量或添加 Si、Mo、Cu等元素可改善其耐硫酸性能。醋酸室温下,Cr-Ni系不锈钢可耐所有浓度醋酸的腐蚀,但在高温、高浓度时呈现活性。Ni-Cr系的 18Cr-8Ni,18Cr-8Ni-Ti和 18Cr-8Ni-Nb可耐50,99m%的醋酸,可是沸腾的纯醋酸对其则有显著腐蚀。添加Mo和 Si对耐醋酸性有改善。稀碱液一般不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。,3. 非金属管材的选用,(1) 聚氯乙烯管(PVC管)性能:有优异的耐腐蚀性、机械加工和力学性能;适用温度范围:1
6、560,60时软化。适用压力范围:轻型管0.6M Pa;重型管1.0M Pa;也可用于真空度小于 9.87104Pa的管道。不宜于输送可燃、剧毒和含有固体的流体。,(2) 聚乙烯管(PE管) 乙烯管对硫酸、低浓度盐酸、碱类、大多数无机盐类及饮料食品类液体都耐腐蚀。不耐浓硝酸(其质量分数为 50%70% )、氯气等物质的腐蚀。,(3) 玻璃钢管(FRP管)玻璃钢管有W 型、R 型、F型和 H 型 4种。,(4) 聚丙烯/玻璃钢复合管(PP/FRP复合管) 适用于化工、石油、化纤、农药、化肥、轻工食品、染料、制药、电子和机械等工业领域,可取代不锈钢管和其他有色金属管材和制品。,(5) 衬里管在光管
7、的内或外粘敷不同的材料,基体为碳素钢衬里目的防腐蚀、电绝缘和减少流体阻力,还可防止金属离子混入和铁污染发生。,橡胶衬里管:钢塑复合管:钢的机械性能+塑料的耐腐蚀性能 国内生产的复合管有:钢/聚氯乙烯、钢/聚乙烯、钢/聚丙烯、钢/聚四氟乙烯。涂塑钢管:基体为钢管,聚乙烯、聚丙烯或环氧树脂为涂料。,7.1.2 管路计算,1. 流速限制流体在管道中的流动存在着流速的限制牢记。介质流速过高管道冲蚀、磨损、振动和噪声等现象,各类流体都有其特殊而明确的流速限制。设计实践经验表明:不同管径和介质,都有既满足工艺操作条件,操作费用又少的速度范围。,常用管道流速见教材P322附录3 附表3-1。,2. 流动型态
8、雷诺数判据,雷诺数流体质点的湍动程度,根据Re分为层流和湍流;Re,湍动程度越大,内摩擦也越大,流体阻力也愈大。,管件和阀件的局部阻力系数值见教材P323附录3 附表3-2。,7.2 管道布置设计,一、化工车间管道布置设计的任务(1) 确定车间中各设备管口方位和与之相连接管段的接口位置。(2) 确定管道的安装连接和铺设、支承方式。(3) 确定各管段(管道、管件、阀门及控制仪表)在空间的位置。(4) 画出管道布置图,表示车间中所有管道在平面、立面的空间位置,作为安装依据。(5) 编制管道综合材料表,包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。,二、管道敷设种类,管道敷设方式可以分为地上架空敷
9、设和地下敷设两类。,1. 架空敷设架空敷设类型:,(1) 管道成排集中布置在管廊、管架或管墩上。适用于:连接距离较远的设备之间的管道、进出装置的工艺管道以及公用工程管道。,管廊:规模大,联系设备多,有多种平面形状及分支,宽度可达 10m以上,下方可布置泵和其他设备,上方布置空气冷却器。管架:规模较小和较少使用。管墩:混凝土构架或混凝土和钢的混合构架,或是枕式混凝土墩。敷设高度低,管道下方不通行。,(2) 管道敷设在支吊架上 支吊架常生根于建筑物、构筑物、设备外壁和设备平台上。(3) 特殊管道的布置 有色金属、玻璃、搪瓷和塑料等管道强度低,脆性高,支承特殊考虑可布置在型钢构成的槽架上,必要时可加
10、软质材料、衬垫等。,2. 地下敷设分直接埋地敷设和管沟敷设,(1) 埋地敷设优点:利用地下空间,一般不需支承。缺点:管道易腐蚀,检修困难,低点排液不便,有物质凝固时处理困难。适用于:不能采用架空装置时考虑。输送常温、不易凝固、不含固体、不易自聚、无腐蚀性或腐蚀性轻微的介质。,(2) 管沟敷设地下式、半地下式优点:检修方便,可同时敷设有隔热层、温度高、输送易凝介质或有腐蚀性介质管道。缺点:费用高,占地面积大,需设排水点。,三、车间管道布置设计基本要求(1) 符合生产工艺流程,满足生产要求;(2) 便于操作管理,并保证安全生产;(3) 便于管道的安装和维护;(4) 要求整齐美观,尽量节约材料和投资
11、。,化工车间管道布置除了符合上述要求外,还应考虑下列问题:,1. 物料因素(1) 输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性物料的管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处,这些管道应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置,放空管应引至指定地点或高过屋面2m以上。(2) 有腐蚀性物料管道,不得铺设在通道上空和并列管线上方或内侧。,(3) 管道铺设时应有一定坡度,方向沿物流方向。(4) 真空管线应尽量短,减少弯头和阀门,以减小阻力,提高真空度。,2. 考虑施工、操作及维修(1) 管道应尽量集中布置在公用管架上,平行直走,少拐弯,少交叉,不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装维修,并列管道的阀门应尽量错
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- 化工 管道 布置 设计
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