第三章设计原则

临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第1页共17页第三章设计原则3.1非标设备设计原则本节所包含的非标设备有：压力容器、常压容器、塔设备、换热器、加热炉等。3.1.1设计原则本装置中的非标设备均在国内制造，应遵循国内相关的标准规范进行设计、制造、检验与验收。设备的操作/设计压力、操作/设计温度、工艺尺寸、主要结构尺寸应按工艺专业提供的设备条件图上的要求。在设备的设计方面，将根据本项目的具体情况，力求做到操作可靠、技术先进、经济合理。非标设备的进口缓冲板、出口防涡流挡板、气体出口挡板，应按HG20583-1998《钢制化工容器结构设计规定》中的要求予以设置，塔釜处的就地液位计应设置防冲挡板。设备吊耳按HG/T21574-1994《设备吊耳》选用。对于塔器类设备，应考虑设置内件吊装用的吊柱。本项目中的非标设备均设有0Cr18Ni9的接地板。铭牌座应突出保温层，其材质宜同焊接处壳体材质。为延长设备使用寿命，防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致的厚度削弱减薄而考虑的元件厚度附加量，现具体规定如下：碳素钢（含低合金钢）制设备的腐蚀裕量取3mm；不锈钢制设备的腐蚀裕量为0mm。大型贮罐的腐蚀裕量，可按有关的规定或要求执行。非标设备壳体加工成形后，不包括腐蚀裕量的最小厚度现具体规定如下：碳素钢、低合金钢制设备，不小于3mm；高合金钢制设备，不小于2mm。在保证焊接质量的前提下，焊接接头型式的选择应遵循如下原则：焊缝填充金属尽量少；焊接工作量尽可能少，且操作方便；合理选择结构尺寸，以利于坡口加工及焊透，减少焊接缺陷；有利于施焊防护（即尽量改善劳动条件）；复合临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第2页共17页钢板的坡口应有利于降低过渡层焊缝金属的稀释率，尽量减少复层的焊接量；按等强度原则，焊条或焊丝强度应不低于母材强度；焊缝外形应尽量连续、圆滑，减少应力集中。本装置的介质有甲醇等易燃、易爆、中度危害物质，设计中应对盛有这类介质的反应或储存设备要求进行相应的氨渗漏试验。设备的油漆、包装与运输按JB/T4711-2003标准执行。如属于下列情况的非标设备，考虑采取分段制造、运输，现场组焊、检验。①设备内径≤3800mm，设备长度＞15.9m；②3000mm≤设备内径＜3600mm，设备长度＞20.8m；③设备内径≤3000mm，设备长度＞26m。当设备内径＞3800mm时，则考虑采取分片制造、运输，现场组焊、检验。此外，设备的制造可根据运输条件协商决定。需焊后热处理的设备，其所有预焊件应在制造厂组焊完毕，并在焊后热处理后方能交付使用。3.1.2材料的选择材料的选择是根据该设备的工艺条件及所接触介质的特性和材料的加工性能等因素综合考虑，按有关规定选用相应材料，使其安全、可靠、经济、合理。国内制作的非标设备材料应符合国内相关标准的要求，引进设备的材料应符合ASME/ASTM标准中要求。本项目中非标设备的主要材料为压力容器用碳素钢（Q235-B等）、低合金高强度钢（16MnR、18MnMoNbR等）、中温抗氢钢（15CrMoR等）、不锈钢（0Cr18Ni9）和不锈钢复合板（16MnR＋0Cr18Ni9、18MnMoNbR＋0Cr18Ni9）等。换热器的换热管一般采用φ25×2.5、φ19×2和φ14×2的20#或奥氏体不锈钢钢管。碳素镇静钢板的适用范围规定如下：Q235-B钢板:容器设计压力：P≤1.6MPa；钢板使用温度：0～350℃用于设备壳体时，钢板厚度不大于20mm；不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第3页共17页Q235-C钢板:容器设计压力：P≤2.5MPa；钢板使用温度：0～400℃用于设备壳体时，钢板厚度不大于30mm，采用此种钢板，应考虑市场的供货来源；塔器类设备的裙座材料的选择按受压元件考虑。符合下列条件的碳素钢和低合金钢板，应在正火状态下使用：1）用于壳体厚度大于30mm的20R和16MnR；2）用于其他受压元件（法兰、平盖等）的厚度大于50mm的20R和16MnR（标准件如人孔法兰（盖）等按相关进行）。国内的相关材料标准如下：钢板材料按下列标准：GB3274碳素结构钢和低合金结构钢热扎厚钢板和钢带GB6654压力容器用钢板GB4237不锈钢热扎钢板JB4733压力容器用爆炸不锈钢复合钢板换热管材料按下列标准：GB/T8163输送流体用无缝钢管GB9948石油裂化用无缝钢管GB13296锅炉、热交换器用不锈无缝钢管GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管锻件材料符合下列标准：JB4726压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4728压力容器用不锈钢锻件3.2机泵设计原则3.2.1设计原则在机泵设备的设计、选型方面，根据本项目的具体情况，在总结以往成功装置中的工程经验和消化吸收现行先进技术的基础上，力求做到运行安全可靠。临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第4页共17页本项目所采用的机泵设备将是全新制造的，且应满足以下技术要求的设备。选型原则按技术先进、安全可靠、经济合理、便于操作进行选择。为提高机泵设备的零部件和易损件的互换性，本工程中泵的类型和型号尽可能地减少。机泵设备机组周围1米内声压级不应超过相关环保规定的要求。对于离心泵，当实际输送的介质因含有气体或固体颗粒，并因此对泵的性能影响较大时，将对泵的清水试验性能曲线做出修正。3.2.2驱动透平由于离心式合成气压缩机、空分为单机运行，其驱动透平应执行API612-1995《特殊用途蒸汽汽轮机》标准；对于有备机的机组（如循环水泵），其驱动透平遵循API611-1995《一般用途蒸汽汽轮机》标准即可。驱动透平由主机制造商成套配置，并保证油系统、控制及仪表、联轴器、相关的辅助设备和管道系统等与主机间的合理匹配。3.2.3驱动电机除合成气压缩机、空分内机组以及1台循环水泵的驱动机为汽轮机外，其它机泵设备的驱动机均为电动机。将由机泵设备制造厂配套提供，原则上与机泵设备一起安装在共同底座上。电动机应能满足电气防爆区域分类的要求。选配电动机时，驱动电机功率应至少为机泵设备额定轴功率乘以裕量系数或为泵在使用叶轮时的最大功率。电机铭牌额定功率电动机裕量系数N＜35kW125%35≤N＜110kW115%N≥110kW110%户外工作的电动机防护等级至少为：IP54，绝缘等级为：F级；户内工作的电动机防护等级为：IP44，绝缘等级为：F级；在防爆区域内的电动机防爆等级为：dIIBT4、dIICT4或采用增安型防爆电机；户外工作的电动机要求为户外型；临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第5页共17页电机电压额定值的划定原则：——电机功率在250kW及以上的选用10kV，3Ph，50Hz电压等级，带空间加热器、绕组测温元件、电机轴承测温元件和轴承就地温度计。——250kW以下的电机选用380V，3Ph，50Hz电压等级。3.3工艺系统设计原则3.3.1工艺设计原则（1）贯彻执行国家基本建设的方针政策，使设计做到切合实际、技术先进、经济合理、安全适用。（2）本工程的生产原料多属易燃、易爆物料，设计中特别注意防火防爆，坚决贯彻“安全第一、预防为主”的方针。（3）执行国家环境保护政策、法规，采用先进的清洁生产工艺，降低单耗，减少三废的排放。外排“三废”达到国家和当地环保排放的要求。（4）工程设计认真贯彻化工建设项目“五化”的原则，同时注意与周围建筑风格的协调，创造一个安全、清洁、文明的生产环境。（5）充分依托和利用临涣焦化装置已建设或拟建设的公用工程，辅助设施和生活办公设施，以节省投资，加快建设进度。（6）采用先进的控制技术，并结合国内的生产水平，讲究实效，以改善生产劳动条件，提高产品质量和生产效率。（7）充分考虑能源的合理利用，以降低能耗，提高经济效益。（8）本着技术先进、适用、稳妥可靠，确定最佳方案，根据国内机械设备制造能力、经验和使用业绩，合理确定设备和技术引进范围。3.3.2装置布置设计规定为了保证装置布置符合国家有关规定，同时保证装置布置的实用性、经济性和外观美，对本项目的布置设计作如下规定：（1）对于主要操作点和巡回检查路线，设置较宽的通道平台、过桥、梯子等，经常上下的梯子尽量采用斜梯。对于必要的设备检修，大型设备内件的起吊、搬运，设置必要的吊装孔、出入口、通道和场地。临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第6页共17页（2）装置内各种通道的宽度和净空要求如下：序号通道名称最小宽度（m）最小净高(m)1消防通道4.04.52主要车行通道4.04.53次要车行通道3.03.04管廊下泵区检修通道3.03.05操作通道0.82.2（3）主装置与辅助装置之间的间距严格按照有关标准规范执行。（4）塔的布置：一般采用单排布置，二个或二个以上的塔设置联合平台时，采用中心线对齐。塔的人孔、手孔朝向检修区一侧。无特殊要求的塔，一般设备基础标高为＋0.3米。（5）合成塔的布置：合成塔布置在框架内，设置装卸催化剂和检修用的平台，检修区内设有堆放和运输催化剂所需的场地和通道。（6）换热设备的布置：换热设备一般按照工艺流程顺序布置，其间距为在管道布置后净间距不小于800mm，同时留有抽管束或检修列管的场地。卧式设备的安装高度一般要求基础标高为＋0.7米。（7）卧式容器的布置，一般采用成组布置，按支座基础中心线对齐，除有特殊要求外，基础标高为＋0.7米。（8）泵的布置，采用露天布置，泵的出口管中心线对齐，泵端对着框架，设置统一的排水沟，泵的基础标高除特殊要求外，一般为＋0.3米。3.3.3装置、设备布置原则根据本装置的特点和工艺要求，充分利用现有的场地，同时又能考虑到工厂安装和今后的生产操作检修，同时结合本装置一体化、连续化、自动化程度高的特点，进行装置和设备布置。具有如下特点：（1）设备布置按照生产流程顺序和同类设备集中布置相结合的原则，对整个装置的设备进行优化布置。（2）设备布置露天化，优点是节省占地，减少建筑物，有利于防爆，便于消防。（3）流程化，各工段按工艺流程顺序依次布置，尽可能地使工段间管线最短，布置紧凑。临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第7页共17页（4）集中化，将防爆的生产区和不防爆的辅助生产区和办公区分开。（5）定型化，装置的定型设备采用定型布置，如泵、风机及其附属设备采用定型布置，配管也实行定型布置。（6）通道的布置，结合本装置的施工、维修、操作和消防的需要，综合考虑，设置了必要的行车、消防、检修通道和场地。并在设备的框架和平台上设置了必要的安全疏散通道。（7）装置的放空和防火堤的设置，主装置的放空统一汇总后，用管道送往火炬燃烧；罐区按照有关规定设计防火堤。3.4管道设计原则3.4.1管道的布置原则（1）管道布置应符合有关的规范﹑标准和规定，应统筹规划，做到安全可靠、经济合理、整齐美观，满足施工、操作和维修等方面的要求；（2）管道布置设计应符合管道及仪表流程图的要求；（3）在确定进出装置的管道的方位与敷设方式时，应做到内外协调；（4）装置内的管道敷设方式通常分为架空敷设和埋地敷设。架空敷设具有施工、操作、检查和维修方便等优点，因此，装置内管道以架空为主，部分水管采用埋地敷设。具体分类如下：①保温管道（蒸汽管、蒸汽冷凝液管、工艺介质管）采用架空敷设；②输送腐蚀介质的管道采用架空敷设；③除盐水管、仪表空气管、工厂空气管、氮气管采用架空敷设；④界区内的新鲜水管、循环水管、消防水管、污水管埋地敷设。（5）装置内的全厂性管道的敷设，应与装置内的生产装置、道路、建筑物、构筑物等协调，尽量减少管道与道路的交叉；（6）管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部构件的安装、检修和消防车辆的通行；（7）管道布置应使管道系统具有必要的柔性。在保证管道柔性及管道对设临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC合同项目技术建议书第三章第8页共17页备、机泵管口作用力和力矩不超出允许值