第五章 车间管道设计

1.1管道布置依据表8-1管道布置标准表设计标准标准编号《工业金属管道设计规范》GB50316-2008《化工管道设计规范》HG/T20695-1987《石油化工给水排水管道设计规范》SH3034-1999《石油化工管道布置设计通则》SH3012-2000《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010《石油化工设备和管道隔热技术规范》SH3010建筑设计防火规范石油化工企业设计防火规范工业企业设计卫生标准工业企业噪声控制设计规范工业企业厂界噪声标准爆炸和火灾危险环境电力系统设计规范石油化工工艺装置布置设计通则化工装置设备布置设计规定1.1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。不保温、不保冷的常温管道除有坡度要求外，一般不设管托。1.2管道的敷设管道敷设分为架空敷设以及地面敷设1.2.1架空敷设（1）管道成排地集中敷设在管廊、管架或管墩上。这些管道主要是连接两个或多个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，联系的设备数量多，管架则较小和较少。因此管廊宽度可以达到10m甚至10m以上，可以在管廊下方布置泵和其他设备，上方布置空气冷却器。管廊可以有各种平面形状及分支。管墩敷设是一种低的管架敷设，其特点是在管道的下方不考虑通行。这种管架可以是混凝土构架或混凝土和钢的混合构架，也可以是枕式的混凝土墩，但应用较少。（2）管道敷设在支吊架上。这些支吊架通常生根于建筑物、构筑物，设备外壁和设备平台上。所以这些管道总是沿着建筑物和构筑物的墙、柱、梁、基础、楼板、平台，以及设备（如各种容器）外壁敷设。沿地面敷设的管道，其支架则生根于小混凝土墩子上或放置在铺砌面上。（3）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，因此在支撑上要给予特别的考虑。例如将其敷设在以型钢组合成的槽架上，必要时应加以软质材料存衬垫等。1.2.2地面以下敷设地下敷设分为直接埋地敷设和管沟敷设两种。（1）埋地敷设。埋地敷设的优点是利用了地下的空间，但是也有缺点，如腐蚀，检查和维修困难，在车行道处有时需特别处理以承受大的载荷，低点排液不便以及易凝物料凝固在管内时处理困难等。因此只有在不可能架空敷设时，才予以采用。直接埋地敷设的管道最好是输送无腐蚀性或腐蚀性轻微的介质，常温或温度不高的、不易凝固的、不含固体、不易自聚的介质。无隔热层的液体和气体介质管道。例如设备或管道的低点自流排液管或排液汇集管；无法架空的泵吸入管；安装在地面的冷却器的冷却水管，泵的冷却水、封油、冲洗油管等架空敷设困难时，也可埋地敷设。（2）管沟敷设。管沟可以分为地下式和半地下式两种。前者整个沟体包括沟盖都在地面以下，后面的沟壁和沟盖有一部分露出在地面以上。管沟内通常设有支架和排水地漏，除阀井外，一般管沟不考虑人的通行。与埋地敷设相比，管沟敷设提供了较方便的检查维修条件，同时可以辐射有隔热层、温度高的、输送易凝介质或有腐蚀性介质的管道，这是比埋地敷设更优越的地方。1.3重要物料管线布置（1）输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处，这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置，并应将放空管引至指定地点或高过层面2m以上。（2）有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列管线上方或内侧。管道铺设时应有一定的坡度，坡度方向一般是沿物流的方向。真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。（3）气液两相流的管道由一路分为两路或多路时，管道布置应考虑对称性或满足管道及仪表流程图的要求。（4）管道除与阀门、仪表、设备等需要用法兰或螺纹连接者外，应采用焊接连接。气体支管宜从主管的顶部接出。（5）有毒介质管道应采用焊接连接，除有特殊需要外不得采用法兰或螺纹连接。有毒介质管道应有明显标志以区别于其他管道，有毒介质管道不应埋地撤设。（6）布置固体物料或含固体物料的管道时，应使管道尽可能短。少拐弯和不出现死角；需要热补偿的管道，应从管道的起点至终点则整个管系进行分析以确定合理的热补偿方案。（7）敷设在管廊上要求有坡度的管道，可采用调整管托高度。在管托上加型钢或钢板垫枕的办法来实现。对于放空气体总管（或去火炬总管）宜布置在管廊立柱的项部，以便于调整标高。1.4管道支架布置原则（1）管道固定点的位置应符合下列要求：1）对于复杂管系可用固定点将其划分成几个形状较简单的管段，如L形、Z形管段等进行计算；2）固定点应设在能充分利用管道自然补偿处；3）固定点应设置在需要承受管道振动、冲击载荷或需限制管道多方向位移处；4）作用于管道固定点的荷载应考虑其两侧各滑动支架的摩擦反力；5）进出装置的工艺管道和非常温的公用物料管道宜在装置分界处设固定点。（2）管道支承点在垂直方向无位移时可采用刚性支吊架；有位移时可采用可变弹簧支吊架。位移量大时应采用恒力弹簧支吊架；需要限制管道位移量时，应设置限位支架。允许管道有轴向位移，而对横向位移加以限制时，在下列情况应设置导向支架：1）安全阀出口高速放空管道和可能产生振动的两相流管道；2）横向位移过大可能影响邻近管道时，固定支架之间的距离过长，可能产生横向不稳定时；3）为防止法兰和活接头泄露要求管道不宜有有过大的横向位移时；4）“II”型补偿器两侧管道上应设导向支架，其位移距补偿器弯头宜为管道公称直径40倍；5）导向支架不宜设在弯头和支管连接处。（3）直接与设备管口相接或靠近设备管口的公称直径大于或等于150mm的水平安装阀门应考虑支撑。沿直立设备布置的立管应设置承重支架和导向支架。承重支架应设在靠近设备管口处。1.5单元设备管道布置1.5.1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。1.5.2换热器管道布置配管应使换热器内气相空间无积液，液相空间无气阻。换热器的配管要满足工艺和操作的要求。同时还应便于检修和安装。管道应避免妨碍管箱端抽出管束和拆卸换热器端盖法兰，并留出足够空间。对于几台并联的换热器，为了使流量分配均匀，管道宜对称布置。换热器一般应布置使管箱对着道路，顶盖对着管廊，便于抽出管箱，配管时，首先留出换热器的两端和法兰周围的安装与维修空间，在这个空间内不能有任何障碍物。换热器的接管应有合适的支架，能让管道重量都压在换热器管口上，热应力也要妥善解决。1.5.3塔的管道布置塔的配管比较复杂，它涉及的设备多，空间范围大，管道数量多，而且管径大，要求严格，所以在配管前应对流程图作一个总体规划。要考虑主要管道走向及布置要求，仪表和调节阀的位置，平台的设置和设备布置要求等。人孔应设在安全、方便的操作区，常将一个塔的几个人孔设在一条垂线上，并对着道路。人孔吊柱的方位，与梯子的设置应统一布置。再沸器返回管或塔底蒸汽进口中流体都是高速进入的，为保持液封板的密封，气体不能对着液封板，最好与它平行。沿塔布置的主管应尽量靠近塔，穿过平台处管道保温层不得与平台内圈构件相碰，也不应与其他平台的梁相碰。管道应避免交叉与绕走，排出气体通入大气的安全阀安装在排放总管上面的最低的那层平台上，使安全阀排出管道最短。1.5.4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。1.5.5其他管道布置凡管道上的最高点应设置放气阀，最低点应设排空阀，在操作停止时可能产生积液的管道也应设排空阀。取样口应设在操作方便、取样有代表性的地方。气体取样在水平敷设的管道时，取样口应从管顶引出，在垂直敷设的管道时，可设任意侧引出。在某些间歇的化工生产中，当反应进行时如果漏进某种介质有可能引起爆炸、着火或严重的质量事故，则应在该介质的管道上设置双阀，并在两阀间的连接管道上设置放空阀。1.5.6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稳的热管道。（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。1.6车间布置1.6.1整体布置混合C4制取MMA系统主要由两大车间组建而成，采用半露天方式布置车间框架。车间总占地面积140×157=21980m2，其中，混合C4制取异丁烯车间占地面积140×81=11340m2，异丁烯制取MMA车间占地面积10640m2。根据工艺流程将两车间之间通过T型管廊连接，管廊设置为长度、高度均为6m，管廊柱间间距为6m。1.6.2框架布置（1）混合C4制取异丁烯车间主体框架分为三层，除楼梯通道外，框架柱间横向跨度设为6m，纵向跨度为9m。主体框架的二层高8m，三层高14m，主要摆放换热器和回流罐，一层地面主要摆放泵以及塔底再沸器，本着节省占地面积原则，框架两侧地面放置高塔以及反应所用的反应器及储罐。车间一侧设置楼梯，方面人员上下及检修设备。（2）异丁烯制取MMA车间与混合C4制取异丁烯车间通过T型管廊连接，即异丁烯制取MMA车间主要由两部分框架组成，分别布置在管廊两侧，根据工艺流程以及设备大小将外框架设为0m，8m，14m三层，分别在车间同侧设置楼梯方便人员