管道仪表流程图是化工工艺设计的重要组成部分。 在设计过程中,系统的所有设备、仪表、管路、阀门等相关公用工程系统,都应按照整个工艺流程图的要求,进行详细的表示。本期内容主要介绍压力的典型设计实例、温度、泵和容器管道仪表流程图
设计压力和设计温度
1、设计压力
设备和管道的设计压力是设备和管道强度设计的主要依据。 工艺系统主要确定设备的设计压力时,应在满足设备长期安全生产的基础上经济合理。 不能静态地单独考虑每台设备的最大工作压力。 设备必须放置在工艺系统中进行分析,考虑在各种工况和系统的附加条件下(如系统压力变化、系统中的安全阀等)可能出现的最大压力与设备的相对位置阀、泵出口阀的相对位置等)对最大压力的影响。 同时要分析设备中介质的特性,如易燃易爆、有毒有害、凝固点、饱和蒸气压、贵重物品等。
确定设备的设计压力,是根据一定的原则确定每台设备的初步设计压力,然后根据系统分析的方法对初步设计压力进行调整,得到设备的最终设计压力。
一、术语说明
(1) 压力
分为表压和绝压,分别在压力单位后加G或A。 没有特别说明时,通常指表压。
(2) 最大工作压力
在正常工作条件下容器顶部所能达到的最大压力。 该值由化工专业提出。
① 对于内压容器,是指在正常工作条件下容器顶部可能出现的最大压力。
②对于真空容器,是指在正常工作条件下,容器顶部可能出现的最大真空度。
③外压容器是指在正常工作条件下,容器顶部可能出现的最大内外压差。
(3)泵(压缩机)的关闭压力
泵(压缩机)的关闭压力是指泵(压缩机)出口流量受限时的最大排出压力。
(4)安全阀开启压力
安全阀阀瓣开始上升,介质不断排出时,安全阀入口处的静压力。
(5) 最大压力
用于确定容器设计压力的参考压力。 它是在容器的最大工作压力加上工艺流程中系统的附加条件后,容器顶部可能达到的压力。 该值由过程计算确定。
(6) 设计压力
是指容器顶部设定的最大压力(包括工艺流程的系统附加条件)不锈钢内外盘管反应釜常年供应,相应的设计温度作为设备设计的条件,其值不低于最大压力。 设计压力根据设备的最大压力和有关设计规范确定。
(7) 最高(最低)工作温度
最高(最低)工作温度是指容器正常工作时,构件金属可能出现的最高(最低)金属温度。
(8) 设计温度
容器在正常操作条件下设定的元件金属温度。 该温度与设计压力一起作为容器的设计条件,其值应根据设备的最高(最低)工作温度和相应的规范计算确定。
2、设计规范
(1)符合下列条件之一的,按GB150《钢制压力容器》确定:
1)0.1MPa(G)≤设计压力≤35MPa(G)
2)真空度大于2kPa()
(2)符合下列条件之一的,按GB/T4735《钢制焊接常压容器》确定:
1)设计压力低于0.1MPa(G)
2)真空度≤2kPa()
(3)设计压力大于35MPa(G)时,按有关规定确定。
3、设备设计压力的确定原则
表1 设备设计压力的确定原则
4、各系统设备最大压力的确定
(一)设备
多种工况下的设备 在化工生产中,当同一台设备需要承受多种不同的工况时,例如,某些反应器必须适应吹扫、试压、降温、化学反应、催化剂再生等多种化工过程。此类设备设计压力的确定原则见表1,并应向设备专业人员说明各阶段工作压力和工作温度相应变化的时间及介质的变化。
(2) 特殊媒体设备
① 剧毒介质泄漏直接影响人身和环境安全。 为确保安全,一般此类设备的设计压力设置得高于表1的规定值。
②对于一些凝固点较高的介质,如沥青、石蜡、苯酐等,由于在排放时更容易堵塞系统或堵塞安全装置和排放系统,造成系统压力升高,所以除考虑伴热措施,可适当提高此类设备的设计压力。
③ 对于一些贵重物品,泄漏会造成一定的经济损失。 经经济平衡后,可增加设计压力。
④ 对于某些介质不锈钢内外盘管反应釜常年供应,工作压力可能会因化学反应或物理过程而急剧变化,如化学反应或液相蒸发引起压力急剧升高,冷凝器在低压下的冷凝过程会引起真空运行等.,应根据具体情况确定设计压力。
(3)离心泵系统
①泵输出侧终断阀上游设备的最大压力
A。 若按表1选择吸入侧容器的设计压力,泵输出侧设备的最大压力应等于泵吸入侧容器的最大压力加上泵出口的关闭压差加上(或负)静压头。
b. 如有特殊要求,泵输出侧的最大压力应由工艺系统专业人员和有关专业人员共同商定。
②泵输出侧最终截止阀下游设备的最大压力应为化工过程专业给定的最大工作压力加上系统的附加条件。
(4)容积泵系统
泵的输出压力主要受泵壳强度和驱动器扭矩的限制。 因此,术语“关闭压力”通常不用于容积泵,而是术语“停止压力”,它等于停止驱动器所需的值。 不同的压力。
“停止压力”通常远高于容积泵的正常工作压力。 因此,容积泵输出管道上的设备不应按“停止压力”设计。 容积泵输出管道上的设备最大压力是化工过程提出的最大设备压力。 工作压力加空气系统的附加条件。
(5)冷冻系统
化工过程专业通常提供制冷系统在工作过程中期望达到的最大工作压力。 但停车后,高压侧压力会减小a,0,低压侧压力会增加,直到系统两侧压力相等,此时的压力就是“停车压力” .
高压侧的最大工作压力通常是工艺规定的值,高于“停车压力”。
低压侧的最大工作压力是“停机压力”加上取决于热输入和系统停机期间制冷剂的热力学性质的余量。 长期停机时低压侧的最大工作压力应为制冷剂在最高预期环境温度下的平衡压力,或按下式(8)选取。
“驻车压力”是根据从高压侧到低压侧的恒焓节流,加上系统的附加条件,即作为制冷系统的最大压力,高压侧和低压侧计算得出的。压力侧分别确定。
(6) 压缩机系统
在处理蒸汽和蒸汽混合压缩机系统等多设备串联系统时,设备的最大压力应按承受同一超压源的一组设备(两个截止阀之间)来选择; 并应注意以下几点。
①安全阀应安装在组内工作温度最接近常温的部位。
②安全阀紧上游设备的最大工作压力是确定系统中其余设备最大压力的基准。
③安全阀的开启压力等于上游设备的设计压力减去设备至安全阀最大正常流量的压力降。
(7) 塔式系统
塔系统包括塔设备、再沸器、塔顶冷凝器和回流罐。 塔设备的最高压力应根据化工工艺行业规定的塔顶最高工作压力和系统附加条件确定。
(8) 液化气体容器
① 盛装临界温度高于50℃的液化气体的压力容器,如设计有可靠的冷却设施,其最高压力应为盛装液化气体在可能的最高工作温度下的饱和蒸气压; 如果没有冷却设施,最大压力应不低于液化气在50℃时的饱和蒸气压。
②盛装临界温度低于50℃的液化气体的压力容器,如设计有可靠的保冷设施并能保证低温贮存,其最高压力不得低于最大压力下实测的饱和蒸气压。温度; 无实测数据或无 冷库设施压力容器最高压力不得低于规定的最大充装容积内盛装液化气体时温度为50℃时的气体压力。
③常温混合液化石油气压力容器的设计温度为50℃。 当其在50℃时的饱和蒸气压低于异丁烷在50℃时的饱和蒸气压时,取异丁烷在50℃时的饱和蒸气压为最高压力; 当高于异丁烷在50℃时的饱和蒸气压时,以丙烷在50℃时的饱和蒸气压为最高压力; 若高于丙烷在50℃时的饱和蒸气压,则取丙烯在50℃时的饱和蒸气压为最高压力。
(9) 安全阀
对于设有安全阀的系统,应根据设备与安全阀的相对位置确定最终设计压力。
① 设有安全泄放装置的设备,其设计压力可按表1的原则确定。
②安全泄放点下游设备的设计压力等于安全泄放装置的开启压力加上安全网对下游设备可能产生的静压头。 若顶部管路设置安全阀,经冷凝器至回水罐后,回水罐的设计压力应等于安全阀开启压力加上冷凝器至回水罐的静压头坦克。
③安全泄放阀上游设备的设计压力等于安全泄放装置的开启压力加上设备与安全泄放装置之间的压力损失和静压头。 若回流罐内设置安全阀,则塔顶设计压力等于安全阀开启压力加上塔顶与回流罐安全阀之间的压力损失和静压头。回流罐。
5、管道设计压力的选择
(一)适用范围
适用于设计压力p在下列工作范围内的管道。
①压力管道0MPa(G)≤p≤35MPa(G)范围内的管道。
②真空管路p<0MPa(G)管路。
③适用于输送包括流态化固体在内的所有流体管道。
(2)管道设计压力的确定原则
①管道的设计压力不应低于最高工作压力。
②设有安全泄放装置的管道设计压力不应低于安全泄放装置的开启压力(或爆破压力)。
③与设备连接的所有管路的设计压力不应低于被连接设备的设计压力。
④ 输送制冷剂、液化气等低沸点介质的管道,其设计压力应为阀门关闭或介质不流动时介质可能达到的最大饱和蒸气压。
⑤当管道或管道部件与超压泄放装置之间的通道可能堵塞或堵塞时,设计压力应确定为不低于可能的最大工作压力。
⑥工程设计规定需要计算管道壁厚,管道壁厚数据表中所列的计算压力为管道的设计压力,计算压力对应的工作温度为管道的设计温度。
(2)管道设计压力的选择
①带安全阀的压力管道:p大于等于安全阀的开启压力。
②与不带安全阀的设备连接的压力管道:p大于或等于设备的设计压力。
③离心泵出口管:p大于等于泵的关闭压力。
④往复泵出口管路:p大于等于泵出口安全闸门开启压力
⑤压缩机排气管:P大于干式安全阀开启压力+压缩机出图到安全最大正常流量下的压降。
⑥ 真空管道:p等于全真空。
⑦ 不属于上述范围的所有管道,工作压力变化p大于或等于最大值。
2、设计温度
1、设备设计温度的确定
设备的设计温度是指设备在正常运行时所用材料在最高设计压力下所对应的温度。 当设备的设计温度(作为设计条件)需由工艺系统专业人员提出时,可参照本条款确定。
对于工艺系统专业,化工工艺专业提出的正常三步过程中介质的最高(或最低)工作温度或介质最高工作温度处的壁温(此壁温是通过热传递计算或实测)作为设计温度。
当工艺系统专业不能进行传热计算或实测时,采用化工工艺专业提出的介质在正常工作过程中的正常工作温度加上(或减去)一定余量作为设计温度.
① 当设备壁与介质直接接触并有外保温(或保冷)时,设计温度按下表Ⅰ或Ⅱ确定。
表2 设计温度选择
② 当设备内的介质采用蒸汽直接加热或采用内置加热元件(如加热线圈、电加热元件等)间接加热时,设计温度应为介质在正常工作时的最高温度过程。
③当设备壁两侧直接接触不同温度的介质,且可能只接触单一介质时,设计温度应按较高的介质温度确定; 但当任何介质的温度低于-20℃时,设计温度应为较低的介质温度确定最低设计温度。
④设备外壳材料温度仅由环境空气温度条件确定:当最低设计温度可根据所在地区的气象资料确定时,取历年“月平均最低温度”中的最低值.
A。 “月平均最低气温”是指当月各日最低气温除以当月天数所得的总和。 “月平均最低气温”的最小值是指国家气象局实测的月平均最低气温数据中的最小值。
b. 低于或等于-20℃的区域,最低设计温度为-20℃。
C。 低于、等于-10℃和高于-20℃的区域,最低设计温度为-10℃。
⑤ 在下列情况下,设备材料的温度应通过传热计算得到,作为设计温度:
A。 内壁有可靠的隔热层;
b. 壁面两侧与不同温度的介质直接接触,不与单一介质接触。
⑥ 当设备的不同部位在工作过程中可能出现不同的温度时,应根据不同的温度选择相应的部件设计温度。
⑦当设备的最高(或最低)运行温度接近所选材料的允许温度极限时,应结合具体情况慎重选择设计温度,以免增加投资或降低安全性。
2、管道设计温度的确定
管道设计温度T是指管道材料在管道正常工作过程中,在相应的设计压力下可能达到的温度。 工艺系统专业人员根据化工工艺专业人员提供的正常工作过程中各种工况的工作温度,根据“最严酷条件下的压力和温度的组合”选择管道设计温度。 工艺系统专业人员提出的管道设计温度(本节指管道中介质的最高工作温度)可参照以下原则确定。
① 设计温度是通过传热计算或实测得到介质在正常工作过程中最高工作温度时的管壁温度。
②当不方便计算传热或测量管壁温度时,取正常运行过程中的最高(或最低)工作温度作为管道的设计温度。
A。 金属管
Ⅰ. 对于介质温度低于38℃的非保温管道,T=介质的最高温度。
Ⅱ. 对于介质温度不低于38℃的管道,T=介质最高温度的95%。
ⅲ. 外保温管,T=介质最高温度
ⅳ. 内保温管(内衬保温材料),T=传热计算的管壁温度或试验测得的管壁温度。
V:介质温度不大于0℃,T=介质最低温度。
b. 非金属管材和非金属内衬金属管材
Ⅰ. 对于不受环境温度影响的管道,T=介质的最高温度。
Ⅱ. 对于安装在环境温度高于介质最高温度的环境中的管道(已采取保护措施的除外),T=环境温度。
③设计温度可在化工专业提出的正常工作过程中介质的正常温度上加上(或减去)一定的余量来确定,设计温度可按下列公式确定:
A。 当介质正常工作温度为0-300℃时,T≥介质正常工作温度+30℃。
b. 当介质正常工作温度高于300℃时,T≥介质正常工作温度+15℃。
④当流体介质温度接近所选材料的允许温度极限时,应结合具体情况慎重选择设计温度,以免增加投资或降低安全性。 从经济角度考虑,按工程设计要求允许减少15℃的附加量,但工艺必须有防止运行时过热的措施。
⑤当工作压力和相应的工作温度有不同的工况或周期性变化时,工艺系统设计人员应列出化工工艺专业人员提出的各种工况数据,并向管道材料专业人员进行说明。
设备管线仪表及流程图设计
化工生产工艺千变万化,管道和仪表流程图的设计各不相同。 但是一切都一样,所有的管道和仪表流程图都是由各种基本单元组成的。 不同生产过程中的基本单元的管道和仪表流程图可能不完全一致,但不会有太大差异,都有一定的典型设计。 本章主要讨论它们的共同问题,并介绍一些常见和典型的设计方案,以供设计参考。
1、泵的管路仪表及流程图设计
一、泵的结构
根据泵将能量传递给被输送液体的方式,可分为叶片泵和容积泵。 主要结构类型如下:
本节以离心泵和往复泵为例,说明其管道和仪表流程图的典型设计。
图1 泵管路及仪表流程图
2、离心泵的典型设计
图2为离心泵管路及仪表流程图,设计要点说明如下。
①泵的进出口应设置截止阀,一般采用闸阀。 阀门通径一般与管径相同。
②泵体和泵的进、出口管路应设有带阀门的排气和清洁管路。 对于DN50以上的止回阀,也可以在阀盖上钻孔安装放气阀,排放口应接合适的排放系统。
③泵的进、出口管路尺寸一般应比泵管口大一级或大一级。
④泵的吸入口应安装过滤器
⑤泵出口处应安装止回阀。
⑥泵的出口至少要装压力表。
⑦当介质在泵进口处可能汽化时,应在泵进口与进口截止阀之间安装平衡管,并安装截止阀。 平衡管通向吸气侧容器或就近排入相应的排气管,不能成袋状。 如图2所示。
图2 离心泵的平衡管路
⑧ 如果泵有可能在泵的最小流量下长期运行,则应安装最小流量管。 最小流量管路上应设置限流孔板和截止阀,如图4所示。
图3 离心泵的最小流量管
⑨ 输送200℃以上介质的泵,如有备用泵,应配备带节流孔的加热泵管路。 如果环境温度低于物料的倾点或凝固点,还应安装防凝露管道。 如图4所示。
图4 离心泵暖泵管路和防凝露管路
⑩高扬程泵出口截止阀前后应设置旁通管。 如图5所示。
图5 离心泵高扬程旁通管路
3、往复泵典型设计
图6为往复泵管路仪表流程图,其设计要点如下:
①与离心泵相比,往复泵的出口可不设止回阀。
②往复泵出口管路与出口截止阀之间应安装安全阀。 安全阀的排放管可接在吸滤器下游或接在吸气容器上。
图6 往复泵管道仪表流程图
船舶配管仪表流程图设计
一、集装箱P&ID图设计要点
① 容器的顶部和底部一般设有放空阀和放气阀,靠近容器底部应设置带门的实用接口。 阀门应直接连接到容器喷嘴。
② 容器进料口处不必设置截止阀。 一般只在容器的液相出口处设置截止阀。 距管嘴水平距离15m以内另设截止阀的,容器出口处可不设截止阀。 与容器相连的公用管道应在容器管口附近安装截止阀。 容器与连接管之间的截止阀应尽可能直接安装在容器管口处。
③ 容器上可安装现场液位计、液位变送器、液位报警器或压力表。 气相和液相在立管上相连。
④ 当容器需要安装安全阀时,安全阀可安装在气相部分或容器顶部的气相管道上。
⑤ 当集装箱对安装标高有特殊要求时,应标明最低标高。
2. 典型设计实例
图7为卧式集装箱管路仪表流程图。
图7 卧式容器管道仪表流程图
图 8 立式容器的管道和仪表流程图
图8为立式容器充氮气管路仪表流程图,罐体及物料管路设有蒸汽伴热。 由于是间歇式操作,安全阀不需要设置旁路和上游截止阀。
9 with
Fig. 9 is a flow of a – with . The upper part of the tank is with a valve and a flame . The is led by the to below the level of the tank. The phase at the of the tank is with an anti- plate, which is to the port of the pump. The has .
10 with
Fig. 10 is a flow chart of a with a . the tank is with a , it is to avoid up an anti- plate.
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