四川理工学院电子教案 《化工设计》精品课程 Design of Chemical Engineering 第六章管道布置设计 基本要求 (1)掌握管道布置设计的任务和要求 (2)熟悉典型设备的管道布置 (3)能进行管道布置图的绘制和阅读 第一节概述 、化工车间管道布置设计的任务 (1)确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置。 (2)确定管道的安装连接和铺设、支承方式。 (3)确定各管段(包括管道、管件、阀门及控制仪表)在空间的位置 4)画出管道布置图,表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置,作为管道安 装的依据 (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。 、化工车间管道布置设计的要求 化工车间管道布置应符合下列要求: (1)符合生产工艺流程的要求,并能满足生产要求 (2)便于操作管理,并能保证安全生产 (3)便于管道的安装和维护 (4)要求整齐美观,并尽量节约材料和投资。 化工车间管道布置除了符合上述要求外,还应仔细考虑下列问题。 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屋面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的上方或内侧。 (3)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,坡度一般为1/100 5/1000。粘度小的液体物料管道可取5/1000左右,含固体的物料管道可取1/100左右。 (4)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。 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,平行走直线,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开排列。 (2)支管多的管道应布置在并行管线的外侧,引出支管时,气体管道应从上方引出
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《化工设计》精品课程 液体管道应从下方引出,管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。 (3)管道应尽量沿墙面铺设,或布置在固定在墙上的管架上,管道与墙面之间的距离 以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。 (4)管道穿过墙壁和楼板时,应在墙面和楼板上预埋一个直径大的套管,让管线穿 过套管,防止管道移动或振动时对墙面或楼板造成损坏。套管应高岀楼板、平台表面50m。 (5)为了安装和操作方便,管道上的阀门和仪表的布置高度可参考以下数据 阀门(包括球阀、截止阀、闸阀)1.2-1.6m 安全阀 温度计、压力计 4-1.6m (6)为了方便管道的安装、检修及防止变形后碰撞,管道间应保持一定的间距。阀门 法兰应尽量错开排列,以减小间距 3.安全生产 (1)架空管道与地面的距离除符合工艺要求外,还应便于操作和检修。管道跨越通道 时,最低点离地:通过人行道时不小于2m;通过公路时不小于4.5m;通过铁路时不小于6m; 通过厂区主要交通干线时离地5m (②)直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加套管等加以保护 (3)为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险,易燃、易爆介质的管道应采 取接地措施,以保证安全生 (4)长距离输送蒸汽或其他热物料的管道,应考虑热补偿问题,如在两个固定支架 之间设置补偿器和滑动支架 (5)玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裏,避免管道破裂时溅出液体, 发生意外。 6)为了避免发生电化学腐蚀,不锈钢管道不宜与碳钢管道直接接触,要采用胶垫隔 离等措施。 4.其他因素 (1)管道与阀门一般不宜直接支承在设备上 (2)距离较近的两设备间的连接管道,不应直连,应用45°或90°弯接 (3)管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他非工艺管道的布置。 第二节管架和管道的安装布置 管架是用来支承、固定和约束管道的。管架可分为室外管架和室内管架两类。室外 管架一般由独立的支柱或带有衍架式形成的管廊或管桥。而室内管架不一定另设支柱,经 常利用厂房的柱子、墙面、楼板或设备的操作平台进行支承和吊挂。任何管道都不是直接 铺设在管架梁上,而是用支架支承或固定在支架梁上的。管道支架(管卡、支架、吊架) 已有标准设计,按《管架通用系列》选用。管道支架按其作用分为下列四种 (1)固定支架用在管道上不允许有任何位移的地方。它除支承管道的重量外,还承受 管道的水平作用力。如在热力管线的各个补偿器之间设置固定支架,可以分配各补偿器分 担的补偿量,并且两个固定支架之间必须安装补偿器,否则这段管子将会因热胀冷缩而损 坏。在设备管口附近设置固定支架,可减少设备管口的受力。 (2)滑动支架滑动支架只起支撑作用,允许管道在平面上有一定位移 (3)导向支架用于允许轴向位移而不允许横向位移的地方,如∏形补偿器的两端和铸 铁阀的两侧
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第六章管道布置设计 (4)弹簧吊架当管道有垂直位移时,例如热力管线的水平管段或垂直管到顶部弯管 处,以及沿楼板下面铺设的管道,均可采用弹簧吊架。弹簧有弹性,当管道垂直位移时仍 能提供必要的支吊力 管道在管架上的平面布置原则 (1)较重的管道(大直径、液体管道等)应布置在靠近支柱处,这样梁和柱所受弯矩 小,节约管架材料。公用工程管道布置在管架当中,支管引向左侧的布置在左侧,反之置 于右侧。∏形补偿器应组合布置,将补偿器升高一定高度后水平地置于管道的上方,并将 最热和直径大的管道放在最外边 (2)连接管廊同侧设备的管道布置在设备同侧的外边;连接管架两侧的设备的管道 布置在公用工程管线的左、右两边。进出车间的原料和产品管道可根据其转向布置在右侧 或左侧。 (3)当采用双层管架时,一般将公用工程管道置于上层,工艺管道置于下层。有腐蚀 性介质的管道应布置在下层和外侧,防止泄漏到下面管道上,也便于发现问题和方便检修。 小直径管道可支承在大直径管道上,节约管架宽度,节省材料。 (4)管架上支管上的切断阀应布置成一排,其位置应能从操作台或管廊上的人行道 上进行操作和维修 (5)高温或低温的管道要用管托,将管道从管架上升高0.1m,以便于保温 (6)支架间的距离要适当,固定支架距离太大时,可能引起因热膨胀而产生弯曲变形: 活动支架距离大时,两支架之间的管道因管道自重而产生下垂。 固定支架和活动支架之间的适宜间距可参考表6-1中的数据。 表61管道支架间距 固定支架最大间距/m 活动支架最大间距/m 公称通径/mm ∏形补偿器 L形补偿器 长边 短边 保温 不保温 0505000 5.5 125 03500600 12.0 7.5 6.0 9.0 053 17.0 14.0 350 18.0 、管道和管架的立面布置原则 (1)当管架下方为通道时,管底距车行道路路面的距离要大于4.5m;道路为主干道时 要大于6m;是人行道时要大于2.2m;管廊下有泵时要大于4m (2)通常使同方向的两层管道的标高相差1.0-1.6m,从总管上引出的支管比总管高 或低0.5-0.8m。在管道改变方向时要同时改变标高。大口径管道需要在水平面上转向时 要将它布置在管架最外侧。 (3)管架下布置机泵时,其标高应符合机泵布置时的净空要求。若操作平台下面的管 道进人管道上层,则上层管道标髙可根据操作平台标高来确定。 (4)装有孔板的管道宜布置在管架外侧,并尽量靠近柱子。自动调节阀可靠近柱子 布置,并用柱子固定。若管廊上层设有局部平台或人行道时,需常操作或维修的阀门和仪 表宜布置在管架上层
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《化工设计》精品课程 第三节典型设备的管道布置 、容器的管道布里 1.立式容器(包括反应器) (1)管口方位立式容器的管口方位取决于管道布置的需要。一般划分为操作区与配管 配管区 区两部分(见图6-1)。加料口、温度计和视镜等经常操 作及观察的管口布置在操作区,排出管布置在容器底部。 (2)管道布置立式容器(包括反应器)一般成排布 置,因此把操作相同的管道一起布置在容器的相应位置, 可避免错误操作,比较安全。例如,两个容器成排布置时, 可将管口对称布置。三个以上容器成排布置时,可将各管 口布置在设备的相同位置。有搅拌装置的容器,管道不得 妨碍搅拌器的拆卸和维修。图62为立式容器的管道布置简 操作区 图。其中:白 图61立式容器的管口方位表示距离较近 的两设备间的 不能直接 管道不能直连,而应采用45°或90°弯接。(b)进 料管置于设备的前,便于站在地(楼)面上进行 操作。 (c)出料管沿墙铺设时,设备间的距离 大一些,人可进人设备间操作,离墙的距离就可 小一些。(d出料从前部引出,经过阀门后立即 引入地下(走地沟或埋地铺设),设备之间的距 离及设备与墙之间的距离均可小一些 (e)容器直径不大和底部离地(楼)面较 高时,出料管从底部中心引出。这样布置,其管 道短,占地面积小。Gf)两个设备的进料管对称 (c) 布置,便于人站在操作台上进行操作。 2.卧式容器 (1)管口方位。卧式容器的管口方位见图 HMHAH 2立式容器的管道布置
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第六章管道布置设计 进口 放空口 安全阀 压力表蒸汽出口人孔位置 防冲板 D+125 吹扫蒸 温度计 支座 入口 放净口 液体出口 封头线L/5 3/5L L/5 封头线 图6-3卧式容器的管口方位 ①液体和气体的进口一般布置在容器一端的顶上,液体出口一般在另一端的底部 蒸汽出口则在液体出口的顶上。进口也能从底部伸入,在对着管口的地方设防冲板,这种 布置适合于大口径管道,有时能节约管子与管件。 ②放空管在容器一端的顶上,放净口在另一端的底下,同时使容器向放净口那头倾 斜。若容器水平安装,则放净口可安装在易于操作的任何位置或出料管上。如果人孔设在 顶部,放空口则设在人孔盖上。 ③安全阀可设在顶部任何地方,最好放在有阀的管道附近,这可与阀共用平台和通 道 ④吹扫蒸汽进口在排气口另一侧的侧面,可以切线方向进入,使蒸汽在罐内回转前 ⑤进出口分布在容器的两端,若进出料引起的液面波动不大,则液面计的位置不受 限制,否则应放在容器的中部。压力表则装在顶部气相部位,在地面上或操作台上看得见 的地方。温度计装在近底部的液相部位,从侧面水平进人,通常与出口在同一断面上,对 着通道或平台。 ⑥人孔可布置在顶上、侧面或封头中心,以侧面较为方便;但在框架上支承时占用 面积较大,故以布置在顶上为宜。人孔中心高出地面3.6m以上应设操作平台。支座以布置 在离封头L/5处为宜,可依实际情况而定 ⑦接口要靠近相连的设备,如排出口 应靠近泵入口,工艺、公用工程和安全阀接 管尽可能组合起来并对着管架 (2)管道布置。卧式容器的管道布置见图6-4。 它的管口一般布置在一条直线上,各种阀门 也直接安装在管口上。若容器底部离操作台 面较高,则可将出料管阀门布置在台面上 在台面上操作;否则应将出料管阀门布置在 台面下,并将阀杆接长,伸到台面上进行操图64卧式容器的管道布置图
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《化工设计》精品课程 换热器的管道布里 不合理 1.管口布置与流体流动方向 合适的流动方向和管口布置能简化和 改善换热器管道布置的质量,节约管件,便 于安装。例如图6-5中(a)、(c)、(e) 是习惯的流向布置,实际上是不合理的。而 (b)、(d)、(f)则是改变了流动方向的合 理布置。(a)改成(b)后简化了塔到冷凝器的 大口径管道,而且节约了两个弯头和相应管 道;(c)改成(d)后,消除了泵吸入管道上的 气袋,而且节约了四个弯头、一个排液阀和 排液口 个放空阀,缩短了管道,还改善了泵的吸 (d) 排液口 人条件;(e)改成(f)后缩短了管道,流体 的流动方向更为合理。 2.换热器的管道布置 (1)平面配管。换热器的平面配管见 图6-6。平面布置时换热器的管箱正对道路, (f) 便于抽出管箱,顶盖对着管廊。配管前先确 图65流体的流动方向与管道布置 定换热器两端和法兰周围的.安装和维修空 间(如图6-6中的扳手空间、摇开封头空间 等),在这个空间内不能有任何障碍物。 通道 爱交 250 摇开封 扳手空间 管廊 头空间 x子450 阀门、仪表通道 Nd 00~900 管长+600~900 支座尽量排齐 图66换热器的平面配管
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第六章管道布置设计 配管时管道要尽量短,操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在换热器的 右侧,从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引来的公用工程管道, 可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排齐,并将其布置在冷却水地下总 管的上方(见图6-7),回水管布置在冷却水总管的管边。换热器与邻近设备间可用管道直 接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯,并设置一短弯管,便于管箱的拆卸。 阀门、自动调节阀及仪表应沿操作通道并靠近换热器布置,使人站在通道上可以进 行操作。 管廊标高 500~800换热器去管 廊管道柝高 换热器去附近 设备管道标高 o 短弯管 孔板 孔板< 十孔板 去泵 控制阀 换热器进 水管对齐 冷却水总管 图67换热器的立面配管 (2)立面配管。换热器的立面配管见图6-7。与管廊连接的管道、管廊下泵的出口管 高度比管廊低的设备和换热器的接管的标高,均应比管廊低0.5、0.8m。若一层排不下时 可置于再下一层上,两层之间相隔0.5-0.8m。蒸汽支管应从总管上方引出,以防止凝液 进人换热器应有合适的支架,不能让管道重量都压在换热器的接口上。仪表应布置在便于 观测和维修的地方。 三、塔的管道布置 1.塔的管口方位 塔的布置常分成操作区和配管区两部分。为运转操作和维修而设置的登塔的梯子 人孔、操作阀门、仪表、安全阀及塔顶上的吊柱和操作平台均布置在操作区内,操作区与 道路直连。塔与管廊、泵等设备连接的管道均铺设在配管区内。塔的管口布置见图6-8。 (1)人孔。人孔应布置在操作区,并将同一塔上的几个人孔布置在一条垂线上,正对 着道路。人(手)孔不能设在塔盘的降液管或密封盘处,只能按图6-8(a)所示设在b或c° 扇形区内,人孔中心离操作平台0.5一1.5m。填料塔每段填料上应设人(手)孔〔见图6-8 (b)] (2)再沸器连接管口。塔的出液口可布置在角度为2×a的扇形区内[见图6-8(c))。 再沸器返回管或塔底蒸汽进口气流不能对着液封板,最好与它平行 (3)回流液管口。回流管上不需切断阀,故可以布置在配管区内任一地方。 (4)进料管口。塔上往往有几个进料管口,在进料的支管上设有切断阀,因此进料
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《化工设计》精品课程 阀宜布置在操作区的边缘。 重沸器返回 x 底板、 去再沸器 再沸器 返回 出料斗 单流塔板 双流塔板 填料塔 单溢流 放空 蒸汽进口 图68塔的管口布置 (5)塔顶蒸气出口塔的上升蒸气可以从塔的顶部向上引出;也可采用内部弯管从塔顶 中心引向侧面〔见图6-8(d)〕,使塔顶出口蒸气管口靠近塔顶操作平台 (6)仪表液面计、温度计及压力计等要常观测的仪表应布置在操作区的平台上方,便 于观测。塔釜液面计不能布置在正对蒸气进口的位置(见图6-8(e)中角度d的扇形区), 液面计的下侧管口应从塔身上引出,不能从出料管上引出。 2.塔的配管 塔的配管比较复杂,在配管前应对流程图作一个总的规划,要考虑主要管道的走向 及布置要求,仪表和调节阀的位置,平台的设置及设备的布置要求等(见图6-9) (1)塔的平面配管。塔的管道、管口、人孔、操作平台支架和梯子在平台上的布置可 参考图6-10(a)的方案。先要确定人孔方向,正对主要通道,人孔布置区内不能有任何管 道‘占据。梯子布置在90°与270°两个扇形区内,也不能安排管道。没有仪表和阀门的管道 布置在1800处扇形区内。在管廊上左转弯的管道布置在塔的左边,右转弯的管道布置在右 边,与地面上的设备相连的管道布置在梯子和人孔的两侧。先将大口径的塔顶蒸气管布置 好,即在塔顶转弯后沿塔壁垂直下降,然后再布置其他管道
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第六章管道布置设计 在下层平台上 安全阀装在比管廊上 可装在直管上 总管接头高的那一层 平台上 DN100 8字窗板放空, 仪表设平台 55℃ 布置在换热器 1. 25 MPa 出口的地面上 8 以上人孔 |)设平台,亦供 5~6,10~11× 板间人孔、表使用 塔、泵、换热器 相邻布置 DN150 55℃ 46℃ H11 46℃ 140℃ 20~21,25~26 H12 板间人孔 DN200 DN70 DN200 孔板前后直管去 56℃ HY o. 13MPa 8字盲板的通道 HIO 高度满足泵的吸入 布置到管廊下泵的吸入 管道 205℃ 图6-9在流程图上规划塔的配管 (2)塔的立面配管。塔的立面配管可参考图6-10(b)塔上管口的标高由工艺确定,人 孔标高则取决于安装维修的要求。塔的连接管道在离开管口后应立即向上或向下转弯,其
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《化工设计》精品课程 垂直部分应尽量接近塔身。垂直管道在什么位置转成水平,取决于管廊的高度。塔至管廊 的管道的标高可高于或低于管廊标高0.5~0.8m。再沸器的管道标高取决于塔底的出料口和 蒸汽进口位置。再沸器的管道和塔顶蒸气管道要尽量直,以减小流体阻力。塔至泵或低于 管廊的设备的管道的标高,应低于管廊标高0.5-0.8m 人孔 去地面设备平台支架 (冷凝器) 管廊 管道去 地面设备 500~800 去泵 (a)平面图 (b)立面图 图610塔的配管示意图 第四节管道布置图 管道布置图又称为管道安装图或配管图,它是车间内部管道安装施工的依据。管道 布置图包括一组平立面剖视图,有关尺寸及方位等内容。一般的管道布置图是在平面图上 画出全部管道、设备、建筑物或构筑物的简单轮廓、管件阀门、仪表控制点及有关的定位 尺寸,只有在平面图上不能清楚地表达管道布置情况时,才酌情绘制部分立面图、剖视图 或向视图。 管道布置图是以带控制点工艺流程图、设备布置图、设备装配图及土建、自控、电 气等专业的有关图样、资料为依据,根据前述的管道布置原则作出合理的布置设计,并绘 出管道布置图。 、管道及附件的常用画法 1.管道与管件 图6-11管道连接方式的画法 管道布置图中的主要物料管道一般用 法兰连接 :非:粗实线单线画出,其他管道用中粗实线画出 承插连接 管道转折而改变走向时,可按图6-12 所示的形式绘制。 螺纹连接+子号 当上下或前后两根管道交叉,致使其投 焊接 影相交时,可用两种方法表示,一种是将下 方(或后方)被遮住的管道投影在交叉处断 (单线) (双线) 开(见图6-13(a));另一种方法是将上方 (或前方)的管道投影在交叉处断裂〔见图 图611管道连接方式的画法
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