化工管道課程設(shè)計

1、安徽理工大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 機械工程 學(xué)院 過控 教研室學(xué) 號2010305705學(xué)生姓名李智慧專業(yè)（班級）化工設(shè)備10-1設(shè)計題目化工管道設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)附圖中所用全部管道材料為0Cr18Ni9；設(shè)計壓力3.8MPa；設(shè)計溫度430；管子直徑27314。設(shè)計要求1、對所附設(shè)備平面布置見圖進行分區(qū)，設(shè)計并繪制某一區(qū)的管道平面布置圖；2、在附圖管廊兩側(cè)的設(shè)備各選一個設(shè)備的接管，設(shè)計并繪出該管道空視圖；3、進行管道絕熱設(shè)計，計算絕熱層厚度，繪出絕熱層結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。工作量 說明書總頁數(shù)不少于25頁工作計劃6.25查找資料；626-6.29 設(shè)計并繪制某一區(qū)的管道平面布置圖；6.30-7.2 設(shè)

2、計并繪制出管道空試圖；7.3-7.6計算絕熱層厚度，繪出絕熱層結(jié)構(gòu)設(shè)計圖；參考資料1.化工管路手冊下冊2. GBT8175-2008設(shè)備及管道絕熱設(shè)計導(dǎo)則3工業(yè)管道工程指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字 年 月 日 目 錄一 課程設(shè)計任務(wù)書-1二 目錄-2三 概述-43.1壓力管道的定義-43.2工業(yè)管道的分類-43.3壓力管道總體設(shè)計的基本原則-73.4配管通則-7四 管道平面布置圖-134.1設(shè)計數(shù)據(jù)-134.2設(shè)計思路-144.3設(shè)計圖-16五 管道空視圖-165.1設(shè)計數(shù)據(jù)-165.2設(shè)計思路-175.3設(shè)計圖-17六絕熱計算-176.1絕熱設(shè)計的基本原則-176.2絕熱的功能及范圍-186.

3、3絕熱層材料和主要輔助材料的性能要求及選擇原則-196.4絕熱層厚度計算-20七參考文獻-22八附圖-23管道平面布置圖-24管道空視圖-25絕熱層結(jié)構(gòu)設(shè)計圖-26三概述3.1壓力管道的定義壓力管道是指在生產(chǎn)、生活中使用的可能引爆和中毒等危險性較大的特種設(shè)備及管道。（1）輸送GB5044職業(yè)性接觸毒物性危害程度分級中規(guī)定的程度為極度危害介質(zhì)的管道；（2）輸送GB50160石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范及GBJ16建筑設(shè)計防火規(guī)范中規(guī)定的火災(zāi)危險性為甲、乙類介質(zhì)的管道；（3）最高工作壓力不小于0.1MPa（表壓，下同）輸送介質(zhì)為氣（汽）體及液化氣體的管道；（4）最高工作壓力不小于0.1MPa（表壓，下

4、同）輸送介質(zhì)為可燃、易爆、有毒以及腐蝕性或高溫工作溫度不小于標(biāo)準(zhǔn)沸點的液體管道；（5）上述四項規(guī)定管道的附屬設(shè)施。3.2工業(yè)管道的分類【3】石油化工建設(shè)工程的管道安裝工程，在所有安裝專業(yè)中，較為復(fù)雜的專業(yè)，特點是安裝管材品種繁多，錯綜復(fù)雜、工程量大，質(zhì)量要求高，施工周期長。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，用管道把生產(chǎn)設(shè)備連接成完整的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，是設(shè)備在生產(chǎn)過程必要的組成部分。工業(yè)管道按介質(zhì)壓力分類（1）低壓管道 0 P 1.6Mpa（2）中壓管道 1.6 P 10Mpa （3）高壓管道 10 P 42Mpa 蒸氣管道P9 Mpa，溫度不低于500時為高壓管道工業(yè)管道按介質(zhì)溫度分類（1）低溫管道 介質(zhì)溫度4

5、0時（2）常溫管道 40介質(zhì)溫度120時（3）中溫管道120介質(zhì)溫度450時（4）高溫管道 介質(zhì)溫度450時工業(yè)管道按介質(zhì)性質(zhì)分類 （1）汽、水介質(zhì)管道。管內(nèi)介質(zhì)為熱水蒸汽、飽和水蒸汽和冷熱水。（2）腐蝕性介質(zhì)管道。管內(nèi)介質(zhì)為強酸、強堿、氯化物等有腐蝕性的化學(xué)品。（3）化學(xué)危險品介質(zhì)管道。管內(nèi)為毒性介質(zhì)（氯、氰化鉀、氨、瀝青、煤焦油）、可燃與易燃介質(zhì)、易爆介質(zhì)（油品、油氣、水煤氣、氧氣、乙炔、乙烯、丙烯、甲醇、乙醇等）、以及窒息性、刺激性、腐蝕性、易揮發(fā)性介質(zhì)等。（4）易凝固、易沉淀介質(zhì)管道。管內(nèi)輸送重油、瀝青、尿素溶液等介質(zhì)。（5）粉粒介質(zhì)管道。管內(nèi)輸送粉粒狀固體物料介質(zhì)的管道。工藝管道根據(jù)

6、各種材質(zhì)所使用的工作溫度和壓力的不同，劃分為五類: 管道分類表材質(zhì)工作溫度工作壓力（Mpa）碳鋼37032.010.032.04.010.01.64.01.637010.04.010.01.64.01.6合金鋼及不銹鋼-70或450任意-7045010.04.010.01.64.01.6鋁及鋁合金任意1.6銅及銅合金任意10.04.010.01.64.01.6注: 1. 劇毒介質(zhì)管道按一類管道；2.有毒介質(zhì)，甲、乙類火災(zāi)危險物質(zhì)的管道均升一類。 3“工作壓力”項內(nèi)任意為不分壓力均為一類管道。3.3壓力管道總體設(shè)計的基本原則壓力管道的設(shè)計可分為干線壓力管道設(shè)計和裝置內(nèi)壓力管道設(shè)計；設(shè)計中應(yīng)考慮到

7、以下幾個方面：(1) 滿足工藝要求、材料、結(jié)構(gòu)形式、柔性、抗振能力、各種組件、附件等適當(dāng)組合，全面達到生產(chǎn)要求；(2)管道設(shè)計要為安裝施工、操作管理、維護檢修提供方便，保證足夠的空間；(3)滿足防火、防爆等安全規(guī)范的要求，創(chuàng)造安全運行環(huán)境； (4)管道走向合理，避免不必要的往返和轉(zhuǎn)折，使總體設(shè)計經(jīng)濟合理； (5)管道排列規(guī)范、美觀，框架、管廊立柱對齊、縱橫成行，管道橫平豎直，不在特殊需要的情況下不用歪斜管道布置方式。3.4配管設(shè)計通則適用范圍本通則適用于裝置（單元）配管設(shè)計中所涉及的一般事項。閥門的選擇管系中閥門尺寸和種類的選擇，原則上以下列條件為準(zhǔn)。 切斷閥（1）調(diào)節(jié)閥組切斷閥的直徑，如無特

8、別要求按表1選用。（2）切斷閥選用閘閥旁路閥（1）調(diào)節(jié)閥組的旁路閥直徑，如無特別要求按表2進行選擇。（2）當(dāng)旁路閥為8B以下時選截止閥，10B以上時選閘閥。儀表及其他用閥門的各種類和規(guī)格（1）在DN50以上工藝管道產(chǎn)生氣袋的地方，應(yīng)設(shè)置帶螺紋管帽或絲堵的放空口；而在有集液的地方，不論直徑的大小，都應(yīng)設(shè)排液閥，其端部還要加螺紋管帽或絲堵。（2）對需進行液體試壓和試漏的公用工程管道（非凈化風(fēng)、氮氣、蒸汽、乏汽），即使有氣袋亦可不設(shè)放空。（3）工藝及公用工程管道，特別是高溫壓管道上的放空閥可用盲法蘭代替。泄壓與放空(Relief and BLOWdown)（1）安全閥應(yīng)盡可能靠近所保護的設(shè)備或主管安

9、裝，為防止安全閥放空時的振動，安裝有安全閥的管道需增設(shè)支架。如安全閥無法靠近所保護的設(shè)備或主管設(shè)置時，為防止壓力降的產(chǎn)生，需核算安全閥入口管道的管徑。（2）安全閥入口管系應(yīng)布置成能使管內(nèi)液體自流向所保護設(shè)備或主管道的形式。（3）安全閥出口管與放空總管連接時，為使管內(nèi)介質(zhì)自流進入總管，應(yīng)順著總管介質(zhì)流向與總管呈45連接。（4）泄壓閥的出口為液體并與放空總管連接時，在背壓許可的情況下，泄壓閥可布置在低于總管的位置。（5）泄壓和放空總管應(yīng)布置成能自流進入分液罐或凝液罐，如不能實現(xiàn)，可在液袋處設(shè)液位計和排液罐。向大氣排放的放空管口高度應(yīng)符合下列要求：一、設(shè)備上的放空管，尖高出鄰近的操作平臺2米以上；二

10、、緊靠建筑物、構(gòu)筑物或在其內(nèi)部布置的設(shè)備的放空管口，應(yīng)高出建、構(gòu)筑物2米以上。（6）安全閥出口介質(zhì)為氣體并允許排向大氣時，其排放口不得朝向鄰正設(shè)備或有人通過的地區(qū)，排放管口端部必須高于安全閥周圍8米范圍內(nèi)的最高操作平臺和設(shè)備3米以上。端部形狀可呈T型，I型或L型，并切成如圖3所示如45角的形式。切口方向應(yīng)避開周圍道路和設(shè)備。閥門及儀表安裝方法（1）所有閥門必須布置在操作方便易于維修的地方。(a) 閥門最適當(dāng)?shù)陌惭b高度是距，操作面1.2米上下；(b) 閥門中心高于2.1米時，集中布置的閥組或頻繁操作的單個閥門應(yīng)設(shè)操作平臺，不經(jīng)常操作的單個閥，可設(shè)鏈輪，也可利用活動平臺，但小于1.1/2B的閥不設(shè)

11、鏈輪。(c)閥門手輪低于操作平臺時，可采用閥門延伸桿。(d)從公用工程集合管分出的管系，其切斷閥應(yīng)設(shè)置在水平段上，閥門兩側(cè)的液體可向兩側(cè)自流。（2）調(diào)節(jié)閥、安全閥和容積式流量計等，應(yīng)設(shè)置在操作方便，易于維修的地面或平臺上，管道上溫度計、壓力計的位置可自由選定時，原則上距操作面的高度不大于1.5米。安裝設(shè)備上各種儀表（如溫度計、壓力計、液面計等）必須設(shè)操作平臺和梯子。(a) 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥應(yīng)盡量靠近與其有關(guān)的指示儀表并盡量接近測量元件附近安裝；調(diào)節(jié)閥公稱直徑小于管道直徑時，大小頭應(yīng)緊靠調(diào)節(jié)閥安裝。調(diào)節(jié)閥設(shè)有手動裝置時，應(yīng)確認膜頭的上方或橫向的空間，調(diào)節(jié)閥的安裝位置應(yīng)使手動裝置便于操作。角式調(diào)節(jié)閥需

12、根據(jù)介質(zhì)流向（有上進下出和下進上出兩種）確定角閥形式，并設(shè)置于無障礙的地方。對壓差較高的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)考慮防止噪音和振動。(b) 流量計差壓式流量計的孔板既可設(shè)在水平管上也可設(shè)在立管上，需根據(jù)介質(zhì)情況決定。差壓式流量計的孔板和容積式流量計的轉(zhuǎn)子，其上下游的直管長度應(yīng)滿足自控專業(yè)要求。差壓式流量計的取壓方向，對蒸汽、液體來說采用水平取壓方式。而對氣體則采用上方取壓方式。水平取壓受限制時；如是蒸汽可用斜上式，如是液體可用斜下式。(c) 壓力表為準(zhǔn)確測量靜壓，壓力表取壓點應(yīng)在直管段上，并設(shè)切斷閥、其配管形式如圖-5壓力表應(yīng)設(shè)置在易于讀表的位置。在振動管道上安裝壓力表時，應(yīng)避免振動傳至壓力表使其受到損壞，

13、應(yīng)采取適當(dāng)加強措施。(d) 溫度計（雙金屬溫度、熱電偶）安裝在直管上的溫度計，當(dāng)管道直徑不小于DN50時，可垂直安裝在管道上。當(dāng)管道直徑小于DN150時，應(yīng)根據(jù)自控專業(yè)要求擴徑。在彎管上安裝溫度計時，管道直徑不小于DN50，應(yīng)逆介質(zhì)流向安裝。溫度計也可傾斜45水平安裝，傾斜45安裝時，應(yīng)與管內(nèi)流體流動方向逆向接觸。熱偶的長度，因管徑及安裝位置的不同而異，其位置應(yīng)設(shè)在易于熱偶插入、拔出的地方。(e) 液面計為能使在設(shè)備操作情況下取出液位計，在切斷閥與液面計之間需設(shè)法蘭或活接頭。兩個以上液面計重疊使用時，其重疊部分取200mm。玻璃板液面計（有反射式和透光式兩種）和玻璃管液面計在外形上有很大區(qū)別。

14、前者用于高溫高壓，后者僅用于低壓。對透光式玻璃板液面計應(yīng)安裝在光線能透過的方向上。四管道平面布置圖4.1設(shè)計數(shù)據(jù)依據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書化工管道設(shè)計中設(shè)計技術(shù)參數(shù)：附圖（1）中所用全部管道材料為0Cr18Ni9；設(shè)計壓力3.8MPa；設(shè)計溫度430；管子直徑27314。 設(shè)計要求1：對所附設(shè)備平面布置見圖進行分區(qū)，設(shè)計并繪制某一區(qū)的管道平面布置圖。附圖（1）4.2設(shè)計思路依據(jù)設(shè)計要求1：對所附設(shè)備平面布置見圖進行分區(qū)，設(shè)計并繪制某一區(qū)的管道平面布置圖；附圖（1）中5臺設(shè)備均為化工裝置中常見設(shè)備，其中E0401、E0402為一二級換熱器，T0401、T0402、T0403為三級反應(yīng)塔；中間管廊區(qū)域為公

15、用工程部分，為該化工裝置提供正常運行所需水、氣、儀表風(fēng)等介質(zhì)。 附圖（1）中所用全部管道材料為0Cr18Ni9；設(shè)計壓力3.8MPa；設(shè)計溫度430；管子直徑27314。初步對本裝置PID工藝系統(tǒng)進行概念設(shè)計，本著化工管路設(shè)計原則及一二級換熱器、三級反應(yīng)塔及公用工程部分的設(shè)備物料進出系統(tǒng)對本裝置進行PID圖設(shè)計，在滿足工藝要求的前提下，依據(jù)PID圖紙顯示的管路中存在的管道、工藝閥門、管件、一次儀表點、儀表自控閥合理進行管道平面布置圖設(shè)計。參照附圖（1）所給設(shè)備相對位置標(biāo)高對PID管道流程進行合理布局，考慮節(jié)能優(yōu)化、便于后續(xù)裝置正常運行人員操作、布美觀，達到PID設(shè)計要求，參考化工管路手冊、管道

16、設(shè)計手冊之配管通用細則、管道布置圖設(shè)計手冊等化工管路設(shè)計資料對該設(shè)備布置圖進行配管。確定繪圖區(qū)域及朝北方向，所用全部管道材料為0Cr18Ni9，依據(jù)管材分類要求，不銹鋼與耐熱鋼含量用千分數(shù)表示，牌號前面的數(shù)字表示含碳量的千分之幾，平均含碳量0.1,用“0”表示。當(dāng)含碳量0.03時，則在牌號前以“00”表示為超低碳。如：0Cr18N9Ti表示平均含碳量小于0.1的不銹耐酸鋼：00Cr17Ni13Mo2表示平均含碳量0.03的超低碳不銹耐酸鋼，0Cr18Ni9即為304不銹鋼管；設(shè)計壓力3.8MPa；依據(jù)工業(yè)管道按介質(zhì)壓力分類（1）低壓管道 0 P 1.6Mpa（2）中壓管道 1.6 P 10Mp

17、a（3）高壓管道 10 P 42Mpa蒸氣管道P9 Mpa，溫度不低于500時為高壓管道；可知設(shè)計壓力3.8MPa屬于中壓管道。其中與其相連的一二級換熱器及三級反應(yīng)塔均屬于靜置設(shè)備，管道設(shè)計溫度430；依據(jù)工業(yè)管道按介質(zhì)溫度分類（1）低溫管道 介質(zhì)溫度40時（2）常溫管道 40介質(zhì)溫度120時 （3）中溫管道120介質(zhì)溫度450時（4）高溫管道 介質(zhì)溫度450時可知設(shè)計溫度為430屬于中溫管道，其中管子直徑為27314，公稱直徑為DN250。4.3設(shè)計圖繪圖軟件：2012AUTOCAD管道平面布置設(shè)計圖附圖依據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，對所附設(shè)備平面布置圖進行分區(qū)，設(shè)計并繪制某一區(qū)的管道平面布置圖，將一

18、二級換熱器作為一區(qū)，三級反應(yīng)塔作為二區(qū)，整個設(shè)備平面布置圖共設(shè)兩個區(qū)，一區(qū)和二區(qū)的管道平面布置圖如下所示： （一區(qū)） （二區(qū)）五管道空視圖5.1設(shè)計依據(jù)依據(jù)設(shè)計要求2：在附圖管廊兩側(cè)的設(shè)備各選一個設(shè)備的接管，設(shè)計并繪出該管道空視圖，管道空視圖的繪制依據(jù)為管道平面布置圖，按照設(shè)計要求，在管廊兩側(cè)各選定設(shè)備E0402及T0402，其物料銜接管線號為A4-250-E，其中E代表304不銹鋼管，250代表公稱直徑為DN250。5.2設(shè)計思路依據(jù)物料走向、設(shè)備連接口、管道標(biāo)高及管線長度、管路上所有閥門、管件、儀表自控閥、一次儀表點等數(shù)據(jù)對管線A4-250-E進行空視圖繪制。 5.3設(shè)計圖E0402至T0

19、402管線A4-250-E空視圖設(shè)計附圖六絕熱計算6.1絕熱設(shè)計的基本原則【1】（1）保溫設(shè)計應(yīng)符合減少散熱損失、節(jié)約能源、滿足工藝要求、保持生產(chǎn)能力、提高經(jīng)濟效益、改善工作環(huán)境、防止?fàn)C傷等基本原則。具有下列情況之一的設(shè)備、管道、管件、閥門等應(yīng)保溫。除防燙傷要求保溫的部位外，具有下列情況之一的設(shè)備和管道也可不保溫：（a） 要求散熱或必須裸露的設(shè)備和管道；（b） 要求及時發(fā)現(xiàn)泄漏的設(shè)備和管道上的連接法蘭；（c） 要求經(jīng)常檢測，防止發(fā)生損害的部位；（d） 工藝生產(chǎn)中排氣，放空等不需要保溫的設(shè)備和管道。表面溫度超過333K的不保溫設(shè)備和管道，需要經(jīng)常維護又無法采用其他措施防止?fàn)C傷的部位應(yīng)在下列范圍內(nèi)

20、設(shè)置防燙傷保溫：（a） 距離地面或工作平臺的高度小于2.1m；（b） 靠近操作平臺距離小于0.75m。（2）低溫設(shè)備及管道的保冷設(shè)計，應(yīng)以滿足工藝生產(chǎn)、保持和發(fā)揮生產(chǎn)能力、減少冷損失節(jié)約能源、并防止表面凝露，改善工作環(huán)境等為目的。6.2 絕熱的功能及范圍絕熱包括保溫與保冷，是為了防止管道向周圍環(huán)境散發(fā)或吸收熱量。（1） 絕熱的功能用絕熱的方法，可以減少管道及其附件的熱（冷）量損失，保證操作人員安全，改善勞動條件，防止?fàn)C傷和減少熱量散發(fā)到操作區(qū)。在冬季，用保溫來延緩或防止管道內(nèi)液體的凍結(jié)。當(dāng)管道內(nèi)的介質(zhì)溫度低于周圍空氣露點溫度時，采用絕熱可防止管道的表面結(jié)露。（2） 絕熱的范圍管道及其附件有下列

21、情況之一時，應(yīng)采取絕熱措施。外表面溫度大于50以及外表面溫度小于或等于50但工藝需要保溫的管道及其附件。工藝生產(chǎn)中需要減少介質(zhì)的溫度降或延遲介質(zhì)凝結(jié)時。介質(zhì)溫度低于周圍空氣露點溫度時，以及在環(huán)境溫度下，為防止管道外表面凝露時。對于工藝生產(chǎn)中不需要保溫的管道及其附件，當(dāng)其外表面溫度超過60，而需經(jīng)常操作維護時。在無法采用其它措施防止?fàn)C傷時，應(yīng)進行防燙傷絕熱。例如距地面或工作平臺的高度小于2.1m或接近操作平臺，平面距離小于0.75m時均應(yīng)進行防燙傷絕熱。減少冷介質(zhì)在生產(chǎn)或輸送過程中的冷量損失以及制冷系統(tǒng)中的冷管道?？刹唤^熱的管道及其附件主要有：要求散熱或必須裸露的管道；要求及時發(fā)現(xiàn)泄漏的管道法蘭；工藝上無特殊要求的放空、排凝管道；要求經(jīng)常監(jiān)測、防止發(fā)生損壞的部位。6.3絕熱層材料和主要輔助材料的性能要求及選擇原則（1）保溫材料制品的主要性能（a）在平均溫度為298K時熱導(dǎo)率值應(yīng)不大于0.080，并有在使用密度和使用溫度范圍下的熱導(dǎo)率方程式或圖表；對于松散或可壓縮的保溫材料及其制品，應(yīng)提供在使用密度下的熱導(dǎo)率方程式或圖表。（b）密度不大于300（c）除軟質(zhì)、半硬質(zhì)、散狀材料外，硬質(zhì)無機制品的抗壓強度不應(yīng)小于0.30MPa，有機制品的抗壓強