注册化工工程师第66讲.docx

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注册化工工程师第66讲

8.2.3设备的接管要求

1．离心泵的接管要求

①泵的入口和出口均需设置切断阀，一般采用闸阀。

②为了防止离心泵未启动时物料的倒流，在其出口处应安装止回阀。

由于止回阀容易损坏，应靠近泵的出口安装，以便切断后检修。

③在泵的出口处应安装压力表，以便观察压力。

④在进行泵吸入管线的水力计算时，要校核泵的净正吸人压头，以免产生气蚀现象。

泵人口管线的管径一般与泵管口相同。

若净正吸人压头不能满足要求，可以将泵吸人管线的管径放大l级。

⑤泵出口管线的管径一般与泵管口相同。

⑥泵入口管线和出口管线的管径与泵管口相同时，则阀门直径亦与泵管口相同。

当泵入口和出口管径比泵管口大l级时，阀门尺寸应与管口相同，以降低费用。

若管线尺寸比泵管口大2级或2级以上，则应选用比管口直径大1级的阀门。

⑦为防止杂物进入泵体损坏叶轮，应在泵吸人口设过滤器。

一般DN25及其以下的管线用Y形过滤器，DN40及其以上的管线用临时过滤器。

过滤器的安装位置应在泵吸人口和人口切断阀之间的大法兰一侧。

⑧止回阀上方应加装一泄液阀，以便于止回阀拆卸前的泄压。

为了节省安装位置，可以在止回阀和切断阀之间加装一泄液环，而把泄液阀装在泄液环上。

对Dg50以上的止回阀，亦可考虑在止回阀的阀盖上钻孔安装放净阀。

图8.2-1所示为离心泵的典型配管。

2．离心泵的保护管线

在某些情况下离心泵需要设置保护管线。

①暖泵管线：

用于输送230℃以上介质的泵。

为防止多台泵中的备用泵在启动时因温度上升过快而产生压力，应在泵出口阀前后设一Dg20的旁通管线作为暖泵管线，使少量介质连续从旁路通过，从而使泵保持在热备用状态，如图8.2-2所示。

②小流量旁通管线：

当工作流量低于额定流量20%，泵的工作效率很低时，应设小流量旁通管线，让部分介质在短时间内循环。

小流量旁通管线上不装阀门，只装限流孔板，如图8.2-3所示。

③平衡管：

输送常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体或处于闪蒸状态下的液体时，为避免泵体的气蚀，应设平衡管线，平衡管线接住吸入罐的气相段，如图8.2-4所示。

④高扬程旁通管线：

高扬程的备用泵应设置旁通管线，如图8.2-5所示。

高扬程旁通管线的一般设置要求，见表8.2-1和表8.2-2。

⑤防凝管线：

输送倾点高于气温的介质的备用泵应设防凝管线。

正常运行时，打开备用泵出口阀的旁通，使备用泵处于热态，泵体内的介质不会凝固；当泵拆下检修时，打开泵吸人口和排出口之间的旁通，使泵内的介质继续流动而不致凝固。

如图8.2-6所示。

防凝管线要伴热，以保畅通。

3．容器的接管要求

①容器的物料入口管口处，不一定设切断阀；与容器相接的空气、蒸汽、水等公用工程管线，在靠近容器管口处应设切断阀，并在切断阀前设止回阀。

输送熔融物、浆液和高黏度介质的管线要坡向收料容器。

一般情况下，只在容器液相区出口处设置切断阀；若距此管口水平距离15m内另有切断阀时，可不在容器出口处设切断阀。

②容器与连接管线之间的切断阀应尽量直接安装在容器管口。

其尺寸同容器管口；若压降许可，也可比容器管口尺寸小1级或2级，同管线尺寸。

③容器底部一般设有放净阀（常用截止阀），供容器放净用。

容器顶部设放空阀（常用闸阀），供容器开停工吹扫及放空用。

阀门应直接与容器管口相接。

当阀后不接管线时，阀门不接管线的一侧应用丝堵或法兰封死。

若可以利用管线上的阀门对容器进行放空或放净，容器可免设放空或放净阀。

推荐的放空阀、放净阀尺寸如下：

④若容器需要设置两个或两个以上的液位计（包括玻璃板液位计、液位变送器、液位警报器等）时，应设液位计总管（Dg50或Dg80）。

所有的液位计接在液位计总管上，总管再与容器相接。

这样，可使容器筒体上的开口数目减到最少。

⑤容器下部液体出口管与泵吸入口相接时，容器内靠近此管口处应设防涡流板。

⑥容器需要设置安全阀时，可把安全阀设在容器顶部气相部分或气相管线上。

容器内设有破沫网，并且在容器内介质容易把破沫网堵塞的特殊情况下，安全阀应装在破沫网下方。

⑦当容器对安装标高有具体要求时，应标出最低标高。

一般立式容器标容器下切线的标高，卧式容器标容器内底的标高。

⑧常在容器底部附近设一Dg50的公用工程接口，以便于检修时对容器进行清洗和吹扫。

4．贮罐的接管要求

①贮罐的液面需用两种不同的液面计进行测量。

②为了排出贮罐内的积水，常压贮罐的底部应设一集水井，由集水井往外排水。

③大型贮罐在水压试验过程中会有较大的沉降，所以与其相接的管线应有一定的挠性，或者用柔性管与其相接。

④拱顶常压罐的顶部应设呼吸阀、真空阀或其他相应的设施，以避免贮罐超压损坏或被真空吸扁。

浮顶罐不需设置呼吸阀和真空阀。

⑤常压贮罐常设有化学泡沫灭火系统。

⑥球罐贮存轻烃时，应设消防水喷淋系统。

一般在球罐顶部设一环状喷淋水管或者一水堰，保护球罐上部在发生火灾时不过热；另外，在赤道带处有一圈环状喷淋水管，保证球罐下部在发生火灾时有一层水膜保护。

⑦球罐应设安全阀和真空阀。

5．塔器的接管要求

塔是容器的一种，容器对管道仪表流程图的种种要求也适用于塔。

但塔又有一些与一般容器不同的要求。

①为了便于调节，塔上通常设有几个进料口。

每个进料口处应设置阀门，直接装在塔的管口。

②一般立式再沸器的出口管口与塔的返塔管口直接连接；卧式热虹吸再沸器的管线在热膨胀允许的条件下，应尽量短而直。

③当设有备用再沸器需轮流清扫，或采用多台再沸器，并在热负荷波动范围很大的情况下操作时，再沸器要设置阀门。

除上述情况外，在塔与再沸器连接的气相管和液相管上，一般很少设置阀门。

停工检修时，可用8字盲板切断塔和再沸器。

④卧式再沸器常有两个出口。

为使其流量相等，管线最好对称布置。

⑤用蒸汽加热的再沸器，可在蒸汽入口管上设调节阀，控制蒸汽流量；或在蒸汽冷凝液出口管上装调节阀，改变再沸器内蒸汽冷凝液的液面而调节传热量。

⑥采用调节阀控制再沸器内蒸汽冷凝液的液面时，传热过程可在较宽的范围内调节。

⑦塔顶馏出线上一般不设阀门，直接接往塔顶冷凝器。

图8.2-7热油气旁路

⑧图8.2-7所示为适用于某流程的热油气旁路。

塔顶油气线连到空冷器（或管壳式换热器）上，介质经冷凝后到塔顶贮罐。

为保证贮罐压力，应设一个热油气旁路。

旁路上应设压力控制阀，不允许有袋形管线。

压力控制阀装在罐顶上，使凝液能连续地在旁路上从“A"点流到“B”点。

⑨在重力回流式冷凝系统中设置液封管可以防止冷凝器出口管线中的气相倒流。

⑩温度计管口一般开在塔的液相区。

温度计套管应与塔板内的液体接触，所以在布置温度计套管时，应密切注意塔内构件的布置。

11压力计管口开在塔板下的气相区。

对液面波动剧烈的塔，压力计安装位置应在十分可靠的高度上，即保证在任何时候压力计管口均在气相区内。

12为了避免塔被超压损坏，塔顶常设安全阀。

安全阀常设在塔顶或者塔顶的气相馏出管线上。

为了减少火炬的处理量，近几年有把塔顶紧急排放的轻质烃（例如相对分子质量小于30一45者）直接排人大气；较重的烃类气体通过封闭的泄压系统排人火炬处理。

13塔顶和中段回流管线在管口处不宜再设置切断阀。

14侧线气提塔塔顶气体返回分馏塔的管线上不应设置切断阀。

15对同一产品有多个抽出口的塔，其各个抽出口均应设置切断阀。

6．换热器的接管要求

①换热器的工艺流程通常给出介质的流向。

如未指定时，冷流由下部进入，上部排出；这样在冷流系统发生故障时，换热器内部存有冷却介质，不致排空。

热流一般由上部引入，下部排出。

②对无相变的换热过程，为了减少压降并节省管线和占地面积，串联换热器宜用重叠式布置，但叠放不应超过3个换热器。

③使用蒸汽作为热源加热时，蒸汽从上部引入，蒸汽冷凝水由下部排出。

④除U形管换热器外，容易结垢和有腐蚀性的介质走管程，这样便于清垢和更换管子.

⑤一般温度高的介质走管程，以减少热损失。

蒸汽加热器例外，蒸汽走壳程，有利于蒸汽冷凝水的排出。

⑥温度很高或压力很高的介质走管程较好，可降低对换热器外壳的材质或强度的要求。

⑦换热器壳侧的设计压力比管侧的设计压力低时，应根据“换热管破裂”来决定壳侧是否需要设置安全阀保护。

⑧制冷剂或低温介质一般走管程，以减少冷量损失。

⑨若换热的两个介质都是液体，采用逆流比顺流有利。

因为在其他条件相同的条件下，逆流的温差大，对传热有利。

⑩对换热器在阀门关闭后可能由于热膨胀或液体蒸发造成压力太高的地方，应设安全阀，其尺寸常为人口D。

20，出口D。

250例如，冷凝器的水侧阀门关闭时，由于工艺侧阀门不严，冷却水漏人高温介质而受热膨胀，造成压力太高而超压；蒸发器停止使用时，由于蒸汽阀门关闭不严，漏人蒸汽而加热物料，使物料继续蒸发，导致阀门切断的工艺侧压力继续升高，因此应设安全阀泄压；当泄出的是水或其他不燃、无毒介质时，可以把安全阀的出口管接到地面附近，否则要排往合适的泄放系统。

11在寒冷地区，水冷却器和水冷凝器的水管线可设一供回水管的防冻旁通，并在供水管切断阀后靠换热器侧设一放净阀。

旁通直径常用D。

25，放净用D。

200

12进入并联换热器、冷却器和冷凝器的管线应采用对称的管线布置形式。

13换热器冷却水出口侧应设温度检测，以利于控制冷却水出口温度不至过高而结垢。

被冷却或加热的工艺介质的出口也应设测温设施，以便控制物料的加热（冷却）温度。

7．压缩机的接管要求

①压缩机进出口管线上均应设置切断阀。

②抽吸空气的往复式空气压缩机，其人口不设切断阀。

③往复式压缩机的间歇吸人和排出，会使气体产生压力脉动。

为减少气体压力脉动，在压缩机出口管线上应安装孔板或设缓冲罐。

而最有效的方法是在压缩机的吸入口和排出口处都安装缓冲罐，其位置越接近压缩机管口越好，最好能与压缩机出入口直接相接。

④为防止凝液进入压缩机气缸，必须在各段吸入口前设置吸入罐或凝液分离罐，以除去凝液。

当凝液为易燃或有害物质时，应把凝液排往闭式系统集中处理。

⑤压缩机的凝液分离罐应尽量靠近压缩机吸入口布置。

管线应坡向凝液分离罐，以免凝液进入压缩机气缸。

⑥压缩机停机时不允许有凝液回流。

当压缩机出口管内的气体接近饱和状态时，出口管上要设置凝液分离罐，同时安装一个止回阀。

压缩机出口气体不是饱和状态时，由于其排出气体中多带有润滑油，因此，出口亦应设置分离罐，以分离润滑油。

⑦若用水冷却压缩机和被压缩的气体时，应先将冷却水接往后冷器，然后接往中间冷却器（对2级压缩机而言），最后冷却气缸夹套，以充分利用冷却水。

⑧各级冷却器的冷凝液应分别用管线排出，并保证各级排出压力高于系统压力。

若把不同级别冷却器的冷凝液合为一个系统时，应分别装一个止回阀，然后再接在一起。

⑨凝液分离罐至压缩机间的管线应进行保温或伴热。

⑩压缩机人口处和入口管线上的切断阀之间应设过滤器。

11离心式压缩机是连续排料的，几乎可以不考虑振动，因此，离心式压缩机的出入口不需设置缓冲罐。

12压缩机有大量的辅助管线，如冷却水管、润滑油管、密封油管、洗涤油管、气体平衡管、放空管等。

对于密封油系统、润滑油系统的油冷却器，还要考虑其冷却水管线。

在冬季，还应考虑贮油罐保温加热用的蒸汽管。

应根据压缩机制造厂的要求，在管道仪表流程图上把这些辅助管线都补上。

13汽轮机以蒸汽为动力，可用作压缩机、泵、发电机的驱动机。

为了避免杂物和水进入汽轮机，要求在汽轮机的蒸汽入口管上设置过滤器、凝液分离包或分水器。

14蒸汽压力过高会造成汽轮机转速过高或外壳超压损坏，所以在蒸汽人口管上要设调压阀和安全阀，以保持恒定的汽轮机转速。

15汽轮机启动时，加热太快会造成振动，所以在蒸汽人口管上应设一带限流孔板的旁通，以使开车前有少量蒸汽进入汽轮机暖机，从而使启动时不会由于升温太快而造成振动。

16汽轮机外壳的底部要设连续排水的疏水器，以排出在汽轮机内生成的冷凝液。

汽轮机有多种排汽形式。

对小型间歇操作的汽轮机，可直接排往户外安全高度处，需要时要设消声器。

连续运行的汽轮机，其乏汽要设法利用，可接往工厂的低压蒸汽系统，这种汽轮机称为背压式汽轮机。

为了增加蒸汽通过汽轮机的压降，使之多做功，在汽轮机出口设有冷凝器，以冷凝汽轮机排出的蒸汽，这种汽轮机称为凝汽式气轮机。

把汽轮机排出的蒸汽部分通人冷凝器冷凝，部分抽出供低压蒸汽系统的汽轮机叫做抽气式气轮机。

17汽轮机人口的蒸汽管线上安装过滤器时，过滤器应当紧靠汽轮机人口管口安装。

18背压式汽轮机乏汽管线上应设置切断阀，并尽量靠近汽轮机出口管口。

19背压式汽轮机乏汽管线的低点应设疏水设施。

20凝汽式汽轮机的乏汽管线上均应设置全量泄放的安全阀。

通常把此安全阀装在冷凝器上。

21若在进入表面式冷凝器的乏汽管线上安装切断阀，安全阀应安装在切断阀前。

8.2.4管道、阀门的噪声控制

工厂噪声控制是环境保护的重要内容，根据国家标准《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ81-85）的规定，工人作业场所的噪声控制水平按表8.2-3执行。

1．管道、阀门的噪声控制方法

管道系统在高流速、节流、气穴、湍流等情况下都会产生噪声。

工艺（系统）工程师应确定合适的流速，对管系的阀门（包括控制阀）、特殊管件（如喷射器等）和由于管道中物料流向突变的管系以及火炬管系、安全阀放空管系等，在工作时由于高流速湍流引起的高噪声进行控制。

流体在阀门或管道内的流速越高，噪声亦越高，降低流速可减小噪声。

在无气穴的情况下，流速增加1倍，噪声增加1DB.对噪声限制较严的管道，需对流速加以限制，一般采用扩大管径的方法来降低流速。

对于截面与流向急剧变化的管段，其流速还应进一步降低。

在实际使用中，不同的环境对管道噪声有不同的要求，但气流输送关系不受此限制，因为气流中固体颗粒与管壁的摩擦将大大增加管道噪声。

管道内流速的限制值见表8.2-4.

当无法用降低流速的方法控制噪声时，可查阅有关噪声控制设计规范，如HG/T20570，10-1995《工艺系统专业噪声控制设计》，用其他方法控制管道系统噪声，例如在管道中的必要位置安装消音器，可以降低噪音强度；对管道中高流速部分采用大曲率弯管设计；尽量选用流向夹角小的三通管件；配置足够长度的直管稳流段；在管道外包覆隔音材料等减噪、消音措施。

还可以把设备与管道的刚性连接改为挠性软管连接，可以达到隔振降噪的效果。

还应该向阀门生产厂家了解阀门噪声强度的预测情况或计算噪声等级预计值的必要数据，以便在设计中尽量选用低噪声的调节阀、喷射器等。

当疏水阀向大气排放凝结水时，由于疏水阀排放动作的声音，有时会产生噪声，为抑制噪声可采取下列措施。

①采用可低温排水的热静力型疏水阀。

②把出口管末端插入排水槽或排水沟的水面以下。

③凝结水的压力较低时，采用较长的出口管（2m以上），使二次蒸汽能在管内凝结，如图8.2-8所示。

④出口管通过排水沟的底部，使再蒸发蒸汽凝结，但这时出口管的末端应露出水面，如图

⑤口管上安装消声器。

如图8.2-10所示。

⑥凝结水直接排向砂土地面。

在疏水阀停止动作时出口管会形成真空，使砂土倒流进入疏水阀，因而必须采用在出口管弯头处开小孔的办法防止故障，如图8.2-11所示。

2．噪声水平的计算

管道阀门的噪声受多方面因素影响，除了考虑由于机械振动、反射／谐振而产生的噪声，还应根据VDMA24424标准，对液体流体动力学噪声和气体空气动力学噪声做出分析。

一般认为离开管道1m处于85dB（A）的噪声是可以接受的。

调节阀在大多数工况下都小于这个数值。

对于液体工况，噪声水平通常不高，计算参见公式，就是在闪蒸工况下，保守估计也不会超过90dB（A）。

但如果发生气蚀（XF>Z）噪声急剧增加，计算参见公式

式中：

LA为噪声水平，dB（A）；p1为上游压力，MPa（绝）；Pv为液体饱和蒸气压，MPa（绝）；ID为液体密度，

为管壁修正系数；△LF为液体噪声计算阀门修正系数。

对于气体，在低压降比时，阀门引起噪声的主要原因是湍流，在高压降比时，冲击湍流成为主要的噪声源。

而一旦形成阻塞流，噪声将超过95dB（A）。

气体比液体更容易产生噪声是因为气体的操作流速一般比液体高，而高流速是产生噪声的主要因素。

气体噪声计算参见公式

8.2.5机泵压差要求

在确定机泵的压差要求时，要考虑到由于管道阻力计算常有误差，而且在运行过程中管道的结垢、积炭也使管道阻力大于计算值，所以要考虑泵扬程的安全系数1.1-1.15。

泵的型号确定后，须校核所选泵的流量和扬程是否符合工艺要求。

制造厂提供泵的性能曲线或性能表一般是在常温常压下用清水测得的，若输送的液体的物理性质与水有较大差异（例如输送高黏度液体），则应将泵的性能指标流量、扬程换算成对被输送液体来说的流量和扬程的值，然后把工艺条件要求的流量和扬程与换算后的泵的流量和扬程比较，确定所选泵的性能是否符合工艺要求。

1．泵的扬程的校核

化工装置管道系统设计中，机泵所需要的扬程是选泵的重要依据，由管网系统的安装和操作条件决定。

根据管网系统的实际长度、走向、相对位置来计算扬程，此扬程是用来克服：

①两端容器液面间的位差；②两端容器液面上压力作用的压头差；③两端液体出口和进口的速度头差及机泵进口、出口管线、管件、阀门、仪表组件和设备的全部阻力损失。

式中：

H为泵输送系统所需的扬程，m液柱；pd为排出侧容器液面上的压力，Pa;ps为吸人侧容器液面上的压力，Pa;HD为排出侧（最高）液面到泵中心的垂直距离，m液体；风为吸入侧（最低）液面到泵中心的垂直距离，当吸人液面低于泵中心（吸上）时，Hs取正值，当吸入液面高于泵中心（灌住）时，风取负值，m液体；

为吸人侧管道系统全部阻力损失，m液柱。

为避免发生汽蚀或打不上液体的情况，泵的实际安装高度必须低于泵的允许吸人高度Hs。

为了安全起见，安装高度应比计算出来的允许吸入高度低0.3m。

2．泵的轴功率的校核

离心泵的轴功率计算公式为

由于工程设计时所取单位制的不同，泵轴功率的计算公式还有其他表达方式，参见工程设计中常用的参考标准及手册《化工装置工艺系统工程设计规定》（HG/T20570.1-20570.24-95）

（二）、《石油化工设计手册》（第4卷）、《化工工艺设计手册》（第2版）、《化学工程手册》（第2版）等。

【例8.2-1】已知某系统管网，由2个管系组成：

设管系中位差压力降为零，设备工作压力降为0。

求：

管系1工作压力降及系统管网工作压力降。

解：

（1）管系1工作压力降（管阻）

（3）计算系统管网管阻，