工艺设计一般原则规定29页.docx
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工艺设计一般原则规定29页
工艺设计一般原则规定
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SDEP-SPT-PE1001-2019
1 “教书先生”恐怕是市井百姓最为熟悉的一种称呼，从最初的门馆、私塾到晚清的学堂，“教书先生”那一行当怎么说也算是让国人景仰甚或敬畏的一种社会职业。
只是更早的“先生”概念并非源于教书，最初出现的“先生”一词也并非有传授知识那般的含义。
《孟子》中的“先生何为出此言也？
”；《论语》中的“有酒食，先生馔”；《国策》中的“先生坐，何至于此？
”等等，均指“先生”为父兄或有学问、有德行的长辈。
其实《国策》中本身就有“先生长者，有德之称”的说法。
可见“先生”之原意非真正的“教师”之意，倒是与当今“先生”的称呼更接近。
看来，“先生”之本源含义在于礼貌和尊称，并非具学问者的专称。
称“老师”为“先生”的记载，首见于《礼记?
曲礼》，有“从于先生，不越礼而与人言”，其中之“先生”意为“年长、资深之传授知识者”，与教师、老师之意基本一致。
范围
家庭是幼儿语言活动的重要环境，为了与家长配合做好幼儿阅读训练工作，孩子一入园就召开家长会，给家长提出早期抓好幼儿阅读的要求。
我把幼儿在园里的阅读活动及阅读情况及时传递给家长，要求孩子回家向家长朗诵儿歌，表演故事。
我和家长共同配合，一道训练，幼儿的阅读能力提高很快。
本规定了工艺装置设计中的主要工艺设计原则和一般性要求，包括了腐蚀裕量、备用原则、设计压力、设计温度、隔热、伴热、隔离、安全措施、取样系统和公用物料站等内容。
本规定适用于石油炼制、石油化工装置的工艺设计。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本规定的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本规定。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规定。
《石油化工钢制压力容器》SH-3074
《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局锅发[2019]154号
3 静设备设计寿命和腐蚀裕量
3.1 静设备设计寿命
静设备的设计寿命系指在预定的腐蚀裕量情况下，设备达到的服役年限。
除有特殊要求外，静设备的设计寿命可按以下规定确定：
厚壁反应器30年（容器，包括不可拆卸的内件及催化剂支持梁）
反应器中可拆卸内件20年
塔器、容器20年
换热器壳体及类似部件20年
球罐20年
储罐15年
高合金钢管束10年
碳钢及低合金钢管束4年且不低于一个操作周期
其它小型设备4年且不低于一个操作周期
3.2 静设备的最小腐蚀裕量要求
3.2.1 腐蚀裕量考虑的原则
a）与工作介质接触的筒体、封头、接管、人（手）孔及内部构件等，均应考虑腐蚀裕量。
b）下列情况一般不考虑腐蚀裕量：
1）介质无腐蚀作用时（不锈钢、不锈复合钢板或有不锈钢堆焊层的元件）；
2）有可靠的耐腐蚀衬里（如衬铅、衬橡胶、衬塑料等）的基体材料；
3）可经常更换的非受压元件；
4）法兰的密封表面；
5）管壳式换热器的换热管；
6）管壳式换热器的拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件；
7）用涂漆可以有效防止环境腐蚀的容器外表面及其外部构件（如支座、支腿、底板及托架等，但不包括裙座）。
c）腐蚀裕量一般应根据材质在介质中的腐蚀速率和设备的设计寿命确定。
如果设备有覆盖层，仅单纯的覆盖层考虑腐蚀裕量。
对有使用经验者，可以按经验选取或按以下规定确定。
3.2.2 腐蚀裕量的选取
a）筒体、封头的腐蚀裕量
1）介质为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制的设备，其腐蚀裕量不得小于1．Omm。
2）除1）以外的其他情况可按表3.2.2-1确定筒体、封头的腐蚀裕量。
表3.2.2-1筒体、封头的腐蚀裕量
腐蚀程度
不腐蚀
轻微腐蚀
腐蚀
重腐蚀
腐蚀速率（mm／年）
<0.05
0.05～0.13
0.13～0.25
>0.25
腐蚀裕量（mm）
0
≥1
≥2
≥3
注：
①表中的腐蚀率系指均匀腐蚀。
②最大腐蚀裕量不应大于6mm，否则应采取防腐措施或更换材质。
b）设备接管（包括人、手孔）的腐蚀裕量，一般情况下应取壳体的腐蚀裕量。
c）设备内件与壳体材料相同时，设备内件的单面腐蚀裕量按表3.2.2-2选取。
表3.2.2-2设备内件腐蚀裕量
内件
腐蚀裕量
结构形式
受力状态
不可拆卸或无法从人孔取出者
受力
取壳体腐蚀裕量
不受力
取壳体腐蚀裕量的1／2
可拆卸并可从人孔取出者
受力
取壳体腐蚀裕量的1／4
不受力
0
d）筒体内侧受力焊缝应取与筒体相同的腐蚀裕量。
e）设备各部分的介质腐蚀速率不同时。
则可取不同的腐蚀裕量。
f）两侧同时与介质接触的元件，应根据两侧不同的操作介质选取不同的腐蚀裕量，两者叠加作为总的腐蚀裕量。
g）容器地脚螺栓小径的腐蚀裕量可取3mm。
h）碳钢裙座筒体的腐蚀裕量应不小于2.Omm，当其内、外侧均有保温或防火层时可不考虑腐蚀裕量。
i）当工程设计中另有规定或有特殊要求时，可根据工程设计的具体规定确定腐蚀裕量。
4 设备备用原则
a）连续运转的泵应设在线备用，间断运转的泵可允许在库备用；
b）对于价格昂贵的泵（如计量泵），在工艺操作条件允许的情况下，宜设置共用的在线备用泵；
c）开停工运转，临时用泵可几台共用或与工艺泵共用，按条件最苛刻的设置；
d）离心压缩机运转可靠性高，不宜备用。
但在工艺要求苛刻的重要位置上可以设备用；
e）往复式压缩机宜设在线备用；
f）罗茨鼓风机宜设在线备用；
g）工艺上极为重要的换热器，若换热物料易堵塞，经常需清理，这类换热器可以设在线备用。
5 设备的设计压力
5.1 设备的设计压力定义
a）压力：
除注明者外，压力均指表压力。
b）正常工作压力：
指容器在正常运行工况下，它包括：
正常操作、开停工工况、再生工况、改变进料工况和预期实际操作可能波动的工况，容器顶部可能达到的最高压力。
c）最高工作压力：
设备最高工作压力应是正常使用过程中（正常运行工况和考虑系统附加条件，如系统压力变化、系统中其它设备的影响、安全阀在系统中的相对位置等情况），在容器顶部可能达到的最高压力。
1）承受内压的压力容器，其最高工作压力是指在正常使用过程中，顶部可能出现的最高压力。
2）承受外压的压力容器，其最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中，可能出现的最高压力差值；对夹套容器指夹套顶部可能出现的最高压力差值。
d）设计压力：
指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷的条件，其值不低于最高工作压力。
5.2 设备最高工作压力的确定
各类系统中设备最高工作压力的选取如下：
a）离心泵系统
1）泵出口侧最后切断阀上游设备的最高工作压力，等于泵吸入侧容器的最高工作压力，加上泵出口关闭压差、再加（或减去）静压头。
2）泵出口侧最后切断阀下游设备的最高工作压力，应是设备的正常工作压力并加上系统附加条件后的最高工作压力。
b）容积式泵系统
容积泵的输出压力主要受泵壳体的强度和驱动机的力矩限制，因此对容积式泵通常不用“关闭压力”一词，而用“停止压力”（即使得驱动机停止运转所需压差）。
“停止压力”通常比它正常的工作压力高许多，因此，容积式泵输出管道上的设备不应按“停止压力”设计。
容积泵出口管道上设备的最高工作压力，可取设备的正常工作压力加上系统附加条件。
其压力应足够高，以避免容积泵正常工作压力压力波动时，系统安全阀起跳。
c）冷冻系统
冷冻系统的设备最高工作压力，其高压侧和低压侧应分别确定。
冷冻系统在停车后，高压侧压力将降低，而低压侧压力将升高至系统中两侧压力相等，此时的压力即为“停车压力”（按高压侧至低压侧等焓节流来计算）。
高压侧的最高工作压力通常是工艺规定的数值，此值应高于“停车压力”；低压侧的最高工作压力为“停车压力”加上一定的裕量，此裕量取决于系统停车期间输入的热量和冷冻剂的热力学性质。
长期停车时低压侧的最高工作压力取最高预期环境温度下冷冻剂的平衡压力。
d）压缩机系统
处理蒸气和蒸气混合物的压缩机系统和其它多种设备串联系统应按承受同一超压源的一组设备（两个切断阀之间）来选取设备最高工作压力，并应注意以下方面:
1）安全阀应尽可能设在系统内工作温度最接近常温的地方；
2）处于压缩机系统中安全阀下游设备的最高工作压力，应取安全阀的定压；
3）处于压缩机系统中安全阀上游设备的最高工作压力，应取安全阀开启压力加上设备至安全阀处在最大正常流量下的压力降。
e）塔系统
1）塔系统包括塔、再沸器、塔顶冷凝器和回流罐。
2）塔的最高工作压力，应按塔顶正常工作压力并加上系统附加条件来确定。
f）盛装液化气体的压力容器的最高工作压力的确定
1）液化气体压力容器的最高工作压力不低于表5.2-1的规定。
表5.2-1液化气体压力容器的最高工作压力
液化气体
临界温度
最高工作压力
无保冷设施
有可靠保冷设施
无试验实测
温度
有试验实测最高工作温度
且能保证低于临界温度
≥50℃
50℃饱和蒸汽压力
可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力
＜50℃
设计所规定的最大充填量时，温度为50℃的气体压力
试验实测最高工作温度下的饱和蒸汽压力
2）液化石油气储罐的最高工作压力应按不低于50℃混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定。
若无实际组分数据或不做组分分析，其最高工作压力则应不低于表5.2-2规定的压力。
表5.2-2混合液化石油气压力容器的最高工作压力
混合液化石油气50℃
饱和蒸汽压
最高工作压力
无保冷设施
有可靠保冷设施
≤异丁烷50℃饱和蒸汽压力
等于50℃异丁烷的饱和蒸汽压力
可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸汽压力
＞异丁烷50℃饱和蒸汽压力
≤丙烷50℃饱和蒸汽压力
等于50℃丙烷的饱和蒸汽压力
可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸汽压力
＞丙烷50℃饱和蒸汽压力
等于50℃丙烯的饱和蒸汽压力
可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸汽压力
注：
液化石油气指国家标准GB11174规定的混合液化石油气；异丁烷、丙烷、丙烯50℃的饱和蒸气压力应按相应的国家标准和行业标准的规定确定。
5.3 设备设计压力的确定
5.3.1 初步的设备设计压力确定原则见表5.3.1。
表5.3.1设计压力的选取单位：
MPa
类型
设计压力P
常压
容器
常压下工作
设计压力为常压，用常压加上系统附加条件校核
内
压
容
器
无安全泄放装置
P=1.0Pw～1.1Pw
装有安全阀
P=Pw+0.18Pw≤1.77
P=1.1Pw1.77＜Pw≤3.92
P=Pw+0.43.92＜Pw≤7.85
P=1.05Pw7.85＜Pw
装有爆破片
取爆破片标定爆破压力范围的上限。
出口管线上装有安全阀
不低于安全阀之开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降。
容器位于泵进口侧且无安全泄放装置
取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1MPa外压进行校核。
容器位于泵出口侧，且无安全泄放装置时
取泵关闭压力
外
压
容
器
外压容器
不小于在正常运行工况下可能出现的最大内外压力差。
真空容器
设有安全
控制装置
外压取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的较小值。
未设安全
控制装置
外压取0.1MPa。
夹套内为内压的带夹套真空容器
容器壁
按外压容器设计，设计压力取无夹套真空容器规定的压力值，再加夹套内设计压力，且必须校核在夹套试验压力（外压）下的稳定性。
夹套壁
按内压容器规定
夹套内为真空的带夹套内压容器
容器壁
以内压容器的设计压力加0.1MPa作为设计压力，且必须校核在夹套试验压力（外压）下的稳定性。
夹套壁
按内压容器规定。
两侧受压的承压元件
除有可靠措施确保两侧同时受压，可按压差作为设计压力外，均应分别按一侧设计压力计算强度，另侧设计压力值核算稳定。
注1：
Pw为最高工作压力
5.3.2 最终的设备设计压力确定原则
初步确定的设计压力还需根据该设备在其系统中相对于安全泄放装置位置进行调整，得出设备的最终确定的设计压力，其调整原则如下：
a）装有安全泄放装置的设备及其上游设备的设计压力或系统中没有安全泄放装置
可按表5.3.1设计压力选取表确定。
b）安全泄放装置下游设备的设计压力
设计压力等于安全泄放装置的开启压力（或标定压力上限），或按表表5.3.1确定的设计压力，二者取大者。
5.3.3 设备设计压力选取的补充规定
a）如果通过容器内部（如塔盘等）的压力降很大，这压力降应包括在设计压力中。
b）全真空设计
一般情况下，真空容器的设计压力按表5.3.1考虑。
当无法确定时，可按下述情况确定：
1）正常操作为减压或开/停工需抽空的设备按全真空设计，并且能承受在真空系统失灵的情况下设备所能达到的最高压力；
2）对于装有在常温下其蒸汽压低于大气压的介质、可隔断的设备按全真空设计；
3）对于短时间内需蒸汽吹扫并设有敞口放空的设备，不按全真空设计。
c）特殊情况
在下列情况，工艺应适当提高设备的设计压力：
1）极度危害和高度危害的介质的排放，受到环境限制或直接影响到人身和环境安全的情况；
2）某些场合，如沥青、石蜡、油浆等易凝物料或某些浆液，在排放时会在安全装置和排放系统中凝固；以及水或其它物料，在排放时可能冻结，使排放系统堵塞的情况；
3）某些贵重物料，需减少排放损失的情况；
4）氢气或含氢气体混合物（氢分压在0.5MPa以上）；
5）由于化学反应或其它原因，可能引起工作压力急剧上升的情况。
6 设备设计温度
6.1 设备的设计温度定义
设计温度指容器正常使用过程中，设定的元件的材料温度。
设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。
容器的设计温度，应为容器在运行时压力和温度相偶合的最苛刻条件下的温度。
6.2 设备最高（或最低）工作温度
设备在正常使用过程中，介质可能达到的最高（或最低）温度。
6.3 设备设计温度的确定原则
设计温度不得低于元件材料在工作状态可能达到的最高温度。
对于0℃以下的设备，应考虑介质及环境温度的影响，设计温度不得高于容器的材料可达到的最低温度。
在能进行传热计算或实测时，应以最高（或最低）工作温度或最高（或最低）工作温度下的壁温作为设计温度。
在不能进行传热计算或实测时，以正常使用过程中介质的正常工作温度加（或减）一定裕量作为设计温度。
设备的不同部位在工作过程中可能出现不同温度时，可分别设定每部分的设计温度，并给出建议的分段位置。
例如：
一般蒸馏塔或精馏塔应分别给出塔顶、进料和塔底的设计温度。
对于多腔容器，各腔的设计温度应分别考虑各腔内的操作情况。
6.4 设备设计温度的选取
a）设备器壁与介质直接接触，且有外保温（或保冷）时的设计温度，应按表6.4选取。
表6.4设计温度的选取
介质温度t，℃
设计温度
t≤-15℃
介质正常工作温度减0℃～10℃
或取最低工作温度
-15℃＜t＜15℃
介质正常工作温度减5℃
或取最低工作温度
15℃≤t≤350℃
介质正常工作温度加20℃
或取最高工作温度
t＞350℃
介质正常工作温度加15℃～30℃
或取最高工作温度
注：
设备的最高（或最低）工作温度接近所选材料允许使用温度界限时，应结合具体情况慎重选取设计温度，以免增加投资或降低安全性。
若增加温度裕量后会引起更换高一档的材料时，从经济上考虑，允许按工程设计要求，可不加或少加温度裕量，但工艺必须有措施，使操作中不至于超温。
b）设备内介质用蒸汽直接加热或被内置加热元件（如加热盘管、电热元件等）间接加热时，设计温度取正常工作过程中介质的最高温度。
c）设备的器壁两侧与不同温度的介质接触时，并有可能出现只与单一介质接触时，应按较高介质的温度确定设计温度；但当任何介质的温度低于0℃时，则应按较低介质温度确定最低设计温度。
d）壳体的材料温度仅由大气环境气温条件所确定的设备，其最低设计温度可按当地气象资料，取历年来“月平均最低气温”的最低值。
e）下列情况应通过传热计算，求得设备材料温度作为设计温度。
1）内壁有可靠的保温层；
2）器壁两侧与不同温度的介质直接接触，而不会出现与单一介质接触。
6.5 确定设备设计条件的注意事项
a）设备的最高工作压力、最高（或最低）工作温度不同时出现在一种工况的情况下，不应把所有的苛刻工作条件组合在一起用以确定设计条件。
例如：
某一工艺其操作工况为高压低温。
而再生工况为低压高温，应分别列出两种工况的最高工作温度和压力。
这样设备设计人员将结合上述操作要求分别确定两种设计条件来计算壁厚，最终选定的材料及壁厚应都能满足两种工况的要求。
b）换热器应分别给出管程和壳程的最高工作压力和最高工作温度。
对一侧比另外一侧设计压力高（>125%）的管壳式换热器，其低压侧的设计压力应考虑提高到高压侧设计压力的100/125，这样就可以不需要考虑在低压侧为在换热管破裂的情况设置泄放装置。
c）对于工作压力或工作温度有周期性变化的设备，应给出变化周期、压力或温度变化的数值。
d）最高工作压力和最高（或最低）工作温度应与仪表控制系统的超温或超压报警设定值相匹配，与停工联锁设定值相一致。
e）对于进料后立即被急冷油或洗涤油冷却等原因而引起降温的设备，宜根据不同工艺，不同的设备结构和实际的工作经验数据确定该部位实际的最高工作温度。
如：
催化分馏塔进料段。
f）凡介质骤然气化会造成急剧降温者，最低工作温度宜考虑因安全阀起跳等原因产生低温的情况。
g）对于特殊的情况宜给予特殊的考虑。
例如：
在控制阀后压力降低很多的设备（如：
加氢的低压分离罐，有出口返回线的补充氢压缩机入口分液罐等），一旦控制阀失灵，容器在短时间内将经受比正常操作时高得多的压力。
为了保证安全和（或）减少安全阀起跳次数，可适当地提高设计压力。
h）对于可能出现负压操作的设备应同时给出可能达到的负压值，以便进行负压校核。
i）在开工前要用蒸汽吹扫的设备，设备要设置蒸汽吹扫口，在设备数据表中注明：
“承受蒸汽吹扫条件”，并给出蒸汽压力和温度。
7 管道设计压力
7.1 管道设计压力的定义
一条管道及其每个组成件的设计压力不应小于运行中遇到的由内压或外压与温度（最低或最高）相偶合时最苛刻条件下的压力。
最苛刻条件应为管道强度计算中管道组成件需要最大厚度及最高公称压力（压力除注明者外，均指表压力）时的参数。
7.2 管道设计压力的确定原则
a）管道设计压力不应低于最高工作压力。
b）装有压力泄放装置的管道，其设计压力不应低于安全泄放装置的开启压力（或爆破压力）。
c）除非设有安全泄放装置，否则所有与设备连接的管道，其设计压力不应低于所连接设备的设计压力。
d）真空管道的设计压力按外压考虑。
e）输送制冷剂﹑液化烃等气化温度低的流体的管道，设计压力不应小于阀被关闭或流体不流动时在最高环境温度下气化所能达到的最高压力。
7.3 管道设计压力的选取
a）设有安全阀的压力管道，设计压力不应低于安全阀开启压力加上静压头。
b）与未设安全阀的设备相连的压力管道，设计压力不应低于设备设计压力加上静压头。
c）泵入口管道的设计压力，不应低于吸入设备的设计压力加上入口管道静压头。
d）无安全泄压装置的离心泵出口与第一个带安全阀的设备间管道，设计压力不应低于入口设备的设计压力加上泵出口关闭压差再加上管道的静压头。
e）往复泵出口管道的设计压力，不应低于泵出口安全阀开启压力。
f）压缩机排出管道的设计压力，不应低于安全阀开启压力加上流体从压缩机出口至安全阀处的压力降。
g）真空管道应按全真空设计。
h）常温下输送混合液化烃管道的设计压力除考虑操作中压力源的压力外，还应考虑静止时液化烃的饱和蒸气压。
管道设计压力不应低于50℃的混合液化烃的饱和蒸汽压。
若无实际组分数据或不做组分分析，其管道设计压力不应低于表7.3-1规定的压力。
表7.3-1混合液化烃管道的设计压力
混合液化烃50℃饱和蒸气压力
设计压力
无保冷设施
有可靠保冷设施
≤异丁烷50℃饱和蒸气压力
≥50℃异丁烷的饱和蒸汽压力
可能达到的最高工作温度下异丁烷的饱和蒸气压力
＞异丁烷50℃饱和蒸气压力
≤丙烷50℃饱和蒸气压力
≥50℃丙烷的饱和蒸气压力
可能达到的最高工作温度下丙烷的饱和蒸气压力
＞丙烷50℃饱和蒸气压力
≥50℃丙烯的饱和蒸气压力
可能达到的最高工作温度下丙烯的饱和蒸气压力
i）除上述情况外，也可根据管道中介质的最高工作压力按表7.3-2选取管道设计压力。
表7.3-2管道的设计压力（MPa）
最高工作压力Pw
设计压力P
Pw≤1.77
P=Pw+0.18
1.77＜Pw≤3.92
P=1.1Pw
3.92＜Pw≤7.85
P=Pw+0.4
Pw＞7.85
P=1.05Pw
8 管道设计温度
8.1 管道设计温度的定义
管道的设计温度应为管道在运行时压力和温度相偶合的最苛刻条件下的温度。
对于0℃以下的管道，应考虑流体及环境温度影响，设计温度应取低于或等于管道材料可达到的最低温度。
8.2 管道设计温度的确定原则
a）以传热计算或实测得出的正常工作过程中介质的最高（或最低）工作温度下的管道壁温作为设计温度。
b）在不易进行传热计算或介质为危险品不便实测管壁温度的情况下，应以正常工作过程中介质的最高（或最低）工作温度作为管道的设计温度。
c）管道的设计温度应是包括开工、停工等各种操作过程中管道所能达到的极限温度（最高或最低温度）。
8.3 管道设计温度的选取
a）不保温管道
1）介质温度为0℃～65℃时，管道设计温度可取最高介质温度。
2）介质温度大于65℃时，管道的设计温度不应低于95%的最高介质温度。
b）外部保温管道：
除了经过计算、试验或根据测量所得的操作数据可以选取其它温度外，管道的设计温度应取介质的最高温度。
c）内部保温管道（用绝热材料衬里）：
管道的设计温度应由经传热计算的管壁温度或实测的管壁温度来确定。
d）安装在环境温度高于介质最高温度的环境中的管道（已采取防护措施除外），管道设计温度应取环境温度。
e）带夹套或伴热管的管道：
带夹套的管道应取伴热介质温度为设计温度；带外伴热的管道应取伴热介质温度作为设计温度。
f）安全泄压管道：
应取泄压排放时可能出现的最高或最低温度作为
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