4设备设计的标准规范.docx

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4设备设计的标准规范

4,设备设计的有关标准规范（3版）

4.1设备设计的主要标准规范

设备有静设备和动设备之分，静设备是指容器类，动设备是指泵压缩机等；

4.1.1压力容器设计的标准规范

1）《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004-2009

2）《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》HG20660—2000

3）《钢制压力容器》GB150-2011

4）《石油化工储运系统罐区设计规范》SH3007-2007

4.1.2泵压缩机的标准规范

1）《石油化学和天然气工业设备用往复式压缩机》ANSI/API618-2008

2）《石油及天然工业用往复式压缩机》GB/T20322-2006

3）《石油化工用往复式压缩机工程技术规定》SH/T3143-2004

4）《石油、化学和燃气工业设备用轴向和离心式压缩机以及膨胀器-压缩机》ANSI/API617-2002

5）《流程工业用透平压缩机设计、制造规范与数据表》GB/T16941-1997

6）《石油、石化和天然工业用离心泵》API610-2003

7）《炼化化工及石油化离心泵通用技术条件》GB3215-2007

4.2压力容器的分类及压力等级、品种的划分

4.2.1压力等级划分

压力容器的设计压力（p）划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级：

低压（代号L）0.1MPa≤p＜1.6MPa；

中压（代号M）1.6MPa≤p＜10.0MPa；

高压（代号H）10.0MPa≤p＜100.0MPa；

超高压（代号U）p≥100.0MPa。

4.2.2压力容器类别划分

1）介质分组

压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体或者最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体。

第一组介质：

毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体。

第二组介质：

除第一组以外的介质。

介质危害性介质危害性指压力容器在生产过程中因事故致使介质与人体大量接触，发生爆炸或者因经常泄漏引起职业性慢性危害的严重程度，用介质毒性程度和爆炸危害程度表示。

毒性程度

综合考虑急性毒性、最高容许浓度和职业性慢性危害等因素。

极度危害最高容许浓度小于0.1mg/m3；高度危害最高容许浓度0.1～1.0mg/m3;中度危害最高容许浓度1.0～10.0mg/m3;轻度危害最高容许浓度大于或者等于10.0mg/m3。

易爆介质指气体或者液体的蒸汽、薄雾与空气混合形成的爆炸混合物，并且其爆炸下限小于10%，或者爆炸上限和爆炸下限的差值大于或者等于20%的介质。

具体介质毒性危害程度和爆炸危险程度的确定

按照HG20660—2000《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》确定。

HG20660没有规定的，由压力容器设计单位参照GBZ230—2000《职业性接触毒物危害程度分级》的原则，决定介质组别。

2）压力容器类别划分

根据《固定式压力容器安全技术监察规程》：

TSGR0004-2009

第4条为有利于安全技术管理和监督检查，根据容器的压力高低、介质〔注〕的危害程度以及在生产过程中的重要作用，将本规程适用范围的容器划分为三类（压力等级和种类的划分见附件一）：

压力容器类别的划分应当根据介质特性，按照以下要求选择类别划分图，再根据设计压力p（单位MPa）和容积V（单位L），标出坐标点，确定容器类别：

（1）对于第一组介质，压力容器的分类见图A-1；

（2）对于第二组介质，压力容器的分类见图A-2。

1）．属于下列情况之一者为一类容器：

（1）容积<25升且P×V≥2.5升.公斤力／厘米2的高、中、低压容器；（第一、二组）；

（2）容积≥25升的低压容器；（第二组）

2）．属于下列情况之一者为二类容器：

（1）容积≥25升的中压容器；（第一、二组）

（2）容积≥25升的剧毒介质的低压容器；（第一组）

（3）易燃或有毒介质的低压反应容器和贮运容器；

3）．属于下列情况之一者为三类容器：

（1）容积≥25升的高压、超高压容器；（第一、二组）

（2）（第一组）剧毒介质且Pw×V≥106升.公斤力／厘米2的低压容器或剧毒介质且Pw×V≥5x104升.公斤力／厘米2的中压容器；

（3）（第二组）剧毒介质以外且Pw×V≥5×106升.公斤力／厘米2的低压容器或剧毒介质以外且Pw×V≥5x105升.公斤力／厘米2的中压容器；

3.2.3压力容器品种划分

压力容器按在生产工艺过程中的作用原理，划分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。

具体划分如下：

（1）反应压力容器（代号R）：

主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器，如各种反应器、反应釜、、聚合釜、合成塔、变换炉、煤气发生炉等。

（2）换热压力容器（代号E）：

主要是用于完成介质的热量交换的压力容器，如各种热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、等。

（3）分离压力容器（代号S）：

主要是用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，例如各种分离器、过滤器、集油器、洗涤器、吸收塔、铜洗塔、干燥塔、汽提塔、分汽缸、除氧器等。

（4）储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：

主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器，例如各种型式的储罐、缓冲罐、消毒锅、印染机、烘缸、蒸锅等。

4.3设备设计的设计压力和设计温度

4.3.1设计压力（MPaG）设计压力=（1.05~1.10）倍操作压力按照HG/T20570.1-95规定的设计压力选定：

此外在设备数据表中还有一栏要填写:

是否全真空设计：

填写“是”与“否”。

全真空是设计行业的一种通俗说法，按我的理解是指真空系统在设计时按全真空考虑，或称真空设备或管道的设计压力为全真空、外压0.1MPa。

一般情况下，工艺操作过程中需要抽真空则在设备的设计条件中就会出现全真空（FV）；

如果设备或管道在正常工况下含有汽相介质，而当停工或暂时停车时汽相介质可能冷凝造成管道或设备产生真空，该设备或管道应进行全真空校核。

通常只要在设计条件中出现FV，就需要进行设备壁厚的外压（或全真空）校核。

蒸汽管线和设备，由于考虑蒸汽冷凝，管线或者设备内部压力为0，所以要F.V。

.

常压精馏可能是因为塔顶冷却量大，回流量大造成负压，但严重会引起塔抽瘪，使设备损坏只有一种可能，残液排放过大，进料突然中断或变小，回流液温度又很低，从而导致塔内很短时间的负压.

易燃易爆的容器需要用氮气抽真空置换而使设备产生真空。

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底温液化石油气罐会产生真空。

非正常情况下的真空设计

按生产中可能造成的最大真空（单位kPa绝对压力）和温度填写。

温度（℃）压力（KPaA）

4.3.2设计温度（℃）

参阅HG/T20570.1-95《设备和管道系统设计压力和设计温度的确定》中有关规定。

4.4容器最大充装量

1）关于充装系数

所谓“充装系数”在“气瓶安全技术监察规程”是指气瓶每升容许充装液化气的质量（kg）。

这是液化气体在充装过程中应了解的很重要的数据。

在“压力容器安全技术监察规程”中是指充装介质的体积与容器实际体积的比例。

当容器充装气体时不存在装量系数的问题，只有充装液体或液化气体时需要考虑装量系数。

由于液化气体的体积会因温度上升而膨胀，同样容器内的压力亦会升高。

以液化石油气为例，在满液情况下，温度每升高一度，压力会上升1～3MPa，如果温度变化较大，容器可能因超压而破裂。

因此对于储存容器一定要控制充装量

装量系数主要根据储装介质的性质来确定。

若介质易气化、易挥发，则装量系数须小一点；反之，可适当大一点。

对同一种介质，也与气候、季节有一定关系。

气温高的夏季，装量系数要适当控制小一点；气温低的冬季，可适当控制大一点。

还和是固定容器还是移动容器有关,因此，对装量系数的确定是在不违反国家相关规范的前提下，具体问题具体分析.

主要根据物质的火灾危险性，饱和蒸汽压，闪点，固定式还是移动式等确定。

一般取0.8~0.85。

有些物质有自己的填充系数，比如液氨0.6t/m3。

2）充装系数的确定原则

1常压容器的充装系数一般取0.8～0.85.回流罐、分离罐之类小于0.8

储罐小于0.85搅拌的按0.7  不同介质的储罐充装系数并不完全相同，硫酸、硝酸等强酸的充装系数是0.85-0.95，

2压力容器的充装系数

储罐的充装量应符合国家现行《固定式压力容器全技术监察规程》中充装系数的要求。

储存液位宜控制在20％～90％范围内”；《固定式压力容器全技术监察规程》TSGR0004-2009第3.13条规定“装置系数：

储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装置系数不得大于0.95”。

《固定式压力容器全技术监察规程》TSGR0004-2009第3.13条规定“装置系数：

储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装置系数不得大于0.95”。

1、固定顶罐和内浮顶灌：

a罐容积等于或大于1000m3时，应取0.90

b罐容积小于1000M3时，应取0.85；

2、浮顶罐应取0.90；

3、球罐和卧罐宜取0.90（参见SH3007-2007规定）

移动式压力容器的充准系数：

介质为液化气体的移动式压力容器，罐体允许充装系数（液化石油气）当设计压力为2.16MPa，或设计压力为1.77MPa时，充装系数均为0.42。

3液化气体的充装系数

④规范和设计手册的规定只是原则要求，建议在选择充装系数时考虑：

1.区分充装容积和有效容积。

罐体下部都有最低液位（死液位），不论是考虑泵头需要，还是沉淀清洁的要求，都会存在死容积。

为防止溢罐，一般会根据控制需要，留出操作反馈时间（LH、LHH），操作反馈时间决定了有效容积的大小，最大有效容积加死容积即为充装容积。

对常压立式罐，一般可以请设备专业根据罐型和地震烈度计算出最大晃液面高度，由工艺专业确定操作反馈时间，得出最高充装液位，基于上述才有罐容越大充装系数大。

同样根据上面的说明，可以得出卧式罐直径越小有效容积越小，充装系数就相应小些。

2.考虑温度对液体密度的影响。

如液化气等易膨胀液体，如没有可靠的保温（冷）设施，充装系数不宜过大。

3.实际使用管理中应根据气温、罐内压力、进出料流速大小、有效空位量及自控情况等调整充装量。

一般储罐内液位线分为：

LLL-低低液位线，

LL-低液位线，

NL-正常液位线，

HL-高液位线

HHL-高高液位线，

3）最大储存量的计算:

通常容器内的液位需要保持控制在HL高液位和LL低位之间，这样选择的液位计上接口位置要高于HL高液位线，下接口位置要低于LL低液位线。

a,最大储存量的计算:

按照“SH3007-2007”规定储存液化气的压力容器设计储存量，不得超过下式的计算值：

b,最大控制液位高度的计算

对于立式储罐的最大控制液位高度，按照“SH3007-2007”规定为“液相体积达到储罐计算容积的90%时的高度”，可以是储罐的罐壁高度的90%。

c,液位计的测量范围（上、下法兰间距）

液位计的测量范围（上、下法兰间距）的计算，可以是筒体高度的80~90%。

d,设计储存液位

按照“SH3007-2007”规定：

主要根据物质的火灾危险性，饱和蒸汽压，闪点等确定。

一般取0.8~0.85。

有些物质有自己的填充系数，比如液氨0.6t/m3（0.85,）

贮存设备若盛装液化气体时，除了应该考虑上述条件外，还应注意液化气体的膨胀性和压缩性。

液化气体的体积会因温度的上升而膨胀，温度的降低而收缩。

当贮罐装满液态液化气体时，如果温度升高，罐内压力也会升高。

对于高临界点的液化气如氨、氯、丙烷，要考虑装料时的温度，如一台液氨储罐，设计温度50℃，装料时的温度为10℃，如果使用中不注意装料温度的影响，仍按装料系数0.85充装，当温度升为设计温度时，容器会被液体完全充满乃至超压，经过计算，在10℃时充装液氨时，只可装容器体积的80%，在0℃充装时，允许装料系数为79%，在-10℃充装时，允许装料系数为77.5%。

在合成氨操作，控制好冷交和氨分液位，保持液位稳定控制在1/3~2/3指标范围内，防止液位过高或过低。

严格控制液氨储罐液氨储存量不得超过储罐容积的85%，正常生产时

一般控制在安全充装量的30%以内。

避免氨储存过程中因环境温度上升膨胀、升压而引起储罐超压危险。

4.5泵和压缩机的选用条件

泵和压缩机的选用条件,主要是按照工程公司的设计手册,工艺设备数据表编制规定T/ES22003-2010填写泵和压缩机的数据表。

泵和压缩机的规范标准用于在填写泵和压缩机数据表时作为参考用的。

4.5.1离心压缩机的数据表.

离心压缩机的数据表,按照工艺设备数据表编制规定T/ES22003-2010中离心

压缩机数据表填写规定,在离心式压缩机数据表中按照要求逐项填写.

1）额定流量

流量的正常值是物料衡算得出的输送量，额定值（最大值，设计流量）是计入富裕系数（通常为1.1～1.15）的正常物料流量。

2）蒸汽透平排出蒸汽的压力

蒸汽透平（或称汽轮机）是用蒸汽做功的旋转式原动机，它将蒸汽的热能转变成透平转子旋转的机械能，这一转变过程需要经过两次能量转换，即蒸汽通过透平喷嘴（静叶片）时，将蒸汽的热能转换成蒸汽高速流动的动能，然后高速气流通过工作叶片时，将蒸汽的动能转换成透平转子旋转的机械能。

按热力过程分，透平可分为背压式、凝汽式和抽汽凝汽式三类：

背压式透平——在透平中工作后的蒸汽，在较高压力（大于0.1MPa）下排出，凝汽式透平――蒸汽在透平中作功后全部排入凝汽器中冷凝；抽汽凝汽式透平――将在透平高压缸作过功的蒸汽抽出一部分供作它用，而另一部分蒸汽在透平低压缸继续作功后全部排入凝汽器中冷凝。

凝汽器：

利用循环水冷却，使汽轮机的乏汽冷凝成水，以形成真空。

凝泵：

一般有两台互为备用，用以从凝汽器的热片中抽出冷凝液送锅炉系统。

在透平机低压缸排出的蒸汽压力一般取0.012～0.014Mpa,如果≥0.2Mpa时，效率将降低。