石油化工装置工艺管道安装设计手册 第1篇 设计与计算PDF电子书下载

第一章 工艺管道和仪表流程设计 1

第一节 工艺管道流程设计 1

一、一般要求 1

目录 1

二、主要工艺设备的管道流程设计 2

第二节 仪表流程设计 8

一、流体输送设备 8

二、传热设备 10

三、精馏塔 12

四、集散控制系统 15

主要参考资料 16

第二节 单相流体 17

一、管径初选 17

第一节 一般要求 17

第二章 管径和管道压力降计算 17

二、不可压缩流体管道的压力降 20

三、可压缩流体管道的管径 28

第三节 气液两相流动 30

一、管径及压力降计算 30

二、蒸汽凝结水管径及压力降计算 40

三、两相流管道的几项设计原则 42

第四节 高粘度聚酯熔体 43

附表一、常用钢管计算用数据 45

附表二、油品管道的流量和压力降（一、二、三） 46

附表三、饱和水蒸气管道的质量流量和压力降 47

主要参考资料 48

第三章 装置的布置设计 49

第一节 概述 49

一、装置布置的设计阶段 49

二、装置布置设计应满足工艺设计的要求 50

一、装置布置设计的三重安全措施 50

第二节 装置布置设计的一般要求 50

二、国外装置布置设计的步骤 50

三、装置布置设计应满足操作、检修和施工的要求 51

四、装置布置设计应满足全厂总体规划的要求 51

五、装置布置设计应适应所在地区的自然条件 52

六、装置布置设计应力求经济合理 58

七、装置布置设计应满足用户要求 58

八、装置布置设计应注意外观美 58

第三节 防火 58

一、火灾危险性分类 58

二、防火间距 60

三、建筑物的耐火等级 65

四、钢结构的耐火保护 65

第四节 防爆 67

一、产生爆炸的条件和防止爆炸的基本措施 67

二、爆炸危险区域的划分 68

第五节 管廊和主要设备的布置 76

一、管廊的布置 76

二、塔的布置 82

三、反应器的布置 83

四、冷换设备的布置 88

五、加热炉的布置 94

六、容器的布置 98

七、泵的布置 100

八、压缩机的布置 104

九、装置布置的特点和发展趋势 113

第六节 建筑物、构筑物及通道的布置 113

一、建筑物的布置 113

二、构筑物的布置 117

三、通道的布置 119

二、国内工业管道的分级（类） 120

一、美国国家压力管道标准的管道分类 120

第一节 管道的分级（类） 120

第四章管道设计基础 120

第二节 管道压力等级及管径系列 122

一、公称压力 122

二、公称直径 124

第三节 管道设计条件 125

一、设计压力 125

二、设计温度 125

三、其他与设计有关的因素 126

第四节 管道设计基础数据 127

一、压力一温度参数 127

二、许用应力 127

三、设计寿命及最低设计压力等级 128

第五章 装置内管道设计 129

第一节 必须具备的条件或资料 129

一、管道敷设的种类 130

第二节 管道敷设的种类和一般要求 130

二、管道敷设的一般要求 131

三、管道布置常用数据 135

第三节 管廊（桥）上管道的布置设计 139

一、敷设在管廊上管道的种类 139

二、管廊上管道的布置原则 139

第四节 塔、容器的管道布置设计 140

一、塔的类别 140

二、塔体开口的布置 141

三、塔的管道布置设计 159

四、容器（罐）的管道设计 163

五、塔和容器的管道支架 164

第五节 加热炉管道布置设计 165

一、加热炉管道布置设计一般要求 165

二、加热炉出口转油线的设计 166

三、油气联合喷嘴的管道设计 167

四、吹灰器的管道设计 169

五、蒸汽分配管、灭火蒸汽管道的设计 169

六、燃料油管道的设计 170

七、燃料气管道的设计 170

八、加热炉的梯子和平台 171

第六节 冷换设备的管道布置设计 173

一、冷换设备的类别 173

二、冷换设备的管道布置设计 175

第七节 蒸汽发生器的管道布置设计 183

一、蒸汽发生器的布置 184

二、管道布置 184

第八节 泵的管道设计 185

一、石油化工常用泵的种类 185

二、管道设计 186

三、地漏及排污沟的设置 203

四、泵的密封、冲洗和冷却 204

第九节 压缩机管道设计 210

一、离心式、轴流式压缩机管道设计 210

二、往复式压缩机管道设计 214

三、润滑油系统、封油系统及其管道设计 220

四、管道的氮气吹扫／置换 223

第十节 蒸汽轮机管道的设计 223

一、入口管道的设计 223

二、出口管道的设计 224

三、蒸汽管排凝与疏水管道的设计 225

四、支架的设计 225

五、其他 225

第十一节 烟气轮机管道的设计 226

一、管道设计一般要求 226

二、入口管道的设计 226

三、出口管道的设计 230

四、支架的设计原则 231

第十二节 液化石油气管道的设计 232

一、主要管道器材的选用 232

二、管道设计 232

三、其他 233

第十三节 公用工程管道设计 233

一、蒸汽和凝结水管道设计 233

二、可燃气体排放管道设计 240

三、压缩空气、氮气等气体管道设计 243

四、地上工业用水管道设计 246

五、消防水喷淋系统 249

第六章 特殊管道设计 257

第一节 气力输送管道设计 257

一、概述 257

二、气力输送系统的分类 257

三、物料的性质 258

四、物料的输送状况 260

五、气力输送设计的计算方法 261

六、气力输送管道的布置与安装 267

第二节 真空管道设计 269

一、真空设备选用 270

二、真空管路的计算 276

三、真空管道的设计原则 286

第三节 导生管道设计 287

一、导生特性及分类 287

二、导生管道压力降计算 292

三、导生管道设计 296

第四节 低温管道设计 301

一、概述 301

二、低温管道的设计要点 302

一、压力范围 305

二、温度等级及试验压力 305

第五节 高压管道设计 305

三、材料选择 306

四、连接形式 307

五、高压管道系统与中、低压管道系统的连接 307

六、高压管道上一次仪表的安装 307

七、高压设备管口的转向 308

八、双阀的设置 308

第七章 非金属和衬里管道设计 309

第一节 连接方法 309

一、塑料管的连接 309

二、钢塑复合钢管的连接 311

三、涂塑钢管的连接 311

四、橡胶衬里管的连接 311

第二节 管道布置 311

主要参考资料 316

一、阀门的安装位置 317

第八章 管道上阀门的安装 317

第一节 管道上常用阀门的安装 317

二、旁通阀门 320

三、阀门的传动 320

四、减压阀的安装要求 320

第二节 疏水阀及其管道的安装 321

一、疏水阀的使用 321

二、疏水阀的管道设计 322

主要参考资料 325

第九章 安全泄压装置 326

第一节 安全阀 326

一、安全阀分类 326

二、安全阀结构 327

三、安全阀的设置原则 329

四、安全阀的工艺计算 330

五、安全阀的选用 335

六、安全阀的安装设计 336

第二节 爆破片 339

一、爆破片的结构型式 340

二、爆破片的适用场所 342

三、爆破片装置的选用 342

四、爆破片的布置形式 343

五、爆破片的安装设计 345

第三节 呼吸阀 346

一、呼吸阀的种类 346

二、呼吸阀的应用 348

三、呼吸阀呼吸量的确定 348

四、呼吸阀的选用 350

五、呼吸阀的安装 354

主要参考资料 354

第一节 设备和管道的吹扫／水洗 356

一、吹扫方式 356

第十章 工艺设备和管道的吹扫、放空与排液 356

二、吹扫接头管径的确定 357

三、吹扫介质 357

四、装置内吹扫方法 358

五、固定和半固定式吹扫管管设计 361

第二节 设备和管道的排液、放空 362

一、设备的排液和放空 362

二、管道的排气／排液 364

三、需设置排气／排液的地方 364

四、排液／排气管的设计 365

五、轻、重污油系统 370

第十一章 取样系统设计 371

第一节 取样系统的工艺流程 371

一、取样系统流程 371

二、取样要求 371

三、取样系统流程选择 371

四、取样管径和阀门的确定 376

一、取样管引出位置的确定 377

二、取样管道设计 377

三、取样管道隔热 377

第二节 取样系统的管道设计 377

四、取样系统阀门选择及设置 378

五、取样管道系统布置 378

第十二章 工艺管道上一次仪表的安装及其管道设计第一节 概述 379

第二节 流量测量仪表的安装 380

一、流量测量仪表的分类 380

二、流量测量仪表的特征 380

三、孔板的安装 382

四、转子流量计的安装 386

五、靶式流量计的安装 387

六、腰轮流量计的安装 388

二、过程分析仪表的选型原则 390

三、过程分析器对试样预处理系统的要求 390

一、过程分析仪表的种类 390

第三节 过程分析仪表的选用 390

四、过程分析器的选用 391

第四节 压力测量仪表 391

一、压力测量仪表的分类和特点 391

二、压力测量仪表的选用 394

三、压力测量仪表的安装要求 395

第五节 温度测量仪表 397

一、温度计的分类和特点 397

二、温度测量仪表的选用 398

三、温度测量仪表的安装要求 399

第六节 物位测量仪表 401

一、物位测量仪表的选用 401

二、常用物位测量仪表的安装要求 402

二、气动调节阀的型号 405

一、调节阀的分类 405

第七节 气动调节阀的安装 405

三、气动调节阀的结构特点 406

四、调节阀的安装位置 415

主要参考资料 422

第十三章 工艺管道伴热设计 423

第一节 伴热方式及其选用 423

一、伴热介质 423

二、伴热方式 423

三、设计原则 425

第二节 外伴热管设计 426

一、工艺设计 426

二、伴热管的安装设计 432

第三节 内伴热管设计 443

一、工艺设计 443

二、内伴热的安装设计 444

第四节 夹套管设计 445

一、工艺设计 445

二、蒸汽夹套管的安装设计 446

第五节 电伴热 452

一、电伴热的方法与应用 452

三、电伴热产品选型和计算 454

二、电伴热产品种类及其技术性能 465

四、电伴热系统图 469

五、电伴热设施的安装 469

附表一 瑞侃自限性电伴热带试验条件一览表 480

主要参考资料 481

第十四章 配管设计图的绘制 482

第一节 配管设计图的组成 482

第二节 图纸的幅面 483

二、缩写 484

一、图例符号 484

第四节 图例符号和编写 484

第三节 比例 484

第五节 标注尺寸的一般要求 485

第六节 设备布置图的绘制 485

一、设备平面布置图的内容及表示方法 485

二、设备竖面布置图的内容及表示方法 488

第七节 管道平剖面图的绘制 489

一、绘制管道平剖面图的一般要求 489

二、管道平剖面图的内容及表示方法 490

第八节 单管管段图的绘制 494

一、单管管段图的一般要求 494

二、单管管段图的内容及表示方法 494

第九节 支吊架图的绘制 501

一、定型支吊架图（表） 501

二、非定型支吊架图的绘制 501

附录石油化工企业配管工程设计图例 502

二、管道支吊架的种类及型式 530

一、支吊架在管道设计中的重要性 530

第十五章 管道支吊架 530

第一节 概述 530

第二节 管道支吊架的选用原则和系列 531

一、管道支吊架的选用原则 531

二、支吊架系列 532

三、隔热支架的型式及选择 560

第三节 管道荷载计算法 563

一、荷载种类和组合 563

二、荷载计算法 563

第四节 垂直位移量的计算 574

一、具有一段垂直管段的计算 574

二、具有两段或多段垂直管段的计算 575

三、管系的端点有附加位移时分配到支吊架位移的计算 575

四、应用举例 576

四、焊缝强度计算 579

三、许用应力 579

第五节 管道支吊架结构设计 579

二、设计温度 579

一、材料 579

五、悬臂及三角支架计算 580

六、导向支架 584

七、托架 585

八、板式托架 586

九、吊杆 586

第六节 管道支吊架位置的确定 586

—、管道最大允许跨距的计算 586

二、管道最大导向间距的确定 607

三、确定管道支吊架位置的要点 608

第七节 支架估料 609

附录一、各种型钢承载能力 631

附录二、型钢规线参考尺寸 635

附录三、屋面板允许开洞位置 636

附录四、压杆结构稳定性计算长度系数μ推荐值 637

第十六章 架空管道的抗震设计 638

第一节 概述 638

第二节 石油化工工厂架空管道的地震反应 638

第三节 架空管道的抗震验算 640

第四节 架空管道的设计要求及抗震措施 642

第十七章 管道应力分析 644

第一节 管道应力分析基础 644

一、管道承受的荷载及其应力状态 644

二、管道的许用应力和许用应力范围 645

三、管道热胀及其补偿 657

四、管道对法兰、机泵和设备作用力的限制 668

五、管道支吊架在应力分析中的影响 678

六、应力分析中的安全性判断 680

第二节 金属管和管件的强度计算 680

一、静力分析的基本方法 699

第三节 管道静力分析及其简化方法 699

二、计算机分析程序 700

三、简化方法 701

四、图表法 715

五、PC-1500简易二次应力计算程序 723

第四节 管系的动力分析 729

一、往复式压缩机和往复泵进出口管道的振动 729

二、两相流管道的振动 746

三、水锤及其防止方法 747

四、安全阀排气系统 749

附录 程序 755

第十八 章配管设计的CAD 780

第一节 概述 780

第二节 工厂设计系统 781

一、工厂设计系统软件包 781

二、工厂设计方法 782

第三节 自动设计制图系统 787

一、数据库 787

二、CAD系统配置 787

三、CAD系统的构成 788

四、图形处理 789

五、绘制三维透视图和管段图 791

六、生成各种报表和进行碰撞检查 791

七、生成带阴影的彩色图片 791

八、配管自动设计制图 791

第四节 配管自动设计效果 792

第五节 CAD二次开发 793

一、汉字系统的开发 793

二、建立数字库的图形库 793

三、设计软件系统的开发 793

主要参考资料 794

第一节 概述 795

一、工程模型和工程模型设计 795

二、工程模型设计优点 795

第十九章 工程模型设计 795

三、工程模型设计分类 796

第二节 工程模型设计 797

一、总体模型设计 797

二、方案模型设计 799

三、配管模型设计 799

第三节 工程模型设计深度 804

一、模型的底盘 804

二、模型的分块分层 804

五、建、构筑物的制作 805

六、模型配色 805

四、设备模型的制作 805

三、机泵设备的制作 805

七、模型标记 806

第四节 工程模型元件标准 807

一、1:331/3模型元件系列标准 807

二、化工部模型元件标准 811

第五节 制作模型的材料 816

一、制作模型常用的材料 816

二、模型常用粘合剂和溶剂 817

三、常用涂料 817

第六节 模型的包装与运输 818

一、包装箱的设计 818

二、模型包装箱的制作 818

一、概述 820

二、常用涂料的种类 820

第一节 设备与管道的涂料防腐 820

第二十章 设备与管道的涂料防腐和表面色 820

三、金属表面处理 850

四、地上设备与管道的防腐蚀 850

五、埋地设备与管道的防腐蚀 852

第二节 设备与管道表面色和标志 855

一、概述 855

二、设备与管道的表面色和标志 855

主要参考资料 860

第二十一章 设备和管道的隔热 861

第一节 概述 861

一、保温、保冷的定义 861

二、隔热的目的 861

三、保温与节能的关系 861

四、保温效果的评价 862

一、隔热材料的种类 863

第二节 隔热材料 863

二、隔热材料的基本性能 864

第三节 隔热设计的基本原则 871

一、保温设计的基本原则 871

二、保冷设计的基本原则 871

第四节 隔热结构 872

一、隔热结构的种类 872

二、保护层的种类 873

四、隔热结构的选择 874

三、防潮层 874

五、常用的隔热结构 875

第五节 隔热结构材料的选择 879

一、保温、保冷层材料应具有的主要 880

技术性能 880

二、保护层材料应具有的主要技术性能 882

三、防潮层材料应具有的主要技术性能 882

四、常用隔热材料及其制品的选择 882

六、常用防潮层材料的选择 883

五、常用保护层材料的选择 883

第六节 保温计算 889

一、经济厚度计算方法 889

二、表面温度法 891

三、允许热损失法 903

四、允许或给定介质温降条件下的保温层厚度计算 904

五、延迟管道内介质冻结、凝固的保温层厚度计算 908

六、复合材料隔热层厚度计算 909

七、表面温度的计算 910

八、不同隔热材料的经济性比较 911

第七节 保冷计算 913

七、保冷计算数据的选取 914

六、带有隔热层的保冷计算 914

五、保冷层外表面温度 914

四、保冷层冷量损失（热侵入量）计算 914

三、按允许冷损失量计算保冷厚度 914

二、防止外表面结露的保冷层厚度 914

一、保冷层的经济厚度 914

第八节 关于临界厚度和临界半径 915

附表二 铝箔的主要技术性能 916

附表一 公称直径小于或等于1m的管道，每米长绝热层的体积（m3）和绝热层的外表面积（m2） 917

附表三 铝箔规格及重量 919

附表四 低温粘结剂性能表 919

附表五 耐磨密封剂性能表 919

附表六 有碱玻璃布性能规格表 919

附表七 石油沥青的种类和性能表 920

附表八 常用石油沥青油毡技术性能 920

附表九 热用石油沥青玛蹄脂 920

附表十 冷用石油沥青玛蹄脂 920

附表十一 阻燃性玛蹄脂 920

附表十三 CPU新型防水防腐敷面材料技术性能表 921

附表十二 聚乙烯薄膜 921

附表十四 常用保温材料生产厂名录 922

附图1 公称直径大于1mm的管道、设备，每米长隔热层的体积和外表面积 924

附图2 椭圆形封头的绝热层的体积和外表面积 925

附图3 保温层厚度选用列线图（按经济保温厚度计算法绘制） 926

附图4 保温层厚度选用列线图（按表面温度方法绘制） 927

附图5 保冷层厚度选用列线图 928

主要参考资料 929

第二十二章 概算 930

第一节 概述 930

第二节 工艺管道安装工程 931

一、定额编制说明 931

二、化工工艺管道安装 932

三、炼油工艺管道安装 933

四、阀门安装 935

二、工艺管道隔热工程 936

一、定额编制说明 936

第三节 隔热、刷油及其他安装工程 936

三、刷油工程 941

四、其他工程 941

主要参考资料 942

附表 日本的配管工程定额 943

第二十三章 金属管道的焊接 943

一、管道焊接施工方法 943

二、管道常用焊接接头形式及坡口类型 943

三、碳钢管道的焊接 948

四、管道用普通低合金钢及耐热钢的焊接 950

五、管道用18-8型奥氏体不锈钢的焊接 952

六、特种钢的焊接 955

七、低温管道焊接要求 957

八、管道焊接检验 958

九、焊接材料 960

十、国内外常用焊条近似牌号、型号对照表 963