石油化工装置工艺管道安装设计手册 第1篇 设计与计算 第4版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

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

第二章　管径和管道压力降计算 17

第一节　一般要求 17

第二节　单相流体 19

一、管径初选 19

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 30

第三节　气液两相流动 32

一、管径及压力降计算 33

二、蒸汽凝结水管径及压力降计算 42

三、两相流管道的几项设计原则 44

第四节　高黏度聚酯熔体 45

附表一　常用钢管计算用数据 48

附表二　油品管道的流量和压力降（一、二、三） 49

附表三　饱和水蒸气管道的质量流量和压力降 50

主要参考资料 51

第三章　装置的布置设计 52

第一节　概述 52

一、装置布置的设计阶段 52

二、国外装置布置设计的步骤 53

第二节　装置布置设计的一般要求 53

一、装置布置设计的三重安全措施 53

二、装置布置设计应满足工艺设计的要求 53

三、装置布置设计应满足操作、检修和施工的要求 54

四、装置布置设计应满足全厂总体规划的要求 54

五、装置布置设计应适应所在地区的自然条件 55

六、装置布置设计应力求经济合理 61

七、装置布置设计应满足用户要求 61

八、装置布置设计应注意外观美 61

第三节　防火 61

一、火灾危险性分类 62

二、防火间距 63

三、建筑物的耐火等级 68

四、铜结构的耐火保护 68

第四节　防爆 70

一、产生爆炸的条件和防止爆炸的基本措施 70

二、爆炸危险区域的划分 71

第五节　管廊和主要设备的布置 78

一、管廊的布置 78

二、塔的布置 84

三、反应器的布置 85

四、冷换设备的布置 91

五、加热炉的布置 98

六、容器的布置 98

七、泵的布置 103

八、压缩机的布置 105

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 114

一、建筑物的布置 114

二、构筑物的布置 117

三、通道的布置 119

第四章　管道设计基础 121

第一节　管道的分级（类） 121

一、美国国家压力管道标准的管道分类 121

二、国内工业管道的分级（类） 121

第二节　管道压力等级及管径系列 124

一、公称压力 125

二、公称直径 127

第三节　管道设计条件 127

一、设计压力 127

二、设计温度 128

三、其他与设计有关的因素 128

第四节　管道设计基础数据 129

一、压力-温度参数 129

二、许用应力 129

三、设计寿命及最低设计压力等级 130

第五章　装置内管道设计 131

第一节　必须具备的条件或资料 131

第二节　管道敷设的种类和一般要求 132

一、管道敷设的种类 132

二、管道敷设的一般要求 133

三、管道布置常用数据 136

第三节　管廊（桥）上管道的布置设计 141

一、敷设在管廊上管道的种类 141

二、管廊上管道的布置原则 141

第四节　塔、容器的管道布置设计 143

一、塔的类别 143

二、塔体开口的布置 143

三、塔的管道布置设计 158

四、容器（罐）的管道设计 160

五、塔和容器的管道支架 162

第五节　加热炉管道布置设计 162

一、加热炉管道布置设计一般要求 163

二、加热炉出口转油线的设计 164

三、油气联合喷嘴的管道设计 165

四、吹灰器的管道设计 167

五、蒸汽分配管、灭火蒸汽管道的设计 167

六、燃料油管道的设计 167

七、燃料气管道的设计 168

八、加热炉的梯子和平台 169

第六节　冷换设备的管道布置设计 169

一、冷换设备的类别 169

二、冷换设备的管道布置设计 172

第七节　蒸汽发生器的管道布置设计 179

一、蒸汽发生器的布置 180

二、管道布置 180

第八节　泵的管道设计 181

一、石油化工常用泵的种类 181

二、管道设计 182

三、地漏及排污沟的设置 198

四、泵的密封、冲洗和冷却 198

第九节　压缩机管道设计 204

一、离心式、轴流式压缩机管道设计 204

二、往复式压缩机管道设计 207

三、润滑油系统、封油系统及其管道设计 213

四、管道的氮气吹扫／置换 215

第十节　蒸汽轮机管道的设计 216

一、入口管道的设计 216

二、出口管道的设计 216

三、蒸汽管排凝与疏水管道的设计 217

四、支架的设计 217

五、其他 218

第十一节　烟气轮机管道的设计 218

一、管道设计一般要求 218

二、入口管道的设计 218

三、出口管道的设计 221

四、支架的设计原则 222

第十二节　液化石油气管道的设计 223

一、主要管道器材的选用 223

二、管道设计 224

三、其他 224

第十三节　公用工程管道设计 225

一、蒸汽和凝结水管道设计 225

二、可燃气体排放管道设计 232

三、压缩空气、氮气等气体管道设计 234

四、地上工业用水管道设计 236

五、消防水喷淋系统 239

第六章　特殊管道设计 247

第一节　气力输送管道设计 247

一、概述 247

二、气力输送系统的分类 247

三、物料的性质 248

四、物料的输送状况 250

五、气力输送设计的计算方法 251

六、气力输送管道的布置与安装 258

第二节　真空管道设计 259

一、真空设备选用 260

二、真空管路的计算 266

三、真空管道的设计原则 276

第三节　导生管道设计 277

一、导生特性及分类 278

二、导生管道压力降计算 282

三、导生管道设计 287

第四节　低温管道设计 292

一、概述 292

二、低温管道的设计要点 292

第五节　高压管道设计 294

一、压力范围 295

二、温度等级及试验压力 295

三、材料选择 295

四、连接形式 296

五、高压管道系统与中、低压管道系统的连接 297

六、高压管道上一次仪表的安装 297

七、高压设备管嘴的转向 297

八、双阀的设置 297

第七章　非金属和衬里管道设计 299

第一节　连接方法 299

一、塑料管的连接 299

二、钢塑复合钢管的连接 301

三、涂塑钢管的连接 301

四、橡胶衬里管的连接 301

第二节　管道布置 301

主要参考资料 306

第八章　管道上阀门的安装 307

第一节　管道上常用阀门的安装 307

一、阀门的安装位置 307

二、旁通阀门 310

三、阀门的传动 310

四、减压阀的安装要求 311

第二节　疏水阀及其管道的安装 312

一、疏水阀的使用 312

二、疏水阀的管道设计 313

主要参考资料 316

第九章　安全泄压装置 317

第一节　安全阀 317

一、安全阀分类 317

二、安全阀结构 318

三、安全阀的设置原则 320

四、安全阀的工艺计算 321

五、安全阀的选用 326

六、安全阀的安装设计 327

第二节　爆破片 329

一、爆破片的结构型式 331

二、爆破片的适用场所 332

三、爆破片装置的选用 333

四、爆破片的布置形式 333

五、爆破片的安装设计 335

第三节　呼吸阀 336

一、呼吸阀的种类 336

二、呼吸阀的应用 338

三、呼吸阀呼吸量的确定 339

四、呼吸阀的选用 340

五、呼吸阀的安装 345

主要参考资料 346

第十章　工艺设备和管道的吹扫、放空与排液 347

第一节　设备和管道的吹扫／水洗 347

一、吹扫方式 347

二、吹扫接头管径的确定 348

三、吹扫介质 348

四、装置内吹扫方法 349

五、固定和半固定式吹扫管道设计 352

第二节　设备和管道的排液、放空 353

一、设备的排液和放空 353

二、管道的排气／排液 355

三、需设置排气／排液的地方 355

四、排液／排气管的设计 356

五、轻、重污油系统 361

第十一章　取样系统设计 362

第一节　取样系统的工艺流程 362

一、取样系统流程 362

二、取样要求 362

三、取样系统流程选择 362

四、取样管径和阀门的确定 367

第二节　取样系统的管道设计 368

一、取样管引出位置的确定 368

二、取样管道设计 368

三、取样管道隔热 368

四、取样系统阀门选择及设置 369

五、取样管道系统布置 369

第十二章　工艺管道上一次仪表的安装及其管道设计 370

第一节　概述 370

第二节　流量测量仪表的安装 371

一、流量测量仪表的分类 371

二、流量测量仪表的特征 371

三、孔板的安装 373

四、转子流量计的安装 379

五、靶式流量计的安装 380

六、腰轮流量计的安装 381

第三节　工业过程分析仪表的选用 383

一、工业过程分析仪表的种类 383

二、工业过程分析仪表的选型原则 383

三、过程分析器对试样预处理系统的要求 383

四、过程分析器的选用 384

第四节　压力测量仪表 386

一、压力测量仪表的分类和特点 386

二、压力测量仪表的选用 387

三、压力测量仪表的安装要求 388

第五节　温度测量仪表 390

一、温度测量仪表的分类和特点 390

二、温度测量仪表的选用 392

三、温度测量仪表的安装要求 393

第六节　物位测量仪表 394

一、物位测量仪表的选用 395

二、常用物位测量仪表的安装要求 396

第七节　气动调节阀的安装 398

一、调节阀的分类 398

二、气动调节阀的型号 399

三、气动调节阀的结构特点 400

四、调节阀的安装位置 408

主要参考资料 416

第十三章　工艺管道伴热设计 417

第一节　伴热方式及其选用 417

一、伴热介质 417

二、伴热方式 417

三、设计原则 419

第二节　外伴热管设计 420

一、工艺设计 420

二、伴热管的安装设计 430

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 447

第五节　电伴热 453

一、电伴热的方法与应用 453

二、电伴热产品种类及其技术性能 455

三、电伴热产品选型和计算 467

四、电伴热系统图 471

五、电伴热设施的安装 471

附表　瑞侃自限性电伴热带试验条件一览表 479

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 482

第三节　比例 483

第四节　图例符号和缩写 484

一、图例符号 484

二、缩写 484

第五节　标注尺寸的一般要求 484

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 488

一、绘制管道平剖面图的一般要求 488

二、管道平剖面图的内容及表示方法 489

第八节　单管管段图的绘制 493

一、单管管段图的一般要求 493

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 500

一、定型支吊架图（表） 500

二、非定型支吊架图的绘制 501

附录　石油化工配管工程设计图例 502

第十五章　管道支吊架 526

第一节　概述 526

一、支吊架在管道设计中的重要性 526

二、管道支吊架的种类及型式 526

第二节　管道支吊架的选用原则和系列 527

一、管道支吊架的选用原则 527

二、支吊架系列 528

三、隔热支架的型式及选择 562

第三节　管道荷载计算法 568

一、荷载种类和组合 568

二、荷载计算法 569

第四节　垂直位移量的计算 579

一、具有一段垂直管段的计算 580

二、具有两段或多段垂直管段的计算 581

三、管系的端点有附加位移时，分配到支吊架位移的计算 581

四、应用举例 582

第五节　管道支吊架结构设计 585

一、材料 585

二、设计温度 585

三、许用应力 585

四、焊缝强度计算 585

五、悬臂及三角支架计算 587

六、导向支架 590

七、托架 591

八、板式托架 592

九、吊杆 592

第六节　管道支吊架位置的确定 593

一、管道最大允许跨距的计算 593

二、管道最大导向间距的确定 613

三、确定管道支吊架位置的要点 614

第七节　支架估料 615

附录一　各种型钢承载能力 640

附录二　型钢规线参考尺寸 644

附录三　屋面板允许开洞位置 647

附录四　压杆结构稳定性计算长度系数μ推荐值 647

第十六章　架空管道的抗震设计 648

第一节　概述 648

第二节　石油化工工厂架空管道的地震反应 648

第三节　架空管道的抗震验算 650

第四节　架空管道的设计要求及抗震措施 652

第十七章　管道应力分析 654

第一节　管道应力分析基础 654

一、管道承受的荷载及其应力状态 654

二、管道的许用应力和许用应力范围 655

三、管道热胀及其补偿 667

四、管道对法兰、机泵和设备作用力的限制 677

五、管道支吊架在应力分析中的影响 686

六、应力分析的安全性判断 687

第二节　金属管和管件的强度计算 688

第三节　管道静力分析及其简化方法 704

一、静力分析的基本方法 704

二、计算机分析程序 705

三、简化方法 706

四、图表法 720

五、PC-1500简易二次应力计算程序 728

第四节　管系的动力分析 733

一、往复式压缩机和往复泵进出口管道的振动 734

二、两相流管道的振动 751

三、水锤及其防止方法 751

四、安全阀排气系统 752

附录　程序 758

第十八章　配管设计的CAD 782

第一节　概述 782

第二节　工厂设计系统 782

一、工厂设计系统软件包 782

二、工厂设计方法 784

第三节 自动设计制图系统 789

一、数据库 789

二、CAD系统配置 789

三、CAD系统的构成 790

四、图形处理 791

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 792

八、配管自动设计制图 792

第四节　配管自动设计效果 793

第五节　CAD二次开发 794

一、汉字系统的开发 794

二、建立数据库和图形库 794

三、设计软件系统的开发 794

第六节　三维工厂设计软件的应用 795

一、软件使用前的准备工作 795

二、三维模型的并行协同设计 795

三、设计检查 795

四、图纸和材料表 796

五、生命周期工程设计（Life Cycle Engineer Design） 796

六、软件集成 796

主要参考资料 796

第十九章　工程模型设计 797

第一节　概述 797

一、工程模型和工程模型设计 797

二、工程模型设计优点 797

三、工程模型设计分类 798

第二节　工程模型设计 799

一、总体模型设计 799

二、方案模型设计 801

三、配管模型设计 803

第三节　工程模型设计深度 806

一、模型的底盘 806

二、模型的分块分层 806

三、机泵设备的制作 807

四、设备模型的制作 807

五、建、构筑物的制作 808

六、模型配色 808

七、模型标记 808

第四节　工程模型元件标准 809

一、1∶331/3模型元件系列标准 809

二、化工部模型元件标准 813

第五节　制作模型的材料 818

一、制作模型常用的材料 818

二、模型常用黏合剂和溶剂 819

三、常用涂料 820

第六节　模型的包装与运输 820

一、包装箱的设计 820

二、模型包装箱的制作 820

第二十章　设备与管道的涂料防腐和表面色 823

第一节　设备与管道的涂料防腐 823

一、概述 823

二、常用涂料的种类 823

三、金属表面处理 823

四、地上设备与管道的防腐蚀 831

五、埋地设备与管道的防腐蚀 833

第二节　设备与管道表面色和标志 837

一、概述 837

二、设备与管道的表面色和标志 838

主要参考资料 842

第二十一章　设备和管道的隔热 844

第一节　概述 844

一、保温、保冷的定义 844

二、隔热的目的 844

三、保温与节能的关系 844

四、保温效果的评价 846

第二节　隔热材料 846

一、隔热材料的种类 846

二、隔热材料的基本性能 847

第三节　隔热设计的基本原则 853

一、保温设计的基本原则 853

二、保冷设计的基本原则 854

第四节　隔热结构 855

一、隔热结构的种类 855

二、保护层的种类 856

三、防潮层 857

四、隔热结构的选择 857

五、常用的隔热结构 857

第五节　隔热结构材料的选择 861

一、保温、保冷层材料应具有的主要技术性能 862

二、保护层材料应具有的主要技术性能 864

三、防潮层材料应具有的主要技术性能 864

四、常用隔热材料及其制品的选择 864

五、常用保护层材料的选择 871

六、常用防潮层材料的选择 871

第六节　保温计算 871

一、经济厚度计算方法 872

二、表面温度法 882

三、允许热损失法 883

四、允许或给定介质温降条件下的保温层厚度计算 884

五、延迟管道内介质冻结、凝固的保温层厚度计算 888

六、复合材料隔热层厚度计算 889

七、表面温度的计算 890

八、不同隔热材料的经济性比较 891

第七节　保冷计算 893

一、保冷层的经济厚度 894

二、防止外表面结露的保冷层厚度 894

三、按允许冷损失量计算保冷厚度 894

四、保冷层冷量损失（热侵入量）计算 894

五、保冷层外表面温度 894

六、带有隔热层的保冷计算 894

七、保冷计算数据的选取 895

第八节　关于临界厚度和临界半径 895

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（m1） 897

附表二　铝箔的主要技术性能 899

附表三　铝箔规格及质量 899

附表四　低温黏结剂性能表 899

附表五　耐磨密封剂性能表 900

附表六　有碱玻璃布性能规格表 900

附表七　石油沥青的种类和性能表 900

附表八　常用石油沥青油毡技术性能 900

附表九　热用石油沥青玛蹄脂 901

附表十　冷用石油沥青玛蹄脂 901

附表十一　阻燃性玛蹄脂 901

附表十二　聚乙烯薄膜 902

附表十三　CPU新型防水防腐敷面材料技术性能表 902

附表十四　常用保温材料生产厂名录 902

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 905

附图2　椭圆形封头的绝热层的体积和外表面积 906

附图3　保温层厚度选用列线图（按经济保温厚度计算） 907

附图4　保温层厚度选用列线图（按表面温度方法绘制） 908

附图5　保冷层厚度选用列线图 909

主要参考资料 910

第二十二章　概算 911

第一节　概述 911

第二节　工艺管道安装工程 912

一、定额编制说明 912

二、化工工艺管道安装 913

三、炼油工艺管道安装 914

四、阀门安装 916

第三节　隔热、刷油及其他安装工程 917

一、定额编制说明 917

二、工艺管道隔热工程 917

三、刷油工程 922

四、其他工程 922

主要参考资料 923

附表 日本的配管工程定额 924

第二十三章　金属管道的焊接 926

一、管道焊接施工方法 926

二、管道常用焊接接头形式及坡口类型 926

三、碳钢管道的焊接 929

四、管道用普通低合金钢及耐热钢的焊接 932

五、管道用18-8型奥氏体不锈钢的焊接 934

六、特种钢的焊接 936

七、低温管道焊接要求 939

八、管道焊接检验 940

九、焊接材料 941

十、国内外常用焊条近似牌号、型号对照表 944

附录　工艺安装设计图纸自校提纲 945