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5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

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 29

第三节 气液两相流动 33

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 49

附表三 饱和水蒸气管道的质量流量和压力降 50

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、钢结构的耐火保护 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 90

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） 122

第二节 管道压力等级及管径系列 126

一、公称压力 126

二、公称直径 128

第三节 管道设计条件 129

一、设计压力 129

二、设计温度 129

三、其他与设计有关的因素 130

第四节 管道设计基础数据 131

一、管道组成件的压力、温度设计基准 131

二、许用应力 132

三、设计寿命及最低设计压力等级 132

第五章 装置内管道设计 133

第一节 必须具备的条件或资料 133

第二节 管道敷设的种类和一般要求 134

一、管道敷设的种类 134

二、管道敷设的一般要求 135

三、管道布置常用数据 139

第三节 管廊（桥）上管道的布置设计 143

一、敷设在管廊上管道的种类 143

二、管廊上管道的布置原则 143

第四节 塔、容器的管道布置设计 145

一、塔的类别 145

二、塔体开口的布置 145

三、塔的管道布置设计 160

四、容器（罐）的管道设计 162

五、塔和容器的管道支架 164

第五节 加热炉管道布置设计 164

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 168

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 169

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 171

一、冷换设备的类别 171

二、冷换设备的管道布置设计 174

第七节 蒸汽发生器的管道布置设计 181

一、蒸汽发生器的布置 182

二、管道布置 182

第八节 泵的管道设计 183

一、石油化工常用泵的种类 183

二、管道设计 184

三、地漏及排污沟的设置 200

四、泵的密封、冲洗和冷却 201

第九节 压缩机管道设计 206

一、离心式、轴流式压缩机管道设计 207

二、往复式压缩机管道设计 210

三、润滑油系统、封油系统及其管道设计 215

四、管道的氮气吹扫／置换 218

第十节 蒸汽轮机管道的设计 218

一、入口管道的设计 219

二、出口管道的设计 219

三、蒸汽管排凝与疏水管道的设计 220

四、支架的设计 220

五、其他 220

第十一节 烟气轮机管道的设计 221

一、管道设计一般要求 221

二、入口管道的设计 221

三、出口管道的设计 224

四、支架的设计原则 225

第十二节 液化烃管道的设计 226

一、主要管道器材的选用 226

二、管道设计 227

三、其他 227

第十三节 公用工程管道设计 227

一、蒸汽和凝结水管道设计 227

二、氢气和氧气管道设计 235

三、可燃气体排放管道设计 240

四、压缩空气、氮气等气体管道设计 243

五、地上工业用水管道设计 245

六、消防水喷淋系统 248

第六章 特殊管道设计 256

第一节 气力输送管道设计 256

一、概述 256

二、气力输送系统的分类 256

三、物料的性质 257

四、物料的输送状况 259

五、气力输送设计的计算方法 260

六、气力输送管道的布置与安装 267

第二节 真空管道设计 268

一、真空设备选用 269

二、真空管路的计算 275

三、真空管道的设计原则 285

第三节 导生管道设计 286

一、导生特性及分类 287

二、导生管道压力降计算 291

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 301

第五节 极度危害介质管道设计 304

第六节 高压管道设计 307

一、压力范围 307

二、温度等级及试验压力 307

三、材料选择 307

四、连接形式 308

五、高压管道系统与中、低压管道系统的连接 309

六、高压管道上一次仪表的安装 309

七、高压设备管嘴的转向 309

八、双阀的设置 310

第七章 非金属和衬里管道设计 311

第一节 连接方法 311

一、塑料管的连接 311

二、钢塑复合钢管的连接 313

三、涂塑钢管的连接 313

四、橡胶衬里管的连接 313

第二节 管道布置 313

第八章 管道上阀门的安装 322

第一节 管道上常用阀门的安装 322

一、阀门的安装位置 322

二、旁通阀门 325

三、阀门的传动 326

四、减压阀的安装要求 326

第二节 疏水阀及其管道的安装 327

一、疏水阀的使用 327

二、疏水阀的管道设计 328

第九章 安全泄压装置 332

第一节 安全阀 332

一、安全阀分类 332

二、安全阀结构 333

三、安全阀的设置原则 335

四、安全阀的工艺计算 336

五、安全阀的选用 341

六、安全阀的安装设计 342

第二节 爆破片 345

一、爆破片的结构型式 346

二、爆破片的适用场所 355

三、爆破片装置的选用 356

四、爆破片的布置形式 363

五、爆破片的安装设计 366

第三节 呼吸阀 367

一、呼吸阀的种类 367

二、呼吸阀的应用 369

三、呼吸阀通气量的确定 370

四、呼吸阀的选用 373

五、呼吸阀的安装 378

第十章 工艺设备和管道的吹扫、放空与放净 379

第一节 设备和管道的吹扫／水洗 379

一、吹扫方式 379

二、吹扫接头管径的确定 380

三、吹扫介质 380

四、装置内吹扫方法 381

五、固定和半固定式吹扫管道设计 384

第二节 设备和管道的放净、放空 385

一、设备的放净和放空 385

二、管道的放空／放净 387

三、需设置放空／放净的地方 387

四、放净／放空管的设计 388

五、轻、重污油系统 393

第十一章 采样系统设计 394

第一节 采样系统的工艺流程 394

一、采样系统流程 394

二、采样要求 394

三、采样系统流程选择 394

四、采样管径和阀门的确定 399

第二节 采样系统的管道设计 400

一、采样管引出位置的确定 400

二、采样管道设计 400

三、采样管道保温 401

四、采样系统阀门选择及设置 401

五、采样管道系统布置 401

第十二章 工艺管道上一次仪表的安装及其管道设计 402

第一节 概述 402

第二节 流量测量仪表的安装 403

一、流量测量仪表的分类 403

二、流量测量仪表的特征 403

三、孔板的安装 405

四、转子流量计的安装 414

五、靶式流量计的安装 415

六、齿轮和腰轮流量计的安装 416

第三节 工业过程分析仪表的选用 418

一、工业过程分析仪表的种类 418

二、工业过程分析仪表的选型原则 418

三、过程分析器对试样预处理系统的要求 418

四、SH/T 3104对工业过程分析仪表的要求 419

五、过程分析器的选用 421

第四节 压力测量仪表 423

一、压力测量仪表的分类和特点 423

二、压力测量仪表的选用 424

三、压力测量仪表的安装要求 425

第五节 温度测量仪表 427

一、温度测量仪表的分类和特点 427

二、温度测量仪表的选用 429

三、温度测量仪表的安装要求 430

第六节 物位测量仪表 431

一、物位测量仪表的选用 432

二、常用物位测量仪表的安装要求 433

第七节 气动调节阀的安装 436

一、调节阀的分类 436

二、气动调节阀的型号 436

三、气动调节阀的结构特点 437

四、调节阀的安装位置 445

第十三章 工艺管道伴热设计 454

第一节 伴热方式及其选用 454

一、伴热介质 454

二、伴热方式 454

三、设计原则 456

第二节 外伴热管设计 457

一、工艺设计 457

二、伴热管的安装设计 466

第三节 内伴热管设计 479

一、工艺设计 479

二、内伴热的安装设计 480

第四节 夹套管设计 481

一、工艺设计 481

二、蒸汽夹套管的安装设计 483

第五节 电伴热 490

一、电伴热的方法与应用 490

二、电伴热产品种类及其技术性能 492

三、电伴热产品选型和计算 504

四、电伴热系统图 508

五、电伴热设施的安装 508

附表 516

瑞侃自限性电伴热带试验条件一览表 516

第十四章 配管设计图的绘制 519

第一节 配管设计图的组成 519

第二节 图纸的幅面 519

第三节 比例 521

第四节 图例符号和缩写 522

一、图例符号 522

二、缩写 522

第五节 标注尺寸的一般要求 522

第六节 设备布置图的绘制 523

一、设备平面布置图的内容及表示方法 523

二、设备竖面布置图的内容及表示方法 525

第七节 管道平剖面图的绘制 526

一、绘制管道平剖面图的一般要求 526

二、管道平剖面图的内容及表示方法 527

第八节 单管管段图的绘制 531

一、单管管段图的一般要求 531

二、单管管段图的内容及表示方法 532

第九节 支吊架图的绘制 538

一、定型支吊架图（表） 538

二、非定型支吊架图的绘制 539

附录 石油化工配管工程设计图例（SH/T 3052） 540

第十五章 管道支吊架 566

第一节 概述 566

一、支吊架在管道设计中的重要性 566

二、管道支吊架的种类及型式 566

第二节 管道支吊架的选用原则和系列 567

一、管道支吊架的选用原则 567

二、支吊架的布置 568

三、支吊架的系列 570

四、隔热支架的型式及选择 604

第三节 管道荷载计算法 610

一、荷载种类和组合 610

二、荷载计算法 611

第四节 垂直位移量的计算 621

一、具有一段垂直管段的计算 622

二、具有两段或多段垂直管段的计算 623

三、管系的端点有附加位移时，分配到支吊架位移的计算 623

四、应用举例 624

第五节 管道支吊架结构设计 627

一、材料 627

二、设计温度 627

三、许用应力 627

四、焊缝强度计算 627

五、支架计算 629

第六节 管道支吊架位置的确定 637

一、管道最大允许跨距的计算 637

二、管道最大导向间距的确定 686

三、确定管道支吊架位置的要点 687

第七节 支架估料 688

附录一 各种型钢承载能力 713

附录二 型钢规线参考尺寸 717

附录三 屋面板允许开洞位置 720

附录四 压杆结构稳定性计算长度系数μ推荐值 720

附录五 螺纹吊杆最大使用荷载 721

附表六 碳钢构件轴心受压时的稳定系数 721

第十六章 架空管道的抗震设计 722

第一节 概述 722

第二节 石油化工工厂架空管道的地震反应 722

第三节 架空管道的抗震验算 724

第四节 架空管道的设计要求及抗震措施 726

第十七章 管道应力分析 728

第一节 管道应力分析基础 728

一、管道承受的荷载及其应力状态 728

二、管道的许用应力和许用应力范围 729

三、管道热胀及其补偿 763

四、管道对法兰、机泵和设备作用力的限制 778

五、管道支吊架在应力分析中的影响 787

六、应力分析的安全性判断 788

第二节 金属管和管件的强度计算 789

第三节 管道静力分析及其简化方法 810

一、静力分析的基本方法 810

二、计算机分析程序 810

三、简化方法 811

四、图表法 826

五、PC-1500简易二次应力计算程序 834

第四节 管系的动力分析 839

一、往复式压缩机和往复泵进出口管道的振动 840

二、两相流管道的振动 857

三、水锤及其防止方法 857

四、安全阀排气系统 858

附录 程序 864

第十八章 配管设计的CAD 888

第一节 概述 888

第二节 工厂设计系统 888

一、工厂设计系统软件包 888

二、工厂设计方法 890

第三节 自动设计制图系统 895

一、数据库 895

二、CAD系统配置 895

三、CAD系统的构成 896

四、图形处理 897

五、绘制三维透视图和管段图 897

六、生成各种报表和进行碰撞检查 897

七、生成带阴影的彩色图片 898

八、配管自动设计制图 898

第四节 配管自动设计效果 899

第五节 CAD二次开发 900

一、汉字系统的开发 900

二、建立数据库和图形库 900

三、设计软件系统的开发 900

第六节 三维工厂设计软件的应用 901

一、软件使用前的准备工作 901

二、三维模型的并行协同设计 901

三、设计检查 901

四、图纸和材料表 902

五、生命周期工程设计 902

六、软件集成 902

第十九章 工程模型设计 903

第一节 概述 903

一、工程模型和工程模型设计 903

二、工程模型设计优点 903

三、工程模型设计分类 904

第二节 工程模型设计 905

一、总体模型设计 905

二、方案模型设计 907

三、配管模型设计 909

第三节 工程模型设计深度 912

一、模型的底盘 912

二、模型的分块分层 912

三、机泵设备的制作 913

四、设备模型的制作 913

五、建、构筑物的制作 914

六、模型配色 914

七、模型标记 914

第四节 工程模型元件标准 915

一、1:331/3模型元件系列标准 915

二、化工部模型元件标准 919

第五节 制作模型的材料 924

一、制作模型常用的材料 924

二、模型常用黏合剂和溶剂 925

三、常用涂料 926

第六节 模型的包装与运输 926

一、包装箱的设计 926

二、模型包装箱的制作 926

第二十章 设备与管道的涂料防腐和表面色 929

第一节 设备与管道的涂料防腐 929

一、概述 929

二、常用涂料的种类 929

三、钢材表面腐蚀程度分类及钢材表面处理 936

四、地上设备与管道的防腐蚀 939

五、埋地设备与管道的防腐蚀 940

第二节 设备与管道表面色和标志 945

一、概述 945

二、设备与管道的表面色和标志 945

附录A（规范性附录）设备和管道常用防腐蚀涂料技术指标 951

A.1 主要防腐底漆 951

A.2 石油沥青 952

A.3 环氧煤沥青涂料 952

A.4 厚浆型环氧涂料 952

A.5 无溶剂液体涂料 953

A.6 聚乙烯胶黏带防腐层 953

A.7 环氧封闭漆 954

A.8 环氧中间漆 954

A.9 耐候面漆 954

A.10 耐热涂料 955

A.11 其他涂料产品 955

附录B（资料性附录）涂料使用量的计算 957

第二十一章 设备和管道的绝热 959

第一节 概述 959

一、保温、保冷的定义 959

二、绝热的目的 959

三、保温与节能的关系 959

四、保温效果的评价 961

第二节 绝热材料 961

一、绝热材料的种类 961

二、绝热材料的基本性能 962

第三节 绝热设计的基本原则 968

一、保温设计的基本原则 968

二、保冷设计的基本原则 969

第四节 绝热结构 970

一、绝热结构的种类 970

二、保护层的种类 971

三、防潮层 972

四、绝热结构的选择 972

五、常用的绝热结构 972

第五节 绝热结构设计 976

第六节 绝热结构材料的选择 979

一、保温、保冷层材料应具有的主要技术性能 980

二、保护层材料应具有的主要技术性能 982

三、防潮层材料应具有的主要技术性能 982

四、常用绝热材料及其制品的选择 982

五、常用保护层材料的选择 988

六、常用防潮层材料的选择 988

第七节 绝热计算 989

一、绝热层厚度的计算 993

二、热层厚度选用 1004

第八节 关于临界厚度和临界半径 1016

第二十二章 概算 1030

第一节 概述 1030

第二节 工艺管道安装工程 1031

一、定额编制说明 1031

二、化工工艺管道安装 1034

三、炼油工艺管道安装 1049

四、阀门安装 1059

五、波纹补偿器安装 1060

六、弹簧支吊架安装和金属管架制作安装 1062

第三节 管道绝热、除锈、防腐及其他安装工程 1063

一、定额编制说明 1063

二、工艺管道绝热工程 1064

三、管道除锈 1073

四、管道防腐 1074

五、管道清洗、脱脂 1080

第二十三章 金属管道的焊接 1085

第一节 概述 1085

一、管道焊接施工方法 1085

二、管道常用焊接接头形式及坡口类型 1085

第二节 管道的焊接 1098

一、碳素钢及合金钢的焊接 1098

二、钛及钛合金的焊接 1102

三、镍及镍合金的焊接 1104

四、石油化工低温钢的焊接 1105

第三节 管道焊接检验 1109

第四节 焊接材料 1111

一、焊条与焊丝 1111

二、焊接材料的选用 1131

三、国内外常用焊条近似牌号、型号对照表 1137

附录 工艺安装设计图纸自校提纲 1145