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2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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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CAD782

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