管道设计和布置，这一篇就够了

财富 2025-01-08 08:35 北京

【南京】2025精细化工项目工艺管道及仪表流程图设计提升暨本质安全设计与连续化改造实操培训班（3月6日-9日）

在石油化工装置中，不同操作参数和输送介质性质的的管道差别很大，其重要程度和危险性也不同，为更好的保证管道在运行过程中的可靠性和安全性，一起来学吧~

管道分级

管道设计条件的确定

◎ 设计压力

石油化工管道及其组成件设计压力应不低于操作过程中有由内压与温度组合的最苛刻条件下的压力。

1、所有与设备或者压力容器连接的管道，其设计压力应不低于设备或容器的设计压力，并满足一下要求：

（1）设置安全泄压装置的管道，其设计压力应不低于安全泄放压力与液柱静压力之和。

（2）没有设置安全泄压装置时，其设计压力不应低于压力源可能达到的最高压力和静液柱压力之和。

2、无安全泄压装置的离心泵出口管道设计压力，应取以下两项较大值

（1）离心泵正常吸入压力加泵的出具偶额定压差的1.2倍。

（2）离心泵的最大吸入压力加泵的出口压差

3、真空管道压力取0.098MPa。

◎ 设计温度

化工管道及其组成件的设计温度不应低于操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻的条件要求。

不同管道的设计温度由以下要求确定:

1、无隔热层管道的设计温度

（1）SHA级的管道组成件，应当取介质温度为设计温度，如取其他温度作为设计温度时必须通过计算并通过实验核实。

（2）其余级别的管道及其组成件的设计温度，当介质的温度小于65度时取介质温度，当介质温度大于或等于65度时按下列原则选取：

A、管子、对焊管件、承插焊或对焊阀门及其他壁厚与管道相近的组成件设计温度不一般高小于95%介质温度。

B、法兰、垫片及带法兰的阀门管件应不低于90%介质温度。

C、螺栓、螺母等紧固件应不低于80%介质温度。

2、带外隔热层得管道应根据温度条件对管材的作用后果的严重性取介质的最高最低工作温度作为设计温度。

3、带村里或内隔热层得管道，其基体材料设计温度应经产热计算或实测确定。

4、带夹套会伴热的管道当工艺温度高于伴热介质时，取工艺介质温度为设计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，取伴热介质温度减10度和工艺介质温度较高者

5、对于安全泄压管道应取排放时可能出现的最高温度或最低温度作为设计温度。

6、要求吹扫的管道应根据具体条件确定。

管道布置应考虑的因素

◎ 物料因素

有腐蚀性物料的管道，应布置在平行管道的下方或外侧。易燃、易爆、有毒和有腐蚀性物料的管道不应敷设在生活区、楼梯和走廊处，并配置安全阀、防暴膜、阻火器、水封等。防水、防暴装置、放空管应引至室外指定地方或高出屋面2m以上。

冷热管道尽量分开布置。不得已时，热管在上，冷管在下。其保温层外表面的间距，上下并行时一般不小于0.5m。交叉排列时，不应小于0.25m，保温材料及保温层的厚度根据规范规定。

管道敷设应有坡度，坡度方向一般均沿着物料流动方向，但也有与物料流动方向相反的。坡度一般为1/100～5/1000。输送黏度大的物料管，坡度要求大些，可至1/100。含固体结晶的物料管道坡度可至5/100左右。埋地管道及敷设在地沟中的管道，在停止生产时，其积存物料不考虑放尽，可不考虑敷设坡度。

有关物料管道的坡度列于表中。

管路布置，除满足正常生产要求外，还应符合开、停工和处理事故的要求。开停工时，由于有关部分有开，有停，应当设置旁路管道，还应设置开工装料，停工时排料及不合格产品的再加工管道，管路应能适应操作变化，避免繁琐，防止浪费。

在蒸汽主管和长距离管线的适当地点应分别设置带疏水器的放水口及膨胀器。为了安全起见，尽量不要把高压蒸汽直接引入低压蒸气系统。如有必要，应装减压阀并在低压系统上装安全阀。

污水应排放至专门系统，并考虑综合利用。根据污水的具体情况，可分别用合流式（即工业污水、雨水和便溺水全部由一个管网排出）或分流式（即工业污水和便溺水由一个管网排出，雨水和工业清水则由另一个管网排出）。有毒的污水须经处理后，方可排放。

真空管线应尽量缩短，避免过多的曲折，使阻力小，达到更大的真空度。还应避免用截止阀，因其阻力大，影响系统的真空度。

◎ 施工、操作及维修

支管多的管道应布置在并行管的外侧。引支管时，气体管从上方引出，液体管从下方引出。管道应集中架空布置，尽量走直线，少拐弯，不要挡门窗和妨碍设备、阀门、管件等的维修；不应妨碍吊车作业；在行走过道地面2.2m的空间也不应安装管道。

管道应避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。集气系统的布置应使得蒸汽能方便地向最高点排放。

如有可能管道应沿墙安装，管与墙间距离以能容纳管件、阀门及方便维修为原则。

◎ 安全生产

阀门要布置在便于操作的部位。操作频繁的阀门应按操作顺序排列。容易开错且会引起重大事故的阀门，相互间距要拉开，并涂刷不同颜色。

地下管道通过道路或有负荷地区，应加保护措施。

管道与阀门的重量，不要考虑支撑在设备上（尤其是制设备、非金属材料设备、硅铁泵等）。

◎ 其他因素

距离较近的两设备间，管道一般不应直连，因垫片不宜配准，故难以紧密连接。设备之一未与建筑物固定或有波形伸缩者例外，建议采用45。斜接或90。弯接。

管道通过楼板、屋顶或墙时，应安装一个直径大的管套，管套应高出楼板，平台表面50mm。

管道布置中应顾及电缆、照明、仪表、暖风等其他管道，应全面考虑，各就各位。

单元设备的管道布置

1、泵的管道布置搜索

泵的布置方式有三种：露天布置、半露天布置和室内布置：

露天布置：

露天布置的泵，通常集中布置在管廊的下方惑侧面，也可分散布置在被抽吸设备的附近。其优点是通风良好，操作和检修方便；

半露天布置：

半露天布置的泵适用于多雨地区，一般在管廊下方布置泵，在上方管道上部设雨棚。或将泵布置在构架的下层地面上，以构架平台作为雨棚。这些泵可根据与泵有关设计布置要求，将泵布置成单排、双排或多排；

室内布置：

在寒冷或多风沙地区可将泵布置在室内。如果工艺过程要求设备布置在室内时，其所属的泵也应在室内布置。

泵的管道设计

泵的布置具体要求如下：

　　l）成排布置的泵应按防火要求、操作条件和物料特性分组布置；泵露天、半露天布置时；操作温度等于或高于自燃点的可燃液体泵宜集中布置；与操作温度低于自燃点的可燃液体泵之间应有不小于4.5m的防火间距；与液体烃泵之间应有不小于7.5m的防火间距；

　　2）泵成排布置时，宜将泵端出。人口中心线对齐，或将泵端基础边线对齐；

　　3）泵双排布置时，宜将两排泵的动力端相对，在中间留出检修通道；

　　4）泵布置在主管廊下方或外侧时，泵区通道的最小净宽为2m，最小净高为3m，泵端前面操作通道的宽度，不应小于1m；

　　5）泵布置在管廊下方或外侧时，不论是单排或双排，泵和驱动机的中心线宜与管廊走向垂直；

　　6）泵布置在室内时，两排泵净距不应小于2m。泵端或泵侧与墙之间的净距应满足操作、检修要求且不宜小于lm；

　　7）除安装在联合基础上的小型泵外，两台泵之间的净距不宜小于0.7m；

　　8）泵的基础面宜高出地面200mm。最小不得小于100mm；在泵吸入口前安装过滤器时，泵基础高度应考虑过滤器能方便清洗和拆装；

　　9）立式泵布置在主管廊下方或构架下方时，其上方应留出泵体安装和检修所需的空间；

　　10）输送极度危害物质（如丙烯氢氰酸等）的泵房与其他泵房应分隔设置；

　　11）消防水泵房应设双动力源；

　　12）公用备用泵宜布置在相应泵的中间位置；

　　13）泵的布置应考虑管道柔性设计要求。

　　①、泵体不宜承受进出口管道和阀门的重量，故进泵前和出泵后的管道必须设置支持装置，尽可能做到泵移走时不设临时支架。

　　②、吸入管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。

　　③、吸入管道的直径不应小于泵的吸入口。当泵的吸入口为水平方向时，应配置偏心异径管，采用的泵的吸入口为垂直方向，可配置同心异径管。

　　④、为防止泵停时物料倒冲，泵的排出管上应设止回阀。止回阀应设在切断阀之前，停车后将切断阀关闭，以免止回阀的阀板长期受压损坏。

2、换热器的管道布置搜索

（1）管壳式换热器工艺管道布置应注意冷热物流的流向，一般被加热介质（冷流）应由下而上，被冷凝或被冷却介质（热流）应由上而下。管道距地面或平台的净空大于等于100mm。

（2）配管应不妨碍设备的检修；不影响设备的抽芯（管束或内管）；不妨碍设备的法兰和阀门自身法兰的拆卸或安装。

（3）并联换热器的管道应对称布置，使流量分配均匀。

（4）再沸器的降液管和升汽管在热胀许用应力范围内，应尽可能短而直，减少弯头数量，以减少压降。

平面布置时换热器的管箱正对道路，便于抽出管箱，顶盖对着管廊。配管前先确定换热器两端和法兰周围的安装和维修空间（如图中的扳手空间、摇开封头空间等），在这个空间内不能有任何障碍物。

配管时管道要尽量短，操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在换热器的右侧，从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引来的公用工程管道，可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排齐，并将其布置在冷却水地下总管的上方，回水管布置在冷却水总管的管边。换热器与邻近设备间可用管道直接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯，并设置一短弯管，便于管箱的拆卸。

阀门、自动调节阀及仪表应沿操作通道并靠近换热器布置，使人站在通道上可以进行操作。

与管廊连接的管道、管廊下泵的出口管、高度比管廊低的设备和换热器的接管的标高，均应比管廊低0.5-0.8m。若一层排不下时，可置于再下一层上，两层之间相隔0.5 - 0.8m。蒸汽支管应从总管上方引出，以防止凝液进入。

换热器应有合适的支架，不能让管道重量都压在换热器的接口上。仪表应布置在便于观测和维修的地方。

3、塔的管道布置搜索

塔器管道一般可分为塔顶管道、塔体侧面管道和塔底管道。塔顶管道包括塔顶油气、安全阀进出口、油气放空等管道；塔体侧面管道包括回流、进料、侧线抽出、汽提蒸汽、重沸器入口和返回等管道；塔底管道包括塔底抽出和排液等管道。上述管道都与塔体上的开口相连接，且一般都是沿塔体敷设的。

通常将塔的四周大致划分为操作和检修所需的操作侧（检修侧）和配管所需的管道侧。管道应布置在管道侧，不得四周均布，管道侧一般不设平台，平台和人孔均应设在操作侧。

管道布置应从塔顶部到塔底部自上而下进行规划，并且应首先考虑塔顶和大直径管道的位置和自流管道的走向，再布置压力管道和一般管道，最后考虑塔底和小直径管道。且塔上部较大直径管道应布置在管道侧的中间、中下部连接的管道宜顺序的布置在其两侧。

管道侧布置的“管束”尽量布置在距设备中心同一曲率半径上。也可将管道布置在平行于设备切线的位置上。一般管外壁距塔外壁净距至少为300mm（当管道或塔设有隔热层时以隔热层外壁计算）。

布置方式:

原则---同类设备集中布置。塔与塔之间的距离：地面以下的基础不能撞，不小于2.5m。

1）单排布置：管廊的一侧有多个塔时,如果它们的直径相差不大时，中心线对齐；如果直径相差较大时，靠近管廊侧的切线对齐。一般距管廊3m，如果有塔底泵，距离要考虑泵的操作与维修。

2）非单排布置：对于直径较小本体较高的塔可以双排布置或成三角形布置，这样可以做联合平台将塔联系在一起，从而增加起相对稳定性。但做联合平台必须考虑设备不同操作温度的热胀问题，一般在两塔的平台间采用铰接或留缝隙，以适应不同的热膨胀量，避免平台损坏。

3）构架式布置：对直径小于等于1000mm的塔还可以布置在框架内,利用构架提高其稳定性和设置平台、梯子。但是沿塔向下走的管子要避免与框架上开口处的梁碰撞。

布置要求：

A、平面布置距离要求：

1)沿管廊布置的塔与管廊的间距: 如果塔与管廊间布置泵时,应按照泵的操作、维修和配管要求确定；如果塔和管廊之间不布置泵时，塔外壁与管架立柱中心线的距离，不宜小于3m。

2) 多塔间距离要满足操作、维修通道和基础布置的需要，两塔间的净距不宜小于2.5m。

B、安装高度要求：（原则上由工艺定）

1）当利用内压或流体重力将物料送往其它设备或管道时，应由其内压和被送往设备或管道的压力和高度确定。

2）当用泵抽吸时，应由泵的汽蚀余量和吸入管道的压力降确定设备安装高度。

3）当有非明火加热重沸器的塔，其安装高度应按工艺要求的塔和重沸器之间的相互关系和操作要求确定。

4）应满足塔底管道安装和操作所需的最小净空，保证人的通行，且塔的基础面高出地面不应小于200mm。

4、压缩机的管道布置搜索

（1）压缩机的进出口管道布置，在满足热补偿和压缩机管嘴容许压力的条件下，应尽量减少弯头数量，以减少压降。

（2）进出口均应设置切断阀，出口管道上设置止回阀，以防止压缩机切换或事故停机时物流倒回机体内。

（3）压缩机应尽量靠近上游设备，使压缩机入口管道短而直；入口管道应从总管顶部接出，并设置人孔或可拆卸短节；当吸入介质为饱和气体时，入口管道应保温或伴热。

5、立式容器的管道布置搜索

立式容器（包括反应器）一般成排布置，因此把操作相同的管道一起布置在容器的相应位置，可避免错误操作，比较安全。

例如，两个容器成排布置时，可将管口对称布置。三个以上容器成排布置时，可将各管口布置在设备的相同位置。有搅拌装置的容器，管道不得妨碍搅拌器的拆卸和维修。

立式容器的管道布置简图说明

（a）表示距离较近的两设备间的管道不能直连，而应采用45°或90°弯接。

（b）进料管置于设备之前，便于站在地（楼）面上进行操作。

（c）出料管沿墙铺设时，设备间的距离大一些，人可进入设备间操作，离墙的距离就可小一些。

（d）出料从前部引出，经过阀门后立即引入地下（走地沟或埋地铺设），设备之间的距离及设备与墙之间的距离均可小一些。

（e）容器直径不大和底部离地（楼）面较高时，出料管从底部中心引出。这样布置，其管道短，占地面积小。

（f）两个设备的进料管对称布置，便于人站在操作台上进行操作。

6、卧式容器的管道布置搜索

卧式容器的管口一般布置在一条直线上，各种阀门也直接安装在管口上。若容器底部离操作台面较高，则可将出料管阀门布置在台面上，在台面上操作；否则应将出料管阀门布置在台面下，并将阀杆接长，伸到台面上进行操作。

7、离心压缩机的管道布置搜索

离心压缩机管道布置必须符合下列要求：管道布置应符合有关的设计标准、规范、规定；符合工艺流程图及仪表流程图的要求；管道布置应使管系有一定的柔性，保证管道对压缩机管口作用力及力矩不超过压缩机厂家的许用数值的范围；管道布置应考虑设置合理的支撑点及相匹配的管道支架的类型；管道布置应统筹设计规划，保证压缩机安全可靠运行，同时要满足施工、检修操作等各方面的要求。

离心压缩机进口管道布置的要求：

离心压缩机采用封闭式厂房安装时，一般进口管道设置在厂房外面，能够节约场地及方便施工和检修；压缩机进口一般不能直接与弯头连接，保证最短的直管段应大于2倍的管径，通常取3～5倍的管径。根据流程图的要求，一般情况下进口管道应设置气液分离器，分离设备尽量靠近进口处，同时考虑管道有一定的坡度坡向气液分离器。为了防止开车前杂物进入压缩机，在管道进口设置一段可拆卸的短管，便于安装临时过滤器。

离心压缩机出口管道布置的要求：

经过管道应力分析后，出口管道在满足压缩机管口力及力矩的情况下，通常在管道出口附近设置变力弹簧支吊架，根据管道支架需要生根的地方确定合适的形式及类型，载荷及贴板大小根据应力分析的结果统一考虑；压缩机出口的管道不能有袋形；出口管道一般必须有防止气体、液体倒流的止回阀，管道管径偏大时，止回阀应尽量靠近机组，防止逆流破坏压缩机；出口管道的相关的操作阀门应布置在压缩机二层平台上，方便操作人员操作和观察现场仪表；管道布置满足压缩机管口受力的同时，走向应尽量短，减少弯头的数量，降低管道的阻力。

8、往复式压缩机的管道布置搜索

往复式压缩机是炼油化工装置中的重要设备，在其管道设计中，工艺管道布置是十分重要的，除满足管道布置的工艺要求外，还应满足管道布置的抗振要求。在抗振设计中，除了应满足管系柔性需要外，还要尽量将管道振动控制在合理范围内。

往复式压缩机入口分液罐的设置：

往复式压缩机入口一般都设有入口分液罐，主要是为压缩机提供稳定气流，使入口管道中的气体凝液在入口分液罐中分离出来，避免液体带进压缩机汽缸内。为了减少压缩机入口管道的压力降，要求分液罐布置在压缩机附近易操作维护的场地。另外，两台以上的压缩机共用一个入口分液罐时，压缩机的位置宜对称布置。管道布置要求入口分液罐到入口嘴子这段管道为最短，使其压力损失最小，而且管内不存液。

往复式压缩机进出口管道的布置：

管道走向有两种布置方式：一种为管道架空布置，此种布置方法可避免管道出现袋形，防止积液，但是必须设较高的支架，费用高而且阀门和仪表的操作不方便。一般只要管内不积存大量的气体和凝液，就不必采用这种布置方式。

另一种方式是地面布置，目前炼油装置中采用较多，为防止振动，多采用地面设置矮管墩，管道沿地面敷设，如图1和图2所示管道敷设在管墩上，支架容易设置，有利于防振；而且阀门和仪表的安装高度不高，易于进行操作和检查。但这种布置的缺点是弯头较多，入口压力损失较大，且管道上会出现液袋。当输送易凝介质的入口管道不可避免地出现液袋时，除管道采取保温和伴热措施，以保持气体温度高于雾点外，还应设置完全排液设施

9、管廊管道布置搜索

敷设在管廊上的管道种类有：公用管道、公用工程管道、仪表管道及电缆。

（1）一般设备的平面布置都是在管廊的两侧按工艺流程顺序布置的，因而与管廊左侧设备联系的管道布置在管廊的左侧而与右侧设备联系的管道布置在管廊的右侧。管廊的中部宜布置公用工程管道。

（2）大直径输送液体的重管道应布置在靠近管架柱子的位置或布置在管架柱子的上方，以使管架的梁承受较小的弯矩。小直径的轻管道，宜布置在管架的中央部位。

（3）对于双层管廊，气体管道、热的管道宜布置在上层，液体、冷物流、及其他有腐蚀介质的管道宜布置在下层。因此公用工程管道中的蒸汽、压缩空气、瓦斯及其他工艺气体管道布置在上层，其余的公用工程管道的布置可视情况而定。

（4）在支管根部设有切断阀的蒸汽、热载体油等公用工程管道，其位置应便于设置阀门操作平台。

（5）低温冷冻管道，液化石油气管道和其他应避免受热的管道不宜布置在热管道上方或紧靠不保温的热管道。

（6）个别大直径管道进入管廊改变标高有困难时可以平拐进入，此时该管道应布置在管廊的边缘。

（7）管廊在进出装置处通常集中有较多的阀门，应设置操作平台，平台宜位于管道的上方。必要时沿管廊走向也应设操作检修通道。

（8）沿管廊两侧柱子的外侧，通常布置调节阀组、伴热蒸汽分配站、凝结水收集站及取样冷却器、过滤器等小型设备。

（9）在布置管廊的管道时，要同仪表专业协商为仪表槽架留好位置。当装置内的电缆槽架架空敷设时，也要同电气专业协商并为电缆槽架留好位置。

管廊上管道的布置应根据下面几个因素确定管道的位置：

一、管径大小的因素：大直径输送液体的重管道（不论其为工艺管道还是公用工程管道）应布置在靠近管架柱子的位置或布置在管架柱子的上方，以使管架的梁承受较小的弯矩，特是个别大直径管道进入管廊改变标高有困难时可以平拐进入，此时该管道应布置在管廊的边缘。小直径的轻管道，宜布置在管架的中央部位。由于小直径管道的跨距常小于管架的间距，因此这些小管的位置还应考虑能利用大管来设置中间支架。对于单柱的管架，应尽量使管架柱子两侧的负荷匀称。

二、设备位置的因素：比较经济合理的设备平面布置都是在管廊的两侧按工艺流程顺序布置设备，因此顺理成章与管廊左侧设备联系的管道布置在管廊的左侧而与右侧设备联系的管道布置在管廊的右侧。管廊的中间宜布置公用工程管道，易于向两侧引出。

三、输送物料性质的因素：低温管道和不宜受热的物料管道，如液化烃、冷冻管道等，不应靠近蒸汽管道或不保温的热管道布置；氧气管道不宜与可燃气体、可燃液体管道相邻布置；腐蚀性介质的管道，应布置在下层但不应布置在驱动设备的正上方。对于双层管廊，总原则是上层布置公用工程管道，下层布置工艺管道。通常是气体管道、热的管道、敷设距离较长的工艺管道宜布置在上层；液体的、冷的、液化石油气、化学药剂及其他有腐蚀性介质的管道宜布置在下层。因此，公用工程管道中的蒸汽、压缩空气、氮气、氧气、燃料气、火炬线，与管桥顶层设备有关的管道及其他工艺气体管道布置在上层；新鲜水、循环水等液体公用工程管道布置在下层或上层；工艺管道应视其两侧所连接的设备管嘴标高布置在上层或下层，以便使管道“步步高”或“步步低”，当没有调节阀在较低位置时，管道不得出现袋形。

四、热应力的因素：需要用Π型补偿器吸收热胀的多根管道宜集中成组水平布置。管径较大温度较高需要较大的Π型补偿器的管道宜放在外侧，反之放在内侧以便于成组地设置Π型补偿器。当管廊宽度较大时，这些需补偿的管道的位置应适中，以免弯管伸出的臂长过大。因为弯管的臂通常是支承在管廊的侧梁上的。

10、其他管道布置搜索

（1）管道最高点设置放气阀，最低点设置放净阀，排放管道阀门靠近主管设备放空排气阀门最好应与设备本体直接链接。

（2）排放易燃易爆的气体管道上应设置阻火器，室外容器的排气管道上的阻火器应放置在排气管接口（与设备相接的口）500mm处，室内容器的排气必须接出屋顶，阻火器放在屋面上或靠近屋面，阻火器至排放口之间的距离不宜超过1m。

（3）管路上设置取样点时，应选择便于操作、取出样品有代表性、真实性的位置。

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