工艺装置蒸汽伴热管的设计与计算.pdf

融管叔求
石油化工设计
Petrochemical Design
2010,27(3)42-45
工艺装置茶汽伴热管的设计与计算
张发有
(中国石化工程建设公司,北京100101)
摘要:石油化工装置有很多管道需要用伴热的方法以维持生产操作及停输期间管内介质的温度,蒸
汽是装置中广泛采用的一种伴热介质。蒸汽伴热设计在配管设计中占有重要的位置。但是大家不太重
视蒸汽伴热设计,伴热设计也不统一、不完善,给施工和操作带来不便。笔者旨在引导大家正确进行蒸汽
伴热管设计和计算。
关键词:蒸汽伴热管;保温厚度;伴热管根数;蒸汽疏水站
石油化工装置有很多管道需要用伴热的方法2管道伴热设计原则
以维持生产操作及停输期间管内介质的温度。工
管道伴热设计,一般情况下仅考虑管内介质
艺装置中常见的伴热介质有热水、蒸汽热载体和在输送过程或停输期间的热损失,以维持所需的
电伴热等。而蒸汽是装置中广泛采用的一种伴热操作温度,不考虑管内介质的升温。对于工艺装
介质,取用方便,冷凝澘热大,温度易于调节,使用置的下列管道应采用伴热管伴热或夹套管伴热。
范围广。1000kt/a乙烯装置有超高压蒸汽(13(1)需从外部补偿管内介质热损失,以维持被输
MPa)、高压蒸汽(4MPa)、中压蒸汽(1.6MPa或送介质温度的管道。(2)在输送过程中,由于热
L.0MPa)和低压蒸汽(0.4MPa)4个蒸汽系统;其损失管内介质产生凝液,并可能导致腐蚀或影响
他工艺装置一般有高压、中压和低压三个蒸汽系正常操作的气体管道。(3)在输送过程中,由于
统。用于伴热的是中乐和低压两个蒸汽系统,基管内介质压力突然下降而自冷,可能冻结导致堵
本上能够满足工艺装置中工艺管道的使用要求
塞的管道。(4)在输送过程中,由于热损失管内
石油化工装置伴热管道的伴热方式有内伴热介质可能析出结晶的管道。(5)在输送过程中
管伴热、外伴热管伴热、夹套管伴热和电伴热。其由于热损失造成管内介质粘度增高,系统阻力增
中,外伴热管伴热应用最广泛,一般操作温度在加,输送量下降,达不到最小允许量的管道。(6)
170℃以下的工艺管道都可以采用,同时,施工、生在切換操作或停输期间,由于热损失造成管内介
产管理及检修都比较方便。
质温度下降,介质不能放净吹扫而可能凝固的管
道。(7)输送介质的凝固点等于或高于环境温度
1蒸汽伴热管设计的改进和完善
的管道。(8)输送介质的露点等于或高于环境温
石化行业标准《石油化工管道伴管和夹套管度的管道。
设计规范》SHI/T3040-2002对蒸汽伴热管设计做
出了规定,对统一和指导蒸汽伴热管设计起到3各种温度数据的选取
进行蒸汽伴热管设计与计算时,要正确选取
非常重要的作用。但在标准实施过程中,特别是
通过对最近几轮百万吨乙烯工程各装置蒸汽伴热
收稿日期:2010-03-17。
管设计进行认真研究和不断总结,发现石化行
作者简介:张发有,男,河南新郑人,1984年毕业于华
业标准需要进一步修订和完善,蒸汽伴热管设
东石油学院基本有机化エ专业,エ学学士,高级工程
计需要进一步改进和统一,归纳修订建议意见
师,一直从事于石油化工装置配管设计工作。联系电
参见表1。
it:010-84877316:E-mail:zhangfy@sei.com.cn
第27卷
张发有.工艺装置蒸汽伴热管的设计与计算
43
表1SH/T3040-2002修订建议
事项
现行标准
建议改为
环境温度取值
历年最冷月份平均温度「历年的年平均温度的平均值考虑管道全年运行,应取历年的年平均
的平均值
温度的平均值
2「伴热蒸汽压力取值
0.3MPa、1.MPa
0.4MPa、1.0MPa、1.6MPa
增加常用的伴热蒸汽
被伴热介质维持温度取
取输送介质终端温度或操作
值
没有规定
后者给出明确的定义和取值要求
温度
4保温厚度计算
按SH3010规定
按GB50264规定
后者给出计算公式正确,计算的数据准
确
伴热管根数及管径
分4个不同环境温度进
从北到南取五个不同地区环
行计算,计算结果列表境温度进行计算,计算结果列「径准确、
表
帯伴热胶泥伴热
取消
没有伴热胶泥使用经验,建议取消了带
有
伴热胶泥伴热的内容
7「汽分配站和硫水站引
DN25、DN40、DN50
后者扩大了引入(出)管管径,更合理
人(出)管管径
DN40、DN50、DN50
前者管径偏小
疏水阀前没有设置切断「疏水阀前设置切断阀和排污
8蒸汽疏水站的设计
阀和排污阀;凝液导管间「阀;凝液导管间距规定150
后者对蒸汽疏水站的压力试验、吹扫
距规定100mm
,上下错开150
操作和检修提供了便利
各种温度数据,包括环境温度、伴热介质温度以及温度30℃以上。如果伴热介质温度与被伴热介
被伴热介质温度。
质维持温度的温差较小,计算的伴热管根数会明
(1)环境温度的选取:环境温度的选取应与管显增加,造成装置一次投资费用增加。
道的运行情况有关。位于采暖建筑物内,环境温
度取20℃;位于室外、敞开或半敞开建筑物内,环4伴热管材料及保温材料的选用
境温度取历年的年平均温度的平均值。当管道仅
伴热管宜选用DN15、DN20无缝钢管;但对于
需要防冻伴热时,环境温度取运行期日平均温度伴热管施工困难的场合,如机泵、阀门、过滤器、仪
的平均值。
表等不规则形状的表面,伴热管可采用10mm、
(2)伴热介质温度的选取:对于蒸汽伴热,伴12m紫铜管或不锈钢管。
热介质温度取伴热蒸汽压力下对应的饱和蒸汽温
管道保温宜选用硬质或半硬质圆形保温材料
度。装置内蒸汽一般为过热蒸汽,过热50℃左制品,在被伴热管与保温层之间形成一个“加热空
右。但对于蒸汽伴热,主要利用蒸汽的潜热,所以间”,如图1所示。被伴热管道外壁与保温层内壁
伴热介质温度取饱和蒸汽温度,而不是过热蒸汽之间的“加热空间”很重要,这样被伴热管通过隔
操作温度。石油化工装置伴热蒸汽压力一般为0.热层散失到四周大气中的热量,在伴热计算中可
4MPa、1.0MPa和1.6MPa,对应的饱和蒸汽温度以忽略不计,热损失和伴热管根数的计算公式大
分别为151℃、183℃、203℃。
为简化,计算的伴热管根数也较少。
(3)被伴热介质维持温度的选取:被伴热介质
维持温度应根据不同工况选取。当需要伴热维持
管内介质正常流动时,被伴热介质维持温度应选
取管内介质正常流体的最低温度;当需要伴热保
持管内介质操作温度时,被伴热介质维持温度应
选取管内介质的操作温度。
加热空间
被伴热介质维持温度取值的高低对于管道保
(a)单根伴热管
()双根伴热管
温厚度和伴热管根数的计算影响非常大,要正确
图1加热空间
选取。伴热介质温度与被伴热介质维持温度有
如选用软制保温材料时,应在伴热管与保温
定的关系。伴热介质温度宜高于被伴热介质维持层之间加铁丝网以保证加热空间。