石油化工装置布置基础

石油化工装置布置基础目录前言……………………………………………………………………………1第一章一般规定……………………………………………………………1第一节装置布置设计一般要求…………………………………………1第二节设备间距要求……………………………………………………5第二章管廊的布置…………………………………………………………7第一节管廊的布置型式…………………………………………………7第二节管廊的位置………………………………………………………8第三节管廊的主要尺寸…………………………………………………9第三章主要设备的布置……………………………………………………11第一节塔的布置…………………………………………………………11第二节反应器的布置……………………………………………………11第三节冷换设备的布置…………………………………………………12第四节加热炉的布置……………………………………………………16第五节容器的布置………………………………………………………17第六节泵的布置…………………………………………………………19第七节压缩机的布置……………………………………………………21第四章建筑物、构筑物及通道布置………………………………………24第一节建筑物的布置……………………………………………………24第二节构筑物的布置……………………………………………………26第三节通道的布置………………………………………………………28结束语…………………………………………………………………………30附录1.典型的管廊内外设备平面布置…………………………………………312.典型的管廊周围设备立面布置…………………………………………323.成组的塔与框架的联合布置…………………………………………33-354.塔的安装高度……………………………………………………………365.空冷器点型布置…………………………………………………………376.换热器典型布置…………………………………………………………387.卧式容器典型布置……………………………………………………39-408.泵典型布置……………………………………………………………41-439.反应器典型布置…………………………………………………………4410.离心式压缩机典型编布置……………………………………………44-471前言石油化工企业工艺装置设备布置设计包括建筑物、构筑物和通道等的布置设计，所以可统称为装置的布置设计。一个装置的设计工作牵涉到工艺、工艺安装（配管）、仪表、设备、机械、加热炉、建筑、结构、给排水、电工、热工、总图等十几个专业。装置的布置设计，在国内通常是由工艺安装设计负责人进行和完成的，集中体现在装置的设备平面布置图上。此图是上述各专业设计的基础和依据。因此，装置的布置设计合理与否影响到整个装置能否安全生产、操作维修是否方便、投资能否节约等。所以设备布置设计是装置设计中一个非常重要的环节。2第一章一般规定第一节装置布置设计的一般要求一、装置布置设计必须采取三重安全措施安全生产对石油化工企业特别重要。这是因为石油化工企业的原料和产品绝大多数属于可燃、易燃、易爆或有毒物质。潜在着火灾、爆炸或中毒的危险。火灾和爆炸的危险程度，从操作安全的角度来看，可划分为一次危险和次生危险两种。一次危险是设备或系统内潜在着发生火灾或爆炸的危险，但在正常操作状况下，不会危害人身安全或设备完好。次生危险是指由于一次危险而引起的危险，它会直接危害到人身安全、设备毁坏和建筑物的倒塌等。装置布置设计的三重安全措施是根据有关防火、防爆规范的规定，首先预防一次危险引起的次生危险，其次是一旦发生危险，则尽可能限制其危害程度和范围，第三次是次生危险发生以后，能为及时抢救和安全疏散提供方便条件，如安全梯通道等。二、装置布置设计应满足工艺设计的要求装置的生产是由工艺设计确定的，它主要体现在工艺流程图和设备表汇总表(容器类、换热器类、工业炉类、机泵类、机械类等五种)及其数据表上等，其中工艺流程图包括工艺流程图，工艺管道和仪表流程图、公用工程系统管道和仪表流程图，安全阀规格表、管道表等。在这些图表中表示出工艺设备和管道的操作条件、规格型号、外形尺寸等以及设备与管道的联接关系。装置布置设计将以此为依据进行。一般按照生产流程顺序和同类设备适当集中的方式进行布置。对于处理有腐蚀性、有毒和易凝物料的设备宜全部按流程顺序紧凑地布置在一起，以便对这类特殊物料采取统一的措施，如设置围堰、敷设防蚀地面等。为防止结焦、堵塞、控制温降、压降避免发生副反应等有工艺要求的相关设备，也要靠近布置，对于在生产过程中设备之间有高差要求的，如：塔顶冷凝冷却器的凝液到回流罐。塔底或容器内流体到机泵，依靠重力流动的流体由高到低，固体物料的装卸要求等都需要按工艺设计要求使各种设备布置在合适的层高位置。必要时需设置厂房、框架或利用管廊的上部空间布置设备。三、装置布置设计应满足操作、检修和施工的要求1、一个装置建成后，操作人员要在其中常年累月地操作和管理。因此，装置布置设计必须为操作管理提供方便。如对于主要操作点和巡回检查路线，提供较宽的通道平台过桥、梯子等，经常上下的梯子应尽量采用斜梯。2、一个装置能够长期运转，需要对设备仪表和管道进行经常性的维护和检修。检修工作，应尽量采用移动式的机动设备。将需要检修的设备或部件运走并同时运来备用的同样设备或部件。这样可以缩短检修时间。对于没有备用部件的大型设备，需要就地检修时，则需要提供必要的检修场地和通道。在厂房内布置的设备检修时，还需要为大部件的起吊、搬运设置必要的吊车、吊装孔、出入口、通道和场地。3、一个装置的施工和设备的安装，虽然是在较短时间完成的，但也需要在装置布置设计中提供必要的条件，如吊装主要设备和现场组装大型设备需要的场地、空间和通道。4、在装置布置设计时应将上述操作、检修、施工所需要的通道、场地、空间结合起来综合考虑。四、装置布置设计应满足全厂总体规划的要求3全厂总体规划包括全厂总体建设规划、全厂总流程和全厂总平面布置设计。1、根据全厂总体建设规划要求，有些装置作为一期工程建设项目，另一些装置作为第二期工程建设项目，在装置布置设计时，既要考虑第一期工程的地下设施不影响第二期工程的动工，又要考虑第二期工程的施工不影响第一期工程的生产。如果一个装置内的设备或建筑物需要分期建设时，应按照装置的工艺过程、生产性质和设备特点确定预留区的位置，使后期施工的工程不影响或尽量少影响前期工程的生产。2、根据全厂总流程设计要求，为了合理利用能源将一些装置合并在一起组成联合装置或者为了集中管理将联系不太密切甚至不相干的装置排列在一起合用一个仪表控制室，即合理化集中装置亦称联合装置。在装置布置时，应根据联合装置中各部分的占地需要合理划分街区，以使各装置的内部布置设计更为合理。3、在全厂总平面布置图上确定装置的位置和占地之后，要了解原料、成品、半成品的储罐区，装置外管带、道路及有关相邻装置等的相对位置，以便确定本装置的管廊位置和设备、建筑物的布置，使原料、产品的储运系统和公用工程系统管道的布置合理，并与相邻装置在布置风格方面相互协调。五、装置布置设计应适应所在地区的自然条件所谓自然条件包括气候、风向、地形、地质等。1、结合所在地区的气温、降雨量、风沙等气候条件和生产过程特点以及某些设备的特殊要求，确定那些设备可露天布置。露天布置是当前设备布置的趋势。它明显的优点是便于安装、检修、利于防火、防爆。然而我国幅员广阔，南北地区温差很大，所以在严寒地区，机泵等设备宜设置在厂房内，风沙较多地区，非密闭的机械转动设备应设置在厂房内，夏季多雨地区、机泵等须经常维护操作的设备不宜在雨淋下操作，应设雨棚。2、结合所在地区的地形特点，在一般情况下，装置布置在宽度约60M以上的长方形平整地段上，以便把管廊设在与长边平行的中心地带，设备布置在管廊两侧，这是常用的方案。然而，有时总平面布置已经确定装置处于坡度较大的地段，可通过竖向设计，务使装置占地平坦。3、装置布置设计应结合地质条件，一般情况下，一个装置占地约为10000～20000m2，在此范围内地质条件不可能有太大变化，个别地质太差之处还可以靠打桩加强。但在一个装置内仍可能有地质条件好与差的不同地段，这时应考虑将地质条件好的地段，布置重荷载设备和有振动的设备，使其基础牢固可靠。4、装置布置设计考虑风向的影响，主要为了尽可能避免因风向而引起的火灾和尽量减少因风向而造成的污染。关于风向的提法过去习惯采用“常年主导风向”。在过去的文献或标准规范中只要看到上风向，下风向或侧风向，都是以主导风向而论的。根据我国气象资料的统计，全国的79个城市地区的风向风玫瑰图，全年主导风向和次导风向在同一轴线上的有39个占50%，即只提主导风向的下风向时，仍是次导风向的上风向，也就是说全年仍有较多时间受次导风向的作用而不能满足防火和减少污染的要求。所以，主导风向的提法不太确切而改用风向频率。所谓风向频率是统计风向频率及静风次数，在一定时间内，各种风向出现的次数占所有观察总次数的百分比，用下式表示：风向频率该风向出现次数风向的总观察次数×100%4风向风玫瑰图的制法：将风向分为8个或16个方位，按照各个方位风的出现频率以相应的比例长度点在8个或16个轴线图的轴线上，再将各相邻方向的线端用直线连接，即成为闭合折线，此闭合折线即风向风玫瑰图。风向风玫瑰可分为月、季、年三种，采用多年统计资料为最好，但是，由于风向受地方性影响较大。如地形不同，有山、有谷等，往往邻近的气象台站资料联系性不大。最好是在所在地区进行实测。在近年来出版的标准规范中，已采用最小频率风向这种提法。据统计，上述79个城市地区的风向风玫瑰中，全年最小频率风向处于全年主导风向的侧面者有69个占87%（其中全年最小频率风向和次导风向处于同一轴线者有21个占28%），其余10个为全年最小频率风向和主导风向在同一轴线。由图1.1.1可见采用全年最小频率风向的提法较为合理。然而，考虑风向的影响，只能作到相对合理，因为一个地区的风向观察只能在该地区的某一个观察站，该站与该地区的工厂建设地点可能相差很远，有地区性的影响，所以只能作到相对合理。图1.1.1释放源与明火风向平面位置关系实例分析图风向风玫瑰图类型按主导风向要求按最小频率风向要求主风导向风在向一与轴次线释放源在明火的下风向释放源在明火的正风向（北京）不太合理合理主次释放源在明火的侧风向释放在明火的上风向导导风风向向的在侧同风一向轴与线上（杭州）不太合理合理5其他类型释放源在明火的下风向释放源在明火的上风向（南宁）合理合理图例：明火；释放源→主导风向→·→次导风向--------—→最小频率风向六、装置布置设计应力求经济合理1、节约占地减少能耗我国人多地少，耕地十分宝贵，节约用地是兴办一切事业的基本国策。装置布置应在遵守国家法令、贯彻执行国家标准规范和满足上述各项要求的前提下，尽可能缩小占地面积，避免管道不必要的往返，减少能耗，节省投资和钢材。2、经济合理的典型布置经济合理的典型布置是线形“inline”布置。即：中央架空管廊，管廊下方布置泵及其检修通道，管廊上方布置空气冷却器或其它冷换设备、容器、管廊两侧按流程顺序布置塔、容器、换热器等，控制室、变配电室、办公室或压缩机房等成排布置。这是多年来实践经验和很多实际装置布置证明的经济合理的典型布置。七、装置布置设计应满足用户要求装置布置设计固然是设计单位负责的。但是设计是为用户服务的。有的用户由于国情不同，或当地习惯不同，或为了操作方便，往往提出要求，如建筑物类型、铺砌范围、楼梯、升降设备、净空高度，搬运工具等等。应做好解释工作，在不增加过多投资情况下使用户满意。八、装置布置设计应注意外观美装置布置的外观美，能给常年在装置内工作的人员以美好印象。外观美也是设计人员、设计单位的实物广告。装置布置的外观美表现在以下几个方面：1、设备排列整齐，成条成块；2、塔群高低排列协调，人孔尽可能排齐，并都朝向检修道路侧；3、框架、管廊主柱对齐纵横成行；4、