設(shè)備及管道設(shè)計(jì)溫度的確定

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2024-06-05 09:31

石油化工企業(yè)在生產(chǎn)的過程當(dāng)中，我們作為工程師通常會與一系列的溫度打交道，最常見的為正常運(yùn)行溫度，工藝報(bào)警溫度，緊急切斷溫度，泄放溫度等工藝運(yùn)行時(shí)的溫度。我們在設(shè)計(jì)和管理這些溫度時(shí)，不要忘記了相應(yīng)的設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)溫度。

設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)溫度是設(shè)備和管道選材的重要依據(jù)之一，選擇合理的設(shè)計(jì)溫度既能夠保證運(yùn)行的安全，有能夠保證具有較高的性價(jià)比，因此在前期設(shè)計(jì)過程中，我們作為工程師應(yīng)當(dāng)確定設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)溫度。

通常，每一個(gè)反應(yīng)或每一個(gè)工藝過程都有正常的運(yùn)行溫度范圍，當(dāng)然也有異常工況下的溫度范圍以及極端條件下的溫度范圍。我們在設(shè)計(jì)設(shè)備和管道設(shè)計(jì)溫度時(shí)需要考慮最苛刻的溫度條件，因此需要我們不僅僅要考慮工藝的情況，還需要考慮環(huán)境因素、異常工況、應(yīng)急處置時(shí)的工況。

1、設(shè)備及管道的設(shè)計(jì)溫度不應(yīng)該低于操作過程當(dāng)中最苛刻工況下的溫度。

當(dāng)然對于一些極端條件，各類材料的溫度適用范圍可能不能滿足最苛刻工況下的溫度要求，需要我們進(jìn)一步的核算。

不同的管道設(shè)備管件及零配件，緊固件等，其選用的設(shè)計(jì)溫度范圍可以不同。

2、對于沒有絕熱保護(hù)保溫層的設(shè)備及管道

當(dāng)介質(zhì)的溫度小于65℃時(shí)，管道設(shè)備及其組成件的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)該與介質(zhì)的溫度相同。

但是得注意考慮到陽光照射、靠近加熱熱源等情況導(dǎo)致的管道額外升溫。如：管道與其他高溫管道并排，靠近加熱爐等收到熱輻射，導(dǎo)致管道運(yùn)行時(shí)的溫度升高的情況。

當(dāng)沒有絕熱層的管道中介質(zhì)溫度大于65℃時(shí)：

與直接加熱介質(zhì)接觸的管道組件及零配件，設(shè)計(jì)溫度不應(yīng)該低于介質(zhì)溫度的95%；
松套法蘭的設(shè)計(jì)溫度不低于介質(zhì)的85%；
其他法蘭不低于介質(zhì)溫度的90%；
螺栓螺母緊固件的設(shè)計(jì)溫度不低于介質(zhì)的80%。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)溫度的參數(shù)應(yīng)當(dāng)選用介質(zhì)的溫度，只有當(dāng)材料的適用溫度范圍不能滿足介質(zhì)溫度要求時(shí)，才按照上述要求執(zhí)行。

3、對于有外保溫的設(shè)備及管道

應(yīng)當(dāng)選用介質(zhì)的溫度作為設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)然如果條件允許的話，也可以用實(shí)測的溫度作為設(shè)計(jì)溫度。

實(shí)際上，在生產(chǎn)過程當(dāng)中，實(shí)測溫度往往并不是最苛刻工況下的溫度，因此通常情況下仍然需要采用最苛刻工況下的溫度作為設(shè)計(jì)溫度。

4、帶有內(nèi)襯層或內(nèi)隔熱層的設(shè)備及管道

設(shè)備或管道的外層材料設(shè)計(jì)溫度要經(jīng)過傳熱計(jì)算或?qū)崪y確定。

如：對于一些爐窯，其內(nèi)層采用耐火材料，而外層的鋼選用的設(shè)計(jì)溫度需要經(jīng)過傳熱計(jì)算或?qū)嶋H測定，確定其外壁的溫度后選用合適的設(shè)計(jì)溫度，從而確定最佳的材料。

5、帶有加熱、伴熱或夾套的設(shè)備及管道

這種情況下不能僅僅依靠介質(zhì)溫度作為設(shè)計(jì)溫度，而是選用溫度最高的一方作為設(shè)計(jì)溫度。

即：如果工藝介質(zhì)溫度高于加熱介質(zhì)，則選用工藝介質(zhì)溫度作為設(shè)計(jì)溫度；當(dāng)加熱介質(zhì)溫度高于工藝介質(zhì)溫度時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用加熱介質(zhì)作為設(shè)計(jì)溫度。

當(dāng)然如果采用伴熱管在外壁敷設(shè)的方式進(jìn)行加熱，那么工藝主管的設(shè)計(jì)溫度取值應(yīng)參考：伴熱管的最高溫度減10℃與工藝介質(zhì)的最高溫度相比，兩者中較高者作為設(shè)計(jì)溫度。

6、安全泄放溫度

安全泄放時(shí)的設(shè)備及管道溫度不同，應(yīng)當(dāng)選用泄放時(shí)的工況情況下的最高或最低溫度。

如：因?yàn)槌瑴囟鴮?dǎo)致容器超壓，達(dá)到泄放條件后，泄放介質(zhì)通過泄放管道或設(shè)備泄放。此時(shí)，泄放出的氣體或液體介質(zhì)的溫度通常情況下較高，因此泄放管道和設(shè)備在進(jìn)行設(shè)計(jì)溫度選用時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮泄放工況下的異常高溫的情況。

對于一些液化烴類或者是其他物質(zhì)泄放時(shí)，由于泄放出的氣體壓力變化而發(fā)生膨脹，膨脹的氣體吸收外部熱量，從而導(dǎo)致介質(zhì)溫度降低。相應(yīng)的，在這種工況下，泄放管道和設(shè)備要選用適合此種低溫工況的材質(zhì)。

7、實(shí)驗(yàn)溫度

如果設(shè)備或管道需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所選用的是管道或設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)當(dāng)滿足實(shí)驗(yàn)時(shí)最苛刻溫度的要求。

管道和設(shè)備設(shè)計(jì)溫度是材質(zhì)選擇的一個(gè)重要參數(shù)，我們要根據(jù)具體的工藝情況、異常工況等，充分考慮各種內(nèi)在和外在的因素，確定最合適的設(shè)備及管道設(shè)計(jì)溫度，從而實(shí)現(xiàn)安全與效益的并重。

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預(yù)見2023：《2023年中國精細(xì)化工行業(yè)全景圖譜》

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