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设备及管道设计温度的确定

发布时间:

2024-06-05 09:31

石油化工企业在生产的过程当中,我们作为工程师通常会与一系列的温度打交道,最常见的为正常运行温度,工艺报警温度,紧急切断温度,泄放温度等工艺运行时的温度。我们在设计和管理这些温度时,不要忘记了相应的设备和管道的设计温度。
设备和管道的设计温度是设备和管道选材的重要依据之一,选择合理的设计温度既能够保证运行的安全,有能够保证具有较高的性价比,因此在前期设计过程中,我们作为工程师应当确定设备和管道的设计温度。
通常,每一个反应或每一个工艺过程都有正常的运行温度范围,当然也有异常工况下的温度范围以及极端条件下的温度范围。我们在设计设备和管道设计温度时需要考虑最苛刻的温度条件,因此需要我们不仅仅要考虑工艺的情况,还需要考虑环境因素、异常工况、应急处置时的工况。
1、设备及管道的设计温度不应该低于操作过程当中最苛刻工况下的温度。
当然对于一些极端条件,各类材料的温度适用范围可能不能满足最苛刻工况下的温度要求,需要我们进一步的核算。
不同的管道设备管件及零配件,紧固件等,其选用的设计温度范围可以不同。
2、对于没有绝热保护保温层的设备及管道
当介质的温度小于65℃时,管道设备及其组成件的设计温度应该与介质的温度相同。
但是得注意考虑到阳光照射、靠近加热热源等情况导致的管道额外升温。如:管道与其他高温管道并排,靠近加热炉等收到热辐射,导致管道运行时的温度升高的情况。
当没有绝热层的管道中介质温度大于65℃时:
  • 与直接加热介质接触的管道组件及零配件,设计温度不应该低于介质温度的95%;
  • 松套法兰的设计温度不低于介质的85%;
  • 其他法兰不低于介质温度的90%;
  • 螺栓螺母紧固件的设计温度不低于介质的80%。
在实际的设计过程当中,设计温度的参数应当选用介质的温度,只有当材料的适用温度范围不能满足介质温度要求时,才按照上述要求执行。
3、对于有外保温的设备及管道
应当选用介质的温度作为设计温度。当然如果条件允许的话,也可以用实测的温度作为设计温度。
实际上,在生产过程当中,实测温度往往并不是最苛刻工况下的温度,因此通常情况下仍然需要采用最苛刻工况下的温度作为设计温度。
4、带有内衬层或内隔热层的设备及管道
设备或管道的外层材料设计温度要经过传热计算或实测确定。
如:对于一些炉窑,其内层采用耐火材料,而外层的钢选用的设计温度需要经过传热计算或实际测定,确定其外壁的温度后选用合适的设计温度,从而确定最佳的材料。
5、带有加热、伴热或夹套的设备及管道
这种情况下不能仅仅依靠介质温度作为设计温度,而是选用温度最高的一方作为设计温度。
即:如果工艺介质温度高于加热介质,则选用工艺介质温度作为设计温度;当加热介质温度高于工艺介质温度时,应当选用加热介质作为设计温度。
当然如果采用伴热管在外壁敷设的方式进行加热,那么工艺主管的设计温度取值应参考:伴热管的最高温度减10℃与工艺介质的最高温度相比,两者中较高者作为设计温度。
6、安全泄放温度
安全泄放时的设备及管道温度不同,应当选用泄放时的工况情况下的最高或最低温度。
如:因为超温而导致容器超压,达到泄放条件后,泄放介质通过泄放管道或设备泄放。此时,泄放出的气体或液体介质的温度通常情况下较高,因此泄放管道和设备在进行设计温度选用时,应当考虑泄放工况下的异常高温的情况。
对于一些液化烃类或者是其他物质泄放时,由于泄放出的气体压力变化而发生膨胀,膨胀的气体吸收外部热量,从而导致介质温度降低。相应的,在这种工况下,泄放管道和设备要选用适合此种低温工况的材质。
7、实验温度
如果设备或管道需要进行实验,所选用的是管道或设备的设计温度应当满足实验时最苛刻温度的要求。
管道和设备设计温度是材质选择的一个重要参数,我们要根据具体的工艺情况、异常工况等,充分考虑各种内在和外在的因素,确定最合适的设备及管道设计温度,从而实现安全与效益的并重。

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