化工裝置中蒸汽伴熱系統的工藝設計

A. 什麼是化工工藝設計

化工工藝設計是指化學工程師依據單一或數個化學反應（或過程），設計出一個能將原料轉變為客戶所需求產品的生產流程和工廠。

在設計的過程中，化學工程師會進行生產流程的經濟性、操作性、合理性、可靠性與安全性評估，根據生產流程以及條件，選擇適當的生產設備、管線、儀器等設施，並同時配合工廠的興建工程，將廠內的布局合理化與最適化，最終使工廠完工投產。

(1)化工裝置中蒸汽伴熱系統的工藝設計擴展閱讀：

化工工藝設計的八個步驟

一、設計准備工作

1. 熟悉設計任務和設計內容，全面理解課題提出的設計要求。

2.了解課題所涉及的相關內容，搜集資料，排出設計進度計劃。

3. 查閱文獻資料和工藝路線、工藝流程和重點設備有關資料，並對搜集資料的適用范圍進行篩選。

4.搜集相關設計資料，深入生產現場調查研究、消化、篩選、吸收並歸類整理。

二、確定生產方法

1.搜集資料，調查研究。

2.落實關鍵設備。

3.對各種生產方法的技術性、經濟性、安全性對比分析。

4.對選定的生產工藝修改、補充、完善。

5.治理三廢，消除污染。

三、工藝流程設計

1.確定整個生產工藝流程的組成，確定每個過程或工序組成。

2.確定控制方案，確定各過程的連接方法，選用合適儀表。

3.建立工藝流程方案(概念設計方框圖)，勾畫工藝物料流程草圖，不斷修改、補充、完善。

四、化工計算及繪制主要設備圖、管道儀表流程施工圖

1. 根據資料基礎數據，進行物料衡算、熱量衡算和設備選型工藝計算，確定生產設備型號、規格尺寸和台數、材質等，編制設備表。

2. 繪制主要設備圖，繪制施工階段管道儀表流程圖。

五、車間布置設計

1.任務：確定界區內廠房及場地配置、廠房或框架結構形式，確定工藝流程圖中全部設備平面布置的具體位置。

2.繪圖：繪制平面與立面車間布置圖。

六、化工管路設計

1.任務：根據輸送介質物化參數，選擇流速、計算管徑以及管材材質、壁厚，確定管道連接方式及管架形式、高度、跨度等。確定工藝流程圖中全部管線、閥件、管架、管件的位置，滿足工藝要求，便於安裝、維修，整齊美觀。

2.繪圖：繪制平面與立面車間管路布置圖。

七、提供設計條件

向其他總圖、土建、外管、設備、水、電、氣、製冷等非工藝專業提設計條件，使其他專業更好地為生產工藝配套服務。

八、編制設計說明書

設計說明書，是設計人員在完成本車間工藝(裝置)設計後，為了闡明本設計時所採用的先進技術、工藝流程、設備、操作方法、控制指標及設計者需要說明的問題而編制的。

車間工藝設計的最終產品是設計說明書、附圖(總平面布置圖、流程圖、設備布置圖、設備圖等)和附表(設備一覽表、材料匯總表等)。

B. 石油化工企業工藝管道的伴熱有哪些方式

石油化工企業工藝管道伴熱方式有四種：
（1）內伴熱管道伴熱：伴熱管安裝在工藝管道（即主管）內部，伴熱介質釋放出來的熱量，全部用於補充主管內介質的熱損失；
（2）外伴熱管伴熱：伴熱管安裝在工藝管道外部，伴熱管放出的熱量，一部補充主管（即被伴熱管）內介質的熱損失，另一部分通過保溫層散失到四周大氣中。當伴熱所需的傳熱量較大（主管溫度大於150℃）或主管要求有一定的溫升時，需要多管伴熱，或採用傳熱系數大的傳熱膠坭，填充在常規的外伴熱管與主管之間，使它們形成一個連續式的熱結合，這樣的直接傳熱優於一般靠對流與輻射的傳熱；
（3）夾套伴熱：夾套伴熱管即在工藝管道的外面安裝一套管，類似管套式換熱器進行伴熱；
（4）電伴熱：電伴熱帶安裝在工藝管道外部，利用電阻體發熱來補充工藝管道的散熱損失。

C. 哪些管道需要進行隔熱設計 哪些管道需要進行伴熱設計

隔熱設計：中央空調送風管道，熱水管，風機盤管的水管，暖氣管等要根據情況而定。

伴熱設計：石油化工企業中的管道中，輸送各種介質及操作條件下的工藝管道。
一、伴熱介質
1． 熱水
熱水是一種不常用的伴熱介質，適用於在操作溫度不高或不能採用高溫伴熱的介質的條件下，作為伴熱的熱源。當企業有這一部分余熱可以利用，而伴熱點布置比較集中是時，可優先使用。有些廠用於原油罐或添加劑罐的加熱，前者是為了節省蒸汽利用余熱，後者是控制熱源介質的溫度，防止添加劑分解變質。
2．蒸汽
蒸汽是國內外石油化工企業中廣泛採用的一種伴熱介質，取用方便，冷凝潛熱大，溫度易於調節，使用范圍廣。石油化工企業中蒸汽可分高壓、中壓及低壓三個系統，而用於伴熱的是中、低壓兩個系統，基本上能滿足石化企業中工藝管道的使用要求。
3．熱載體
當蒸汽（指中、低壓蒸汽）溫度不能滿足工藝要求時，才採用熱載體作為熱源。
這些熱載體在煉油廠中常用的有重柴油或餾程大於300℃餾分油；在石油化工企業中有聯苯-聯苯醚或加氫聯三苯等。
熱載體作伴熱介質，一般用於管內介質的操作溫度大於150℃的夾套伴熱系統。
4．電熱
電熱是一種利用電能為熱源的伴熱技術。電伴熱安全可靠，施工簡便，能有效地進行溫度控制，防止管道介質溫度過熱。
二、伴熱方式
1． 內伴熱管伴熱
伴熱管安裝在工藝管道（以下也稱主管）內部，伴熱介質釋放出來的熱量。全部用於補充主管內介質的熱損失。這種結構的特點：
（1）熱效率高，用蒸汽作為熱源時，與外伴熱管比較，可以節省15~25%的蒸汽耗量；
（2）內伴熱管的外側傳熱系數hi，與主管內介質的流速、粘度有關；
（3）由於它安裝在工藝管道內部，所以伴熱管的管壁加厚。無縫鋼管的自然長度一般為
8~13米，伴熱管的焊縫又不允許留在工藝管道內部，因此彎管的數量大大增多，施工工程量隨之加大。
（4）伴熱管的熱變形問題應予重視，否則將引起伴熱管脹裂事故，既影響產品質量，又要停產檢修。
（5）這種結構型式不能用於輸送有腐蝕性及熱敏性介質的管道。一般很少用於石化企業工藝管道。
2． 外伴熱管伴熱
外伴熱管是目前國內外石化企業普遍採用的一種伴熱方式，其伴熱介質一般有蒸汽和熱水兩種。伴熱管放出的熱量，一部分補充主管（或稱被伴管）內介質的熱損失，另一部分通過保溫層散失到四周大氣中。在硬質圓形保溫預制管殼中，主管與伴熱管之間有一最大的保溫空間，也就是伴熱管放出的熱量，幾乎全部代替主管的熱損失，因而這種型
式的伴熱保溫結構，熱源的耗量是最省的。
當伴熱所需的傳熱量較大（主管輸送溫度大於150℃）或主管要求有一定的溫升時，常規伴熱設計將難以滿足工藝要求，需要多管（伴熱管根數超過3根）伴熱。在這種情況下，應採用傳熱系數大的伴熱膠泥，填充在常規的外伴熱管與主管之間，使它們形成一個連續式的熱結合體，這樣的直接傳熱優於一般靠對流與輻射的傳熱。因此，一根帶傳熱膠泥的外伴熱管相當於用3根同直徑的常規伴熱管的作用。
實踐證明帶傳熱膠泥的外伴熱管可以代替投資昂貴的夾套管及多根伴熱管。它能提供與夾套管一樣的傳熱效果。 綜上所述，外伴熱管在石化企業中能廣泛的應用，其主要原因有
以下幾點：
（1） 適應范圍廣，一般操作溫度在170℃以下的工藝管道都可以採用。輸送有腐蝕性或熱敏性介質的管道，不能用內伴熱及夾套伴熱，但對於常規的外伴熱管，只要在主管與伴熱管之間用石棉板隔熱後，仍可採用。
（2） 施工、生產管理及檢修都比較方便。伴熱管損壞後，可以及時修理、既不影響生產，又不會出現質量事故。
（3） 帶傳熱膠泥的外伴熱管，它的傳熱率非常接近於夾套管。同時傳熱膠泥能對任何部分維持均勻的溫度。
（4） 傳熱膠泥使用壽命長，具有優良的抗震能力。在加熱與冷卻交替循環的操作條件下，不會發生破裂、剝落及損壞現象。傳熱膠泥也可用於電伴熱系統。
3．夾套伴熱
夾套伴熱管即在工藝管線的外面安裝一套管，類似套管式換熱器進行換熱。在理論上只要伴熱介質溫度與內管介質的溫度相同，或略高一些，就能維持內管介質的溫度，這時蒸汽消耗量只要滿足本身的熱損失，因而伴熱效率是比較高的。
常用的夾套管基本上分為兩種類型：
（1） 管帽式夾套管
管帽式夾套管要求內管焊縫全部在夾套外側。這種結構又稱內管焊縫外露型。
（2） 法蘭式夾套管
法蘭式夾套管的內管焊縫全部在夾套內部，法蘭及閥門處都能通過伴熱介質，不會產生局部（指法蘭及閥門處）熱損失，達到全線在夾套下伴熱的目的。這種類型又稱內管焊縫隱蔽型。
夾套管伴熱耗鋼量大，施工工程亦大。但它能應用於外伴熱管不能滿足工藝要求的介質管道。如石化企業中輸送高凝固點，高熔點介質的管道，需採用這種伴熱方式。
4．電伴熱
以往管道伴熱多用蒸汽作外供熱源，通過伴熱管補償其散熱損失。這種傳統的伴熱方式，伴熱所需維持的溫度無法控制；耗熱量大，安裝和維修的工作量大，生產管理不方便。採用電伴熱可以有效利用能量，有效控制溫度。電伴熱方式有感應加熱法、直接通電法、電阻加熱法等。
在實踐過程中，蒸汽外伴熱管伴熱是一種使用最多的伴熱方式，故敘述蒸汽外伴熱的設計原則，其它伴熱方法參見其它有關規定。

D. 鹼儲罐蒸汽伴熱的問題

1.要看儲罐的溫度保持在多少度的范圍內，即伴熱一般不用總開，只要達不到規定溫度時才開。
2.看伴熱開的時間，以及伴熱回水溫度
3.用換熱公式計算

E. 請教關於蒸汽伴熱問題，高手請進！

在生產實踐中有些易凝結的介質，如你所說的原油，重油等，在管路輸送過程中，由於溫度逐漸降低，粘度逐漸增大，甚至會凝固影響生產。因此在輸送這類介質時，必須採取保溫措施，如在該物料管道附近加蒸汽等伴管，以維持物料一定的溫度。伴熱設計，主要是選擇伴熱類型、伴熱介質和保溫結構。
1)伴熱類型
按伴熱結構不同，伴熱可分為伴管、夾套管和電熱帶三種類型。在加熱保護管道的周圍，如果有蒸汽管路或者有防火、防爆要求的介質，則應採用伴管或夾套管類型。如果加熱保護系統周圍無蒸汽管路，而且介質沒有防火、防爆的要求，可用電熱帶保護。生產中用得比較多的是蒸汽伴管。而你說的是對原油加熱或保溫，是要考慮到防火、防爆要求的。這在設計上是有規定的。
2)伴熱介質
壓力管道，選用的伴熱介質即熱載體有熱水、水蒸汽、聯苯、聯苯醚等。有些物料操作溫度較低，要求載熱體的溫度也不高，可以選用熱水或低壓蒸汽作為載熱體。如物料操作溫度較高，則要求載熱體的溫度也較高，則可以採用水蒸汽作為載熱體。當物料操作溫度很高，要求載熱體的溫度也很高時，採用水蒸汽作為載熱體伴熱，經濟上就不合理，提高水蒸汽的飽和溫度，成本就要上去。關於你說的設計，不懂你的具體情況，但常見的是直接依排著油管並排加一根蒸汽管，再包上保溫材料，末端加裝一個自動疏水器。
3）至於溫度的控制，可以通過控制蒸汽管道上前端的截止閥或調節閥開度來來控制。

F. 化工廠蒸汽伴熱不熱是什麼原因造成的該怎麼辦

隔熱設計：央空調送風管道熱水管風機盤管水管暖氣管等要根據情況定
伴熱設計：石油化工管道輸送各種介質及操作條件工藝管道
、伴熱介質
1． 熱水
熱水種用伴熱介質適用於操作溫度高或能採用高溫伴熱介質條件作伴熱熱源部余熱利用伴熱點布置比較集優先使用些廠用於原油罐或添加劑罐加熱前者節省蒸汽利用余熱者控制熱源介質溫度防止添加劑解變質
2．蒸汽
蒸汽內外石油化工廣泛採用種伴熱介質取用便冷凝潛熱溫度易於調節使用范圍廣石油化工蒸汽高壓、壓及低壓三系統用於伴熱、低壓兩系統基本能滿足石化工藝管道使用要求
3．熱載體
蒸汽（指、低壓蒸汽）溫度能滿足工藝要求才採用熱載體作熱源
些熱載體煉油廠用重柴油或餾程於300℃餾油；石油化工聯苯-聯苯醚或加氫聯三苯等
熱載體作伴熱介質般用於管內介質操作溫度於150℃夾套伴熱系統
4．電熱
電熱種利用電能熱源伴熱技術電伴熱安全靠施工簡便能效進行溫度控制防止管道介質溫度熱
二、伴熱式
1． 內伴熱管伴熱
伴熱管安裝工藝管道（稱主管）內部伴熱介質釋放熱量全部用於補充主管內介質熱損失種結構特點：
（1）熱效率高用蒸汽作熱源與外伴熱管比較節省15~25%蒸汽耗量；
（2）內伴熱管外側傳熱系數hi與主管內介質流速、粘度關；
（3）由於安裝工藝管道內部所伴熱管管壁加厚縫鋼管自度般
8~13米伴熱管焊縫允許留工藝管道內部彎管數量增施工工程量隨加
（4）伴熱管熱變形問題應予重視否則引起伴熱管脹裂事故既影響產品質量要停產檢修
（5）種結構型式能用於輸送腐蝕性及熱敏性介質管道般少用於石化工藝管道
2． 外伴熱管伴熱
外伴熱管目前內外石化普遍採用種伴熱式其伴熱介質般蒸汽熱水兩種伴熱管放熱量部補充主管（或稱伴管）內介質熱損失另部通保溫層散失四周氣硬質圓形保溫預制管殼主管與伴熱管間保溫空間伴熱管放熱量幾乎全部代替主管熱損失種型
式伴熱保溫結構熱源耗量省
伴熱所需傳熱量較（主管輸送溫度於150℃）或主管要求定溫升規伴熱設計難滿足工藝要求需要管（伴熱管根數超3根）伴熱種情況應採用傳熱系數伴熱膠泥填充規外伴熱管與主管間使形連續式熱結合體直接傳熱優於般靠流與輻射傳熱根帶傳熱膠泥外伴熱管相於用3根同直徑規伴熱管作用
實踐證明帶傳熱膠泥外伴熱管代替昂貴夾套管及根伴熱管能提供與夾套管傳熱效 綜所述外伴熱管石化能廣泛應用其主要原
幾點：
（1） 適應范圍廣般操作溫度170℃工藝管道都採用輸送腐蝕性或熱敏性介質管道能用內伴熱及夾套伴熱於規外伴熱管要主管與伴熱管間用石棉板隔熱仍採用
（2） 施工、產管理及檢修都比較便伴熱管損壞及修理、既影響產現質量事故
（3） 帶傳熱膠泥外伴熱管傳熱率非接近於夾套管同傳熱膠泥能任何部維持均勻溫度
（4） 傳熱膠泥使用壽命具優良抗震能力加熱與冷卻交替循環操作條件發破裂、剝落及損壞現象傳熱膠泥用於電伴熱系統
3．夾套伴熱
夾套伴熱管即工藝管線外面安裝套管類似套管式換熱器進行換熱理論要伴熱介質溫度與內管介質溫度相同或略高些能維持內管介質溫度蒸汽消耗量要滿足本身熱損失伴熱效率比較高
用夾套管基本兩種類型：
（1） 管帽式夾套管
管帽式夾套管要求內管焊縫全部夾套外側種結構稱內管焊縫外露型
（2） 蘭式夾套管
蘭式夾套管內管焊縫全部夾套內部蘭及閥門處都能通伴熱介質產局部（指蘭及閥門處）熱損失達全線夾套伴熱目種類型稱內管焊縫隱蔽型
夾套管伴熱耗鋼量施工工程亦能應用於外伴熱管能滿足工藝要求介質管道石化輸送高凝固點高熔點介質管道需採用種伴熱式
4．電伴熱
往管道伴熱用蒸汽作外供熱源通伴熱管補償其散熱損失種傳統伴熱式伴熱所需維持溫度控制；耗熱量安裝維修工作量產管理便採用電伴熱效利用能量效控制溫度電伴熱式應加熱、直接通電、電阻加熱等
實踐程蒸汽外伴熱管伴熱種使用伴熱式故敘述蒸汽外伴熱設計原則其伴熱參見其關規定

G. 化工廠冬季防凍的知識要點

現在大的企業都是伴熱防凍，就是在原料的管道邊上放一條細的供熱管道，用於給原料管道加熱防凍。兩管道外用保溫材料保溫。供熱管道多為蒸氣，始端設閥門控制，終端用疏水器排水。

H. 請問裝置中的伴熱問題

一般重油都需要伴熱，伴熱分伴熱蒸汽和伴熱水。

I. 化工車間(裝置)工藝設計的程序及設計內容有哪些

工藝設計內容主要有：生產方法的選擇，生產工藝流程設計，工藝計算回，設備選型，車間布置設計以答及管道布置設計，向非工藝專業提供設計條件，設計文件以及概算的編制等。
常用程序有：Aspen、ChemCAD、Pro II等。