化工装置中蒸汽伴热系统的工艺设计

A. 什么是化工工艺设计

化工工艺设计是指化学工程师依据单一或数个化学反应（或过程），设计出一个能将原料转变为客户所需求产品的生产流程和工厂。

在设计的过程中，化学工程师会进行生产流程的经济性、操作性、合理性、可靠性与安全性评估，根据生产流程以及条件，选择适当的生产设备、管线、仪器等设施，并同时配合工厂的兴建工程，将厂内的布局合理化与最适化，最终使工厂完工投产。

(1)化工装置中蒸汽伴热系统的工艺设计扩展阅读：

化工工艺设计的八个步骤

一、设计准备工作

1. 熟悉设计任务和设计内容，全面理解课题提出的设计要求。

2.了解课题所涉及的相关内容，搜集资料，排出设计进度计划。

3. 查阅文献资料和工艺路线、工艺流程和重点设备有关资料，并对搜集资料的适用范围进行筛选。

4.搜集相关设计资料，深入生产现场调查研究、消化、筛选、吸收并归类整理。

二、确定生产方法

1.搜集资料，调查研究。

2.落实关键设备。

3.对各种生产方法的技术性、经济性、安全性对比分析。

4.对选定的生产工艺修改、补充、完善。

5.治理三废，消除污染。

三、工艺流程设计

1.确定整个生产工艺流程的组成，确定每个过程或工序组成。

2.确定控制方案，确定各过程的连接方法，选用合适仪表。

3.建立工艺流程方案(概念设计方框图)，勾画工艺物料流程草图，不断修改、补充、完善。

四、化工计算及绘制主要设备图、管道仪表流程施工图

1. 根据资料基础数据，进行物料衡算、热量衡算和设备选型工艺计算，确定生产设备型号、规格尺寸和台数、材质等，编制设备表。

2. 绘制主要设备图，绘制施工阶段管道仪表流程图。

五、车间布置设计

1.任务：确定界区内厂房及场地配置、厂房或框架结构形式，确定工艺流程图中全部设备平面布置的具体位置。

2.绘图：绘制平面与立面车间布置图。

六、化工管路设计

1.任务：根据输送介质物化参数，选择流速、计算管径以及管材材质、壁厚，确定管道连接方式及管架形式、高度、跨度等。确定工艺流程图中全部管线、阀件、管架、管件的位置，满足工艺要求，便于安装、维修，整齐美观。

2.绘图：绘制平面与立面车间管路布置图。

七、提供设计条件

向其他总图、土建、外管、设备、水、电、气、制冷等非工艺专业提设计条件，使其他专业更好地为生产工艺配套服务。

八、编制设计说明书

设计说明书，是设计人员在完成本车间工艺(装置)设计后，为了阐明本设计时所采用的先进技术、工艺流程、设备、操作方法、控制指标及设计者需要说明的问题而编制的。

车间工艺设计的最终产品是设计说明书、附图(总平面布置图、流程图、设备布置图、设备图等)和附表(设备一览表、材料汇总表等)。

B. 石油化工企业工艺管道的伴热有哪些方式

石油化工企业工艺管道伴热方式有四种：
（1）内伴热管道伴热：伴热管安装在工艺管道（即主管）内部，伴热介质释放出来的热量，全部用于补充主管内介质的热损失；
（2）外伴热管伴热：伴热管安装在工艺管道外部，伴热管放出的热量，一部补充主管（即被伴热管）内介质的热损失，另一部分通过保温层散失到四周大气中。当伴热所需的传热量较大（主管温度大于150℃）或主管要求有一定的温升时，需要多管伴热，或采用传热系数大的传热胶坭，填充在常规的外伴热管与主管之间，使它们形成一个连续式的热结合，这样的直接传热优于一般靠对流与辐射的传热；
（3）夹套伴热：夹套伴热管即在工艺管道的外面安装一套管，类似管套式换热器进行伴热；
（4）电伴热：电伴热带安装在工艺管道外部，利用电阻体发热来补充工艺管道的散热损失。

C. 哪些管道需要进行隔热设计 哪些管道需要进行伴热设计

隔热设计：中央空调送风管道，热水管，风机盘管的水管，暖气管等要根据情况而定。

伴热设计：石油化工企业中的管道中，输送各种介质及操作条件下的工艺管道。
一、伴热介质
1． 热水
热水是一种不常用的伴热介质，适用于在操作温度不高或不能采用高温伴热的介质的条件下，作为伴热的热源。当企业有这一部分余热可以利用，而伴热点布置比较集中是时，可优先使用。有些厂用于原油罐或添加剂罐的加热，前者是为了节省蒸汽利用余热，后者是控制热源介质的温度，防止添加剂分解变质。
2．蒸汽
蒸汽是国内外石油化工企业中广泛采用的一种伴热介质，取用方便，冷凝潜热大，温度易于调节，使用范围广。石油化工企业中蒸汽可分高压、中压及低压三个系统，而用于伴热的是中、低压两个系统，基本上能满足石化企业中工艺管道的使用要求。
3．热载体
当蒸汽（指中、低压蒸汽）温度不能满足工艺要求时，才采用热载体作为热源。
这些热载体在炼油厂中常用的有重柴油或馏程大于300℃馏分油；在石油化工企业中有联苯-联苯醚或加氢联三苯等。
热载体作伴热介质，一般用于管内介质的操作温度大于150℃的夹套伴热系统。
4．电热
电热是一种利用电能为热源的伴热技术。电伴热安全可靠，施工简便，能有效地进行温度控制，防止管道介质温度过热。
二、伴热方式
1． 内伴热管伴热
伴热管安装在工艺管道（以下也称主管）内部，伴热介质释放出来的热量。全部用于补充主管内介质的热损失。这种结构的特点：
（1）热效率高，用蒸汽作为热源时，与外伴热管比较，可以节省15~25%的蒸汽耗量；
（2）内伴热管的外侧传热系数hi，与主管内介质的流速、粘度有关；
（3）由于它安装在工艺管道内部，所以伴热管的管壁加厚。无缝钢管的自然长度一般为
8~13米，伴热管的焊缝又不允许留在工艺管道内部，因此弯管的数量大大增多，施工工程量随之加大。
（4）伴热管的热变形问题应予重视，否则将引起伴热管胀裂事故，既影响产品质量，又要停产检修。
（5）这种结构型式不能用于输送有腐蚀性及热敏性介质的管道。一般很少用于石化企业工艺管道。
2． 外伴热管伴热
外伴热管是目前国内外石化企业普遍采用的一种伴热方式，其伴热介质一般有蒸汽和热水两种。伴热管放出的热量，一部分补充主管（或称被伴管）内介质的热损失，另一部分通过保温层散失到四周大气中。在硬质圆形保温预制管壳中，主管与伴热管之间有一最大的保温空间，也就是伴热管放出的热量，几乎全部代替主管的热损失，因而这种型
式的伴热保温结构，热源的耗量是最省的。
当伴热所需的传热量较大（主管输送温度大于150℃）或主管要求有一定的温升时，常规伴热设计将难以满足工艺要求，需要多管（伴热管根数超过3根）伴热。在这种情况下，应采用传热系数大的伴热胶泥，填充在常规的外伴热管与主管之间，使它们形成一个连续式的热结合体，这样的直接传热优于一般靠对流与辐射的传热。因此，一根带传热胶泥的外伴热管相当于用3根同直径的常规伴热管的作用。
实践证明带传热胶泥的外伴热管可以代替投资昂贵的夹套管及多根伴热管。它能提供与夹套管一样的传热效果。 综上所述，外伴热管在石化企业中能广泛的应用，其主要原因有
以下几点：
（1） 适应范围广，一般操作温度在170℃以下的工艺管道都可以采用。输送有腐蚀性或热敏性介质的管道，不能用内伴热及夹套伴热，但对于常规的外伴热管，只要在主管与伴热管之间用石棉板隔热后，仍可采用。
（2） 施工、生产管理及检修都比较方便。伴热管损坏后，可以及时修理、既不影响生产，又不会出现质量事故。
（3） 带传热胶泥的外伴热管，它的传热率非常接近于夹套管。同时传热胶泥能对任何部分维持均匀的温度。
（4） 传热胶泥使用寿命长，具有优良的抗震能力。在加热与冷却交替循环的操作条件下，不会发生破裂、剥落及损坏现象。传热胶泥也可用于电伴热系统。
3．夹套伴热
夹套伴热管即在工艺管线的外面安装一套管，类似套管式换热器进行换热。在理论上只要伴热介质温度与内管介质的温度相同，或略高一些，就能维持内管介质的温度，这时蒸汽消耗量只要满足本身的热损失，因而伴热效率是比较高的。
常用的夹套管基本上分为两种类型：
（1） 管帽式夹套管
管帽式夹套管要求内管焊缝全部在夹套外侧。这种结构又称内管焊缝外露型。
（2） 法兰式夹套管
法兰式夹套管的内管焊缝全部在夹套内部，法兰及阀门处都能通过伴热介质，不会产生局部（指法兰及阀门处）热损失，达到全线在夹套下伴热的目的。这种类型又称内管焊缝隐蔽型。
夹套管伴热耗钢量大，施工工程亦大。但它能应用于外伴热管不能满足工艺要求的介质管道。如石化企业中输送高凝固点，高熔点介质的管道，需采用这种伴热方式。
4．电伴热
以往管道伴热多用蒸汽作外供热源，通过伴热管补偿其散热损失。这种传统的伴热方式，伴热所需维持的温度无法控制；耗热量大，安装和维修的工作量大，生产管理不方便。采用电伴热可以有效利用能量，有效控制温度。电伴热方式有感应加热法、直接通电法、电阻加热法等。
在实践过程中，蒸汽外伴热管伴热是一种使用最多的伴热方式，故叙述蒸汽外伴热的设计原则，其它伴热方法参见其它有关规定。

D. 碱储罐蒸汽伴热的问题

1.要看储罐的温度保持在多少度的范围内，即伴热一般不用总开，只要达不到规定温度时才开。
2.看伴热开的时间，以及伴热回水温度
3.用换热公式计算

E. 请教关于蒸汽伴热问题，高手请进！

在生产实践中有些易凝结的介质，如你所说的原油，重油等，在管路输送过程中，由于温度逐渐降低，粘度逐渐增大，甚至会凝固影响生产。因此在输送这类介质时，必须采取保温措施，如在该物料管道附近加蒸汽等伴管，以维持物料一定的温度。伴热设计，主要是选择伴热类型、伴热介质和保温结构。
1)伴热类型
按伴热结构不同，伴热可分为伴管、夹套管和电热带三种类型。在加热保护管道的周围，如果有蒸汽管路或者有防火、防爆要求的介质，则应采用伴管或夹套管类型。如果加热保护系统周围无蒸汽管路，而且介质没有防火、防爆的要求，可用电热带保护。生产中用得比较多的是蒸汽伴管。而你说的是对原油加热或保温，是要考虑到防火、防爆要求的。这在设计上是有规定的。
2)伴热介质
压力管道，选用的伴热介质即热载体有热水、水蒸汽、联苯、联苯醚等。有些物料操作温度较低，要求载热体的温度也不高，可以选用热水或低压蒸汽作为载热体。如物料操作温度较高，则要求载热体的温度也较高，则可以采用水蒸汽作为载热体。当物料操作温度很高，要求载热体的温度也很高时，采用水蒸汽作为载热体伴热，经济上就不合理，提高水蒸汽的饱和温度，成本就要上去。关于你说的设计，不懂你的具体情况，但常见的是直接依排着油管并排加一根蒸汽管，再包上保温材料，末端加装一个自动疏水器。
3）至于温度的控制，可以通过控制蒸汽管道上前端的截止阀或调节阀开度来来控制。

F. 化工厂蒸汽伴热不热是什么原因造成的该怎么办

隔热设计：央空调送风管道热水管风机盘管水管暖气管等要根据情况定
伴热设计：石油化工管道输送各种介质及操作条件工艺管道
、伴热介质
1． 热水
热水种用伴热介质适用于操作温度高或能采用高温伴热介质条件作伴热热源部余热利用伴热点布置比较集优先使用些厂用于原油罐或添加剂罐加热前者节省蒸汽利用余热者控制热源介质温度防止添加剂解变质
2．蒸汽
蒸汽内外石油化工广泛采用种伴热介质取用便冷凝潜热温度易于调节使用范围广石油化工蒸汽高压、压及低压三系统用于伴热、低压两系统基本能满足石化工艺管道使用要求
3．热载体
蒸汽（指、低压蒸汽）温度能满足工艺要求才采用热载体作热源
些热载体炼油厂用重柴油或馏程于300℃馏油；石油化工联苯-联苯醚或加氢联三苯等
热载体作伴热介质般用于管内介质操作温度于150℃夹套伴热系统
4．电热
电热种利用电能热源伴热技术电伴热安全靠施工简便能效进行温度控制防止管道介质温度热
二、伴热式
1． 内伴热管伴热
伴热管安装工艺管道（称主管）内部伴热介质释放热量全部用于补充主管内介质热损失种结构特点：
（1）热效率高用蒸汽作热源与外伴热管比较节省15~25%蒸汽耗量；
（2）内伴热管外侧传热系数hi与主管内介质流速、粘度关；
（3）由于安装工艺管道内部所伴热管管壁加厚缝钢管自度般
8~13米伴热管焊缝允许留工艺管道内部弯管数量增施工工程量随加
（4）伴热管热变形问题应予重视否则引起伴热管胀裂事故既影响产品质量要停产检修
（5）种结构型式能用于输送腐蚀性及热敏性介质管道般少用于石化工艺管道
2． 外伴热管伴热
外伴热管目前内外石化普遍采用种伴热式其伴热介质般蒸汽热水两种伴热管放热量部补充主管（或称伴管）内介质热损失另部通保温层散失四周气硬质圆形保温预制管壳主管与伴热管间保温空间伴热管放热量几乎全部代替主管热损失种型
式伴热保温结构热源耗量省
伴热所需传热量较（主管输送温度于150℃）或主管要求定温升规伴热设计难满足工艺要求需要管（伴热管根数超3根）伴热种情况应采用传热系数伴热胶泥填充规外伴热管与主管间使形连续式热结合体直接传热优于般靠流与辐射传热根带传热胶泥外伴热管相于用3根同直径规伴热管作用
实践证明带传热胶泥外伴热管代替昂贵夹套管及根伴热管能提供与夹套管传热效 综所述外伴热管石化能广泛应用其主要原
几点：
（1） 适应范围广般操作温度170℃工艺管道都采用输送腐蚀性或热敏性介质管道能用内伴热及夹套伴热于规外伴热管要主管与伴热管间用石棉板隔热仍采用
（2） 施工、产管理及检修都比较便伴热管损坏及修理、既影响产现质量事故
（3） 带传热胶泥外伴热管传热率非接近于夹套管同传热胶泥能任何部维持均匀温度
（4） 传热胶泥使用寿命具优良抗震能力加热与冷却交替循环操作条件发破裂、剥落及损坏现象传热胶泥用于电伴热系统
3．夹套伴热
夹套伴热管即工艺管线外面安装套管类似套管式换热器进行换热理论要伴热介质温度与内管介质温度相同或略高些能维持内管介质温度蒸汽消耗量要满足本身热损失伴热效率比较高
用夹套管基本两种类型：
（1） 管帽式夹套管
管帽式夹套管要求内管焊缝全部夹套外侧种结构称内管焊缝外露型
（2） 兰式夹套管
兰式夹套管内管焊缝全部夹套内部兰及阀门处都能通伴热介质产局部（指兰及阀门处）热损失达全线夹套伴热目种类型称内管焊缝隐蔽型
夹套管伴热耗钢量施工工程亦能应用于外伴热管能满足工艺要求介质管道石化输送高凝固点高熔点介质管道需采用种伴热式
4．电伴热
往管道伴热用蒸汽作外供热源通伴热管补偿其散热损失种传统伴热式伴热所需维持温度控制；耗热量安装维修工作量产管理便采用电伴热效利用能量效控制温度电伴热式应加热、直接通电、电阻加热等
实践程蒸汽外伴热管伴热种使用伴热式故叙述蒸汽外伴热设计原则其伴热参见其关规定

G. 化工厂冬季防冻的知识要点

现在大的企业都是伴热防冻，就是在原料的管道边上放一条细的供热管道，用于给原料管道加热防冻。两管道外用保温材料保温。供热管道多为蒸气，始端设阀门控制，终端用疏水器排水。

H. 请问装置中的伴热问题

一般重油都需要伴热，伴热分伴热蒸汽和伴热水。

I. 化工车间(装置)工艺设计的程序及设计内容有哪些

工艺设计内容主要有：生产方法的选择，生产工艺流程设计，工艺计算回，设备选型，车间布置设计以答及管道布置设计，向非工艺专业提供设计条件，设计文件以及概算的编制等。
常用程序有：Aspen、ChemCAD、Pro II等。