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1、 建筑工程管理 工艺 系统专业工程统一规定 工艺系统专业工程统一规定 目次 1设计范围1 2设计原则1 3一般工程设计规定1 3 1计量单位1 3 2工程单位2 3 3使用的计算软件2 3 4现场气象条件2 3 5标准和规范3 3 6物理性质3 4流程图3 4 1编号系统3 4 2符号3 4 3工艺流程图的内容和升版3 4 4管道和仪表流程图的内容和升版5 5安全和环保 HSE 要求7 5 1设计阶段HSE计划及程序7 5 2装置设计中采用的环境保护措施8 5 3装置安全运行及操作人员的人身安全8 5 4安全系统设计准则8 5 5安全仪表系统 SIS 设计原则9 5 6各装置反应部分快速泄压要
2、求9 5 7低液位停泵9 5 8带流量控制的离心泵最小流量旁路线10 5 9在工艺容器和泵之间的自动联锁阀10 5 10重要用途备用泵的驱动机10 5 11进料罐或反应部分气液分离器的高液位10 5 12压缩机的隔离10 5 13倒流超压保护10 5 14排放要求11 5 15泵密封11 5 16处理苯的强制规定11 5 17处理含H2S物流的强制规定12 6设备设计基础12 6 1设计压力12 6 2设计温度16 6 3设备设计寿命16 6 4腐蚀裕量17 7容器工艺设计18 7 1液体停留时间18 7 2其它18 8塔板和填料工艺设计19 8 1塔板19 8 2填料19 9换热器工艺设计1
3、9 9 1一般要求19 9 2管壳程流体的确定19 9 3防冲板20 9 4换热终温20 10空冷器工艺设计20 10 1空冷器设计余量20 10 2设计温度20 10 3管排数的确定21 10 4管程数的确定21 11加热炉工艺设计21 11 1混相21 11 2液相21 11 3气相21 11 4易结焦的物流21 12泵工艺设计21 12 1设计余量21 12 2气蚀余量22 12 3泵的密闭排放22 12 4泵的冷却22 12 5泵的封油和冲洗22 13压缩机工艺设计22 13 1一般规定22 13 2工艺流程设计的一般要求22 14仪表和控制阀31 14 1控制系统31 14 2报警和
4、停车装置31 14 3隔断阀31 14 4联锁切断阀31 14 5密封等级要求31 15安全阀31 15 1一般规定31 15 2特殊规定32 16加热炉燃料气阻火器32 17设备及管道排气与排液32 17 1设备及管道排气管设置32 17 2设备及管道排液管设置32 17 3排气与排液阀门设置图34 18管道系统工艺设计规定34 18 1管道内单相流体流速及压力降控制推荐值35 18 2单相流43 19保温材料53 20工艺和公用工程管道设计要求53 21火炬及排放系统56 21 1概述56 21 2排放设施上游管线的设计56 21 3气体排放系统56 21 4火炬 放空系统负荷分析59 2
5、1 5下游管系的尺寸确定59 21 6下游管系的布置60 21 7流量测量要求61 21 8管路设计61 21 9减少火炬负荷的措施62 22采用的主要标准规范64 说明 本文件解释权在设计管理部 1设计范围 本规定适用范围为XXXX项目详细工程设计阶段工厂的基础设施 工艺装置 界区和公用工程的设计 本规定不适用于专利商的工艺设计 这些工艺设计准则目的是为XXXXX项目详细工程设计阶段的工艺设计提供 工程指南和程序 这些准则将根据需要升版 将新出现的信息包括进来 调整 相关内容以适应所涉及到的改变 在本文件 应 要 和 必须 应理解为强制遵守本指南 宜 为强烈 推荐遵守本指南 偏离这些指南需要
6、经工程项目组的批准 工程项目的设计 施工和操作必须遵 守工程项目组规定的所有项目的工程规定和中国的标准规范 见 22 节 本指 南不认可对适用的标准和规范的偏离 不管其内容如何 2设计原则 借鉴现代化工厂布置模式 结合中国国内的实际情况 在保证安全 有利生 产 方便管理的前提下 生产装置尽可能的联合 集中控制 统一管理 公用 工程和辅助设施尽可能靠近负荷中心 以尽量节约投资 减少占地和运营费 用 在基础设计文件基础上 进一步优化总图布置 以节约占地 充分利用现有的公用工程设施 贮存设施 辅助生产设施 生活福利设施等的 富裕能力 以提高本项目的经济效益 严格落实国家环境保护总局对本项目的批示意见
7、 采取措施减少排污 落实治 理 贯彻 安全第一 预防为主 的方针 确保本项目职业安全卫生技术措施和设 施与主体工程同时投产使用 认真落实国家安全生产监督管理局的指示 全面 贯彻 劳动安全卫生预评价报告 中的要求 严格执行中国的强制性标准 如果专利商的标准和国外标准高于中国标准 则 执行更严格的标准 严格执行项目组制订的有关本项目的各项规定和原则 3一般工程设计规定 3 1计量单位 原则上计量单位应使用国际单位制 SI 本项目主要使用的单位见表 3 1 表 3 1 主要使用的单位 量单位符号 压力 表压 MPa 压力 绝压 MPa 质量 kg 长度m或mm 密度 kg m3 质量流量 kg h
8、流量 体积流量 m3 h 液体 标准状态 15 m3 气相 标准状态 0 m3 热焓 kJ kg 热通量 MW 动力粘度MPa s或cP 3 2工程单位 3 2 1标准状态和焓基准 液体标准状态 STP 定义为 15 4oC和103 325kPa a 气体标准状态 STP 定义为 0oC和101 325kPa a 焓基准定义为 25oC时的液体 3 2 2计算 规定精度 计算和规定的数字一般应保留小数点后三位有效数字 但特别敏感和关键 的数据可能会需要更高的精度 3 3使用的计算软件 3 3 1流程模拟采用ASPENPLUS或PRO 软件进行计算 3 3 2换热设备采用美国传热协会HTRI的X
9、changerSuit软件进行计算 包括无相 变换热器 空冷器和重沸器 其它有效版本的换热设备计算程序也应该可行 3 3 3塔类设备采用美国传质协会FRI的筛孔塔板计算程序与国内自己开发的有效 版本的浮阀 填料等各类塔计算程序 3 3 4脱硫及溶剂再生使用AMSIM软件进行流程模拟计算 3 3 5其它单体设备有效版本的计算软件 3 4现场气象条件 项目现场设计条件包括在设计规定文件中 3 5标准和规范 工程项目的设计应根据项目组编制的标准和规范进行 同时应遵守所有 中国规范 例如关于建筑物 压力容器 安全 健康 环境等方面的规范 详见标准规范清单XXXXXX及第21节所附 标准和规范 3 6物
10、理性质 对于常规性的化学品 混合物和产品的物料性质应由专利商和供货商提供 并 由承包商和业主共同协商 4流程图 工程项目的工艺流程图 PFD 管道和仪表流程图 P d 确定在火炬排放系统正在操作的情况下的可维修性和可拆卸性 在选择流量测量装置时 应保证其安装的流量测量装置不会堵塞火炬总管 并且在其内部或周围的管系内不会形成低点 另外 应寻求制造商关于装置正确安装的建议 特别是关于前后直管长度的 要求 应考虑使用超声波流量计 因为这种流量计的大小流量比大且压降低 21 8管路设计 21 8 1概述 排放系统管线的设计和编制应满足已确定的管线等级的要求 装置区内的排放系统管线应进行水压实验 对于装
11、置区外的排放系统总管 由于它们的直径大且为单线连接至火炬或放空烟囱 可按当地规范采用特殊的 实验方法 例如气密试验或100 X射线探伤 总管和支撑应按下面有液体的假定情况进行设计 直径 mm 假定量 250 充满 300 400 1 2充满 450 900 1 3充满 950 1 4充满 21 8 2两相流形成的载荷 在两相流排放时 应特别注意塞状流的发生 在判定支撑的最大受力时 应 考虑可进入火炬系统的所有物流的影响 为此应计算所有排放流的总量 例如 操作工况 和事故工况 并且应对液体和气体排放同时发生的情况进行分 析 应注意由于排放管的坡度有限 液体会在排放管中停留一定时间 在液体 泄放后
12、很快发生的气体泄放会对此液体形成夹带 且有可能形成塞状流 从而 产生强作用力 这种情况可通过正确的仪表设置 设置就地排污罐或收集罐 或气体和液体排放总管分开设计来排除塞状流的发生 在初期设计阶段如果还不能确定所有物流可能的流动影响 倘若两相流的流 率在900mm的总管中不超过500kg sec 在600mm的总管中不超过 200kg sec 可以假定以声速流动的两相流产生的最大横向力对900mm的集合 管为50000N 对600mm的集合管为20000N 假定此时不发生塞状流 且 流体为均匀混合 21 9减少火炬负荷的措施 减少火炬负荷的措施有三个 a 通过工艺流程的设计减少火炬负荷 b 通过
13、动态分析减少火炬负荷 c 通过仪表保护功能 IPF 减少火炬负荷 21 9 1通过工艺流程的设计减少火炬负荷 通过工艺流程的设计 使排放量因系统的特性而得到降低 从而减少火炬的 排放负荷 例如 发生停电事故时 如果精馏塔再沸器热源规定是由机泵输送 的热油 那么冷却水泵停止运行的同时 再沸器也将因为热油泵停转而失去热 源 另一个例子是使用空冷器 利用其剩余冷却效果 以避免冷却水故障时完 全失去冷量 最后一个例子是提高设备的设计压力 使其高于预期的系统最高 压力 这样压力泄放阀将不会起跳或根本无需设置 21 9 2通过动态分析减少火炬载荷 根据对工艺流程的动态分析 所有的压力泄放阀不可能同时全部排
14、放或在排 放周期内不可能以恒定的流量排放 排放量或排放时间 动态 的分析可以用 来决定火炬负荷的峰值 然而 动态分析需要大量的计算 而计算过程所需要 的系统的可靠的数据或模型往往无法得到 因而应用动态分析减少火炬负荷必 须十分慎重 但对某些情况可进行动态分析 例如 高密度聚乙烯装置 HDPE 和聚丙烯装置 PP 在停电或停水事故时 反应器及附属系统必须 直接排放至火炬系统 反应系统的主要排放物流的特点已得到充分理解 而其 排放特性恰好相反 例如HDPE装置的峰值排放量为69 4kg s 发生时间为0 而 PP装置最初的排放会有一个缓慢积聚过程 通常预测为底部排放 时间为0 时 排放量仅为5 7
15、kg s 此后将不断增加并在90秒时达到短期峰值33kg s 考 虑到这种分阶段排放的性质 HDPE和PP反应器系统叠加后的峰值排放量将发生 在60秒时 为87 9kg s 这要比各自最大峰值排放量之和 102 4kg s 小 21 9 3通过仪表保护功能 IPF 减少火炬负荷 可以通过采用仪表保护功能 IPFS 来减少火炬系统的负荷 危险程度可以 根据故障发生的频率和产生后果并进行等级划分 并可通过危险等级术语加以 描述 按照国际标准 ANSI ISAS84 01和IEC61508 危险等级称为安全整 体水平 SIL 本项目安全仪表系统的最高安全度等级为SIL3 可靠性要求高的系统要求采用安
16、全度等级高的仪表 即SIL3 这些系统 SIL 3 的每个元件以及整体都需要高度的可靠性 因此 每个仪表的SIL都 与系统可靠性或 要求仪表系统操作运行时的故障可能性 PFD 相关 可靠 性也与所采取的降低危险的措施相关 每个安全度等级 SIL 的危险性划分基 于IEC61511和AMSI ISAS84 01等最为通用标准 这些标准多适用于IPF系统 此外 IEC61508主要适用于IPF元件生产商 确定了SIL等级后 仪表和设备的选择应满足相应的可靠性要求 一个IPF由 传感器 逻辑运算器和终端元件组成 传感器 变送器 2 开关 逻辑运算器 1 可编程序控制器 PLC 2 DMR 双重模块冗余包 3 TMR 三重模块冗余包 终端控制元件 1 阀门 2 压缩机跳车系统 3 其它 对SIL3的构成元件规定如下 传感器采用三取二 这样可在很大程度上消除了内在故障 元件要求为 SIL3 逻辑运算器选用SIL4 固定状态 不可能发生编程错误 终端元件 如果是阀门 将设置双阀 可在很大程度上减少内在故障 元 件要求为SIL3 22采用的主要标准规范 序号标准编号标准名称 1GB T2588 20
