空分装置低温管道设计浅析
大型空分装置低温管道设计与运用研究
大型空分装置低温管道设计与运用研究发布时间：2022-05-31T02:07:59.329Z 来源：《新型城镇化》2022年11期作者：盛梦超朱静迪[导读] 在工业生产当中，大型空分装置越来越常见。
在制备氧、氮等液态产品的生产环节中，通常使用低温精馏分离的方式，在这一过程中反应温度会比正常的温度低得多，而承载这些介质的管道就属于低温管道。
林德亚太工程有限公司浙江杭州 310013摘要：在工业生产当中，大型空分装置越来越常见。
在制备氧、氮等液态产品的生产环节中，通常使用低温精馏分离的方式，在这一过程中反应温度会比正常的温度低得多，而承载这些介质的管道就属于低温管道。
在大型空分装置中，低温管道发挥着重要的作用，是保障空分装置平稳运行的关键。
因此，本文分别从材料选择、管道连接设计和管道布置与预制对低温管道的设计与应用进行详细研究，希望有所帮助。
关键词：大型空分装置；低温管道；管道设计引言：在国民经济不断发展，社会发展水平不断提高的环境下，空分装置应用范围不断扩大且装置规模不断变大，大型空分装置发展越来越快。
在大型空分装置工作过程中，其稳定性极其重要，提高其工作稳定性的关键之一就在于低温管道的设计和应用。
在低温管道设计过程中，各个环节都容易影响到整个管道的质量、绝热性能等，所以必须加强对大型空分装置低温管道的设计与应用的研究。
1.大型空分装置低温管道材料选择在大型空分装置低温管道设计过程中常选用铝合金和奥氏体不锈钢作为主要的材料，由于其特殊的结构形式，使其在低温环境下仍然能够保持较强的韧性。
在对冷箱内部低温管道的材料选择中，通常就选择这两种类型的材料。
通过对两种材料的对比，铝合金的材料成本较低，但其力学性能却远远不如奥氏体不锈钢材料，且其热传导系数还相对较高，所以在选择冷箱内部低温管道材料时要根据实际情况从两者中进行选择。
一般来说，受到静设备的限制，冷箱内的压力通常不会过高，且其中常存在保冷材料，所以不需要过度考虑力学性能和热传导系数，所以冷箱装置中的静设备和对应的连接管道可以采用成本较低的铝合金材料。
空分装置后备系统低温液体管道设计
叶春峰 ： 空分装 置后备系统低温液体管道设计
・１ ｌ ５・
空 分 装 置 后 备 系统低 温 液 体 管 道 设 计
叶 春 峰
（ 中石化 宁波工程有限公司 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ １ ０ ３ ）
摘要 ： 低温液体管道在化工装置 中较为常见 ， 如何降低“ 冷损” 是低温液体管道设计 的关键 。文章结合某空分装置 后备系统 内液 氮 、 液氧 管道的设计经验 ， 对低温液体管道在设计过程 中的一些问题进行探讨 。 关键词 ： 低温管道 ； 保冷方式 ； 隔冷支架 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ Ｏ ５ ５ ． ８ 文 献标 识 码 ： Ｂ
道 的保冷效果 。适用于后备储罐 的保 冷基础 和管路短 、 管 线少 的部位 。
１ ９ ６ ℃和 一１ ８ ３ ℃ 的超低 温液体 ； 低 温液体 受热 极易 气化 ， １ Ｌ
低温液体 气化后的气体体积 ： 氮为 ６ ９ ６ Ｌ ， 氧为 ８ ０ ０ Ｌ ； 在 密闭的
容器或管 道内 ， 低 温液体 受热 气化 会 导致 内压 急剧 升高 ， 易 引 起容器或 管道超压爆炸 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７— ０ ３—１ ５
备的操作空间 ； １ Ｊ － ， 量 的珠光 砂 可采 用人 工完 成装 填 。在 液氮 、
作者 简介 ： 叶春 峰（ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 工程师 ， 现从 事配管设 计工作 。
・
ｌ Ｉ ６・
山 东 化 工 Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｄ ０ Ｎ Ｇ Ｃ ＨＥ ＭＩ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
一
燃烧 ， 强度高 ， 使用 温度 广 （一１ ９ ６～４ ０ ０ ￣ Ｃ） 。采用 泡 沫玻 璃保 冷结构 时 ， 保冷层 较厚 （ 通 常为 １ ５ ０— ２ ５ ０ ｍｍ） ， 保 温 外径 及配 管安装 的空 间要求较大 ； 保冷结构 由保冷层 ＋防潮 层 ＋保 护层 构成 （ 见图 １ ） ， 施工工序复杂 ， 热导率高 ， 管道荷载较 大 ； 由于接 缝过多 ， 接缝 处理又较 困难 ， 保 冷结 构 的安装 质量 直接 影 响管
空分设备冷箱内低温设备及管道标准化评价体系探析
作者简介 ：李挺 ，男 ，１８ ９４年生 ，工程师 ，２０ 毕业 于浙 江工业大学化工过程机械专业 ，现在杭州杭氧股 份有 限公 ０９年
司设计 院从事空分设备开发 、设计工作 。
・
４ ・ ４
（ ／ｎ ０） 用 方 根 法 来 计 算 矩 阵 的 最 大 特 征 根 Ｚ ０选 Ｘ Ａａ ｍ 及其 对应 的特征 向量 Ｗ‘ ｘ ¨：
空分设备冷箱 内低温设备及 管 道 标 准化 评 价 体 系探 析
李 挺
３０ １ ） １０４ （ 杭州杭氧股份有限公 司设计 院 ，浙江省杭州市 中山北路 ５２号弘元 大厦 ９
摘 要 ： 目前 ，国 内大 中型 空分设备 主要是 以非标产 品的 形式设 计 、制造 ，这 已成为 空分行 业 精 益化 进程 的一 个瓶 颈。针 对这 个现状 ，分 析 了冷箱 内低 温 设备及 管道 标准化 的影 响 因素 ，使 用
其 本质是 试 图使人 的思维 条理 化 、层次 化 ，充 分 利 用 人 的经 验 和判断并 予 以量化 ，进 而对决 策方 案优 劣 进行排 序 ，在 一 定 程 度 上 避 免 了 评 价 中 的 主 观
影 响 引。
及管道标准化 的影响因素，尝试建立基 于 Ａ Ｐ的 Ｈ 标准化评价体系 ，旨在为后续的项 目设计及评审提 供一 定 的借鉴 意义 。
Ａｓ ｅ ｓ ｎ ｙ ｔ ｍ ｓ ｓ ｍｅ ｔｓ ｓｅ
近年来 ，国内设计的空分设备规模最大已达到 １ ２万 ｍ ／ ，但 是都 以非标 产 品为 主 ，这成 为 了空 ｈ
浅谈空分装置冷箱外部配管设计问题
,
可 以 利用
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关 于 设里氖氮气 吹 除 总 管 的 问题
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浅析某空分装置布置及管道设计
浅析某空分装置布置及管道设计发表时间：2019-10-10T15:43:36.097Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年12期作者：代伟伟[导读] 空气分离装置在石油化工、冶金、医药等行业均有着广泛的应用，研究空分装置布置和配管注意事项十分必要。
西安陕柴重工核应急装备有限公司 710065 摘要：科技的进步，促进工业建设事业得到快速发展。
近几年，随着我国经济的快速增长，化工产业的规模逐渐扩大，越来越多的配套空分装置被运用到化工生产中去。
空分装置作为化工生产的重要的配套装置之一，在我国工业发展中有着非常重要的作用。
因此，在实施空分装置布置时，一定要注意装置布置与安装，只有这样才可以有效提高我国空分装置的安全，减少企业经济损失。
本文就某空分装置布置及管道设计展开探讨。
关键词：空分装置；管道配管；注意事项；措施引言空气分离装置简称空分装置，利用空气不同组分不同的物理性质，通过冷冻、吸附、膜分离等方法分离氧气氮气，分离、提取、吸收气体。
空气分离装置在石油化工、冶金、医药等行业均有着广泛的应用，研究空分装置布置和配管注意事项十分必要。
1空分装置的概述空分装置又被称为空气分离装置，组成部分主要有空气过滤系统、压缩系统、预冷系统、分子筛纯化系统、低温精馏系统、液体贮存系统、仪控系统等，这些装置主要是利用吸附、深度冷冻以及膜分离等物理手法将空气中的氧气、氮气等稀有气体分离出来，同时对这些气体进行收集的一个过程。
其分离出来的产品主要被应用到石油、冶金、化工以及医疗等诸多行业当中。
空分装置被用于石化、煤化工、钢铁冶炼工业等行业的概率较多，特种气体被当成保护气应用到电子设备、玻璃生产、光纤等领域当中。
目前，空分装置逐渐向大型化、岛群化、自动化、装备集成化的方向发展。
2空分装置布置的原则（1）满足全厂总体规划的要求;注意装置布置的协调性和统一性,适当考虑装置将来的生产和技术改造的要求。
（2）空分装置吸风口如果经常有碳氢化合物或二氧化碳成分进人,会导致分子筛负荷加大,严重时会导致空分装置停车,因此空分装置吸风口与散发碳氢化合物和二氧化碳的装置需保持一定的安全距离并考虑风向。
我国空分设备冷箱内压力管道设计研究
我国空分设备冷箱内压力管道设计研究经过长期的技术研发和技术进步，我国空分行业获得了较大发展，在很大程度上满足了国内市场的需求。
笔者重点论述了我国空分设备冷箱内的压力管道设计问题，比如压力管道设计实现了标准化和规范化，设计和实施同步收缩式管路，在空分冷箱内压力管道设计的过程中，对整体设计进行了优化和改进。
希望能够为相关人员提供有意义的参考和借鉴。
标签：中国；空分设备冷箱；压力管道；设计随着经济发展和社会进步的加速，国内外日益需要大型化的空分设备。
在这其中，我国相关机构稳步提升了冷箱内压力管道的研发水平和设计能力。
这些设备确保空分设备的稳定运行和安全工作，发挥着日益重要的作用。
笔者重点论了国内当前关于空分设备冷箱内设计压力管道的具体状况及。
在空分设备保冷箱中，最复杂的一个部件就是冷箱内压力管道。
它可以确保空分设备运行的安全性和稳定性。
以杭氧集团为案例，它通过数十年的刻苦研发，在很大程度上提升了冷箱中的压力管道的研发和设计能力。
该企业更深刻地理解和把握该领域的基础性理念，制造和设计的空分设备获得了国内外众多消费者的普遍赞誉和广泛好评。
1 压力管道设计实现了标准化和规范化各个企业在设计压力管道时，存在着较大的随意性。
不同的设计人员，从起点到终点能够设计出不一样的走向、方案、形式。
设计人员重点关注经济性、补偿措施和安全性等。
比如，管架定位气液封自身的高度补偿需要仪表管中配备引出保温管道，科学地统计安装和布置材料的具体余量。
在一件空分设备中，可以将板翅式的换热器冷热端配管当成某种模块，该领域的设计模式实现了标准化和规范化。
它的管道从冷箱中直接穿出，在冷箱外布置相关的汇集管，冷端和热端之间的相对气流走向，采取同进同出的有效汇集模式。
布置管道采取了非常简洁的管道布置方式，方便检查和安装规模较大的空分设备。
眼下空分設备自身的等级越来越大，板翅式换热器以及精馏塔之间出现了日益扩大的纵向距离。
这个地方所设计的管道补偿重点借助口径较小的支管来完成。
空分装置后备系统低温液体管道的配管设计研究
空分装置后备系统低温液体管道的配管设计研究发布时间：2022-06-14T08:57:02.547Z 来源：《新型城镇化》2022年12期作者：盛梦超董仪强[导读] 空分装置在工业生产过程中主要用来提供氮气氧气等气体，对于整个工业过程的稳定运行起到重要的作用。
林德亚太工程有限公司浙江杭州 310013摘要：空分装置在工业生产过程中主要用来提供氮气氧气等气体，对于整个工业过程的稳定运行起到重要的作用。
而装置后备系统的低温液体管道是整个装置稳定运行的重要的保障。
对此，本文围绕管路设计、管线设计、绝热设计、支架设计和其他设计注意事项方面详细研究了空分装置后备系统低温液体管道配管设计，希望有所帮助。
关键词：空分装置；后备系统；低温液体管道；配管设计引言：近年来，社会不断发展，人们的生活水平不断进步，煤化产业也在这一环境下得到了快速的发展。
在工业生产过程中，氧气和氮气的需求量逐渐增加，空分装置作为生产过程中主要的供气设备也因此得到飞速的发展。
由于空分装置的重要作用，一旦其出现问题就会为企业带来严重的经济损失，所以后备系统就格外重要。
后备系统能够在空分装置出现故障时降低风险和损失，具有十分重要的作用。
在后备系统中，低温液体管道的配管占据重要的地位，因此，加强对配管设计的研究是必要的。
1. 空分装置后备系统低温液体管道配管管路设计在空分装置后备系统中，通常有两种不同的低温液体泵，分别是立式泵和卧式泵，这两种液体泵主要的区别在于其结构的不同。
立式泵主要应用于大型空分装置当中，而卧式泵则主要应用于小型的空分装置中，不同的液体泵在配管管路设计上也存在一定的差别。
1.1 立式泵在设置立式泵进口时，需将其位置定在后备系统整条管道的最低点处，并且保证连接角度，使管道面向立式泵的进口并产生5度以上的倾斜。
如果在设计过程中有两个立式泵，其中一个是作为备用设备时，应该保证两个立式泵的管路设计在管道方向和长度上保持一致，且还需要将二者进口端的管道在汇集箱内相连接，以此避免在一台立式泵出现问题时影响另一台的正常工作。
大型空分制氧装置冷箱配管技术浅析
大型空分制氧装置冷箱配管技术浅析发表时间：2019-11-18T12:39:20.623Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：张有智[导读] 摘要：随着空分技术的发展和大型空分装置的国产化，空分装置的控制要求越来越快、越来越准确，控制回路也越来越复杂。
上海二十冶建设有限公司上海 200000摘要：随着空分技术的发展和大型空分装置的国产化，空分装置的控制要求越来越快、越来越准确，控制回路也越来越复杂。
一些厂家提出了优化控制和自动变负荷调节的控制要求。
冷箱配管是大型空分制氧装置安装过程中的一个重要环节。
冷箱管道技术直接关系到空分装置的整体安装质量和进度。
管道设计的原则是满足工艺流程的要求，保证管道及相关设备的安全和经济。
满足工艺要求是管道设计的首要任务。
空分装置的冷箱管道中有饱和气体、液体或两相流介质。
工艺流程中对管道有许多详细的要求，需要管道设计人员加以注意。
关键词：空分制氧装置；冷箱配管技术；在大型空分制氧装置的建设中，应提前做好冷箱管道的预制工作准备，在施工过程中把握主要施工要点，在施工中注意效率和安全。
冷箱管道施工是大型空分制氧装置建设过程中的重要环节。
随着空分设备规模的不断扩大，冷箱管道的优化设计已成为提高设备安全性和经济性的有效手段，也是设计者的一项长期任务。
在更新设计方法的同时，设计师应到空分设备的生产安装现场，根据实际生产能力及时改进设计。
从材料的选择到安装，每一项都要了解，发现问题，挖掘潜力，改进，为优化设计提供切实的保障。
一、概述冷箱管道的结构不同于一般管道工程。
首先，冷箱的管道多为低温液体或低温气体管道，对焊接质量要求较高。
管道安装时应考虑冷热补偿。
其次，冷箱管道的空间位置紧凑，管道的走向复杂，管道的直径不同，且管道的安装难度很大。
第三，冷箱管道施工的安全风险因素远远大于普通管道，因此在各个环节实施安全措施显得尤为重要。
长期以来，我公司在国内组织建设了多个大型空分制氧项目，积累了丰富的冷箱管道安装经验。
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空分装置低温管道设计浅析
空分装置中涵盖众多低温管道，只有将低温管道的全部问题分析清楚，管道在低温下不发生破坏断裂，才能保证整套空分装置安全平稳的运行。
标签：低温；空分；管道；材料
工业中获得氧、氮、氩及其液态产品的方法多采用低温精馏分离方法，从数据得出的各组分标准沸点，可见其温度远远低于常温，这些介质的管道均属于低温管道的范畴，本文对国内外对低温的界定、低温管道的材料、压力管道分级、配管相关问题逐一进行讨论。
空气各组份标准沸点：氧-183℃；氮-196℃；氩-186℃。
随着国民经济的快速发展，空分装置的国模也随之越来越大，特别是煤化工项目的空分装置，对空分工程设计的稳定性要求越来越高。
提高装置关键管道——低温管道的设计质量是每一位设计人员要解决的首要问题。
做出一个优秀的工程设计项目，不仅需要对空分流程比较熟悉，而且对低温领域的相关标准及低温管道的材料有深刻理解。
以下将从这几个方面进行分析探讨。
1 低温管道材料的规定
空分装置中常用的低温管道材料是不锈钢（06Cr19Ni10）、铝（5052-O、5083-O），这是因为此类材料具有面心立方晶格，其冲击韧性与温度无关，在低温下不发生冷脆现象，具有良好的机械性能。
同时相对铜材有较大的经济优势，全国钢标准化技术委员会于2016年发布了GB/T18984《低温管道用无缝钢管》中列出的管道材料温度下限仅为-100℃，远远不能满足空分装置中各组份的沸点，所以国内材料必须采用不锈钢（06Cr19Ni10）、铝（5052-O、5083-O）这两种材料。
GB/T18984中牌号16MnDG、10MnDG、09DG最低实验温度-45℃；09Mn2VDG最低实验温度-70℃；16Ni3MoDG最低实验温度-100℃。
低温下奥氏体不锈钢具有良好的冲击韧性，GB150《钢制压力容器》材料篇中规定，奥氏体不锈钢的使用温度高于或等于-196℃时，可免做低温冲击试验。
2 低温管道的分级
根据特种设备目录中压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压），介质为气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体，且公称直径大于或者等于50mm的管道。
公称直径小于150mm，且其最高工作压力小于1.6MPa（表压）的输送无毒、不可燃、无腐蚀性气体的管道和设备本体所属管道除外。
GB/T20801-2006《压力管道规范工
业管道》对工业管道的分级有以下规定：
2.1 符合下列条件之一的为GC1级
①输送毒性程度为极度危害介质，高度危害气体介质和工作温度高于其标准沸点的高度危害的液体介质的管道；②输送火灾危险性为甲、乙类可燃气体或者甲类可燃液体（包括液化烃）的管道，并且设计压力大于或者等于4.0MPa的管道；③输送除前两项介质的流体介质并且设计压力大于或者等于10.0MPa，或者设计压力大于或者等于4.0 MPa，并且设计温度高于或者等于400℃的管道。
2.2 符合下列条件的为GC2级
除2.3条规定的GC3级管道外，介质毒性程度、火灾危险性（可燃性）、设计压力和设计温度低于2.1条规定（GC1级）的压力管道。
2.3 符合下列条件的为GC3级
输送无毒、非可燃流体介质，设计压力小于或等于1.0MPa且设计温度大于-20℃但不大于185℃的压力管道。
综上得出结论，凡是公称直径大于或者等于50mm的管道，输送介质是氧、氮、氩的低温管道均属于GC2级压力管道。
3 低温管道的配管浅析
空分装置中的低温管道分布在分馏塔冷箱内部及冷箱外液体储罐区，冷箱内选用的材料均为铝（5052-O、5083-O），冷箱外的低温管道材料均为不锈钢（06Cr19Ni10）。
铝的单位线膨胀率在-190℃时是-3.79mm/m，5052-O低温下的许用应力是42MPa，5083-O低温下的许用应力是67MPa，不锈钢的单位线膨胀率在-190℃时是-3.10mm/m，低温下的许用应力是122MPa。
我公司空分装置的管道配管采用A VEV A公司开发的三维配管软件PDMS，应力分析采用COADE公司开发的CAESARⅡ，实践证明，它们能夠满足空分装置中低温管道的设计工作要求。
下面对低温管道的设计简要论述：①合理选用支架的固定型式，充分利用管道的自然补偿。
必要时增加L型、π型补偿，保证整个管系有足够的柔性；②受空间限制自然补偿无法满足应力要求时，可采用膨胀节补偿；③与膨胀机、低温泵动设备连接的管道应避免应力过大破坏与设备连接的管嘴，应避免管道震动，造成疲劳破坏；④可能出现汽液两相流的管道应避免高点气封，低点液封的出现；⑤低温管道距冷箱壁要有足够的绝热距离，避免跑冷损失，防止冷箱挂霜，出冷箱的管道要设置自然补偿弯；⑥管道与管道并排设置时要考虑管道间的温度差，保证管道间有足够净距；⑦液体管道要避免死点，尤其是液氧管道，要避免碳氢化合物积聚；⑧塔器设备上的管嘴在低温工作状态有冷位移，应力分析时要充分考虑相关因素；⑨低温管道支架采用保冷管道，避免与碳钢直接接触；⑩冷箱内低温管道采用珠光砂保冷，冷箱外低温管道采用聚
氨酯管壳保冷；?冷箱内低温液体残液排放管应排入集液坑中避免直接对大气排放。
4 结束语
低温管道涵盖的范围广泛，本文仅就空分装置低温管道做简要介绍，配管问题还应包括阀门、仪表的配置，除此之外低温管道的施工、验收也是检验设计思想，贯彻设计思路的重要环节。