浅谈夹套管的设计
夹套管的配管设计研究

夹套管的配管设计研究摘要:夹套管是化工装置中常用的伴热系统。
夹套管的配管设计也是管道设计与安装中的难题。
本文以夹套管的配管设计为研究对象,首先对概述了夹套管的配管设计,包括夹套管类型、夹套管长度、内外管的热膨胀应力、夹套管的选材和焊接以及夹套管的热媒体流动畅通六个方面进行阐述,接着结合图表,从弯头、三通、仪表接口、异径管、跨接管和定位板等方面对夹套管的管件选用原则进行分析,最后,总结了夹套管的应用。
关键词:夹套管配管设计原则夹套管是一种具有双层套管结构的特殊管道。
管道外面套上同心的大直径套管,内管用于输送工艺介质。
是用于保持管内输送粘性流体、凝固性流体以及高熔点合成液等流体的流动性能和温度,防止输送过程中流体在管道中凝结而设置的特殊管道。
因夹套管伴热具有特殊性,在石油化工生产中被广泛应用,是其他伴热管所不能替代的。
一、夹套管的配管设计1.夹套管类型按照热媒体的种类,夹套管可以划分为热水夹套、热油夹套和蒸汽夹套,不同的类型分别适用于不同的化工物料,但是,它们的设计原则是一样的。
按照管道的结构形式,套管与内管的连接形式分为内管焊缝隐蔽型和内管焊缝外露型,又称为完全夹套管和不完全夹套管两种形式,不完全夹套管仅适用于直管管段上。
2.夹套管的长度夹套管的长度会影响内管流体的特性确定,因此从热媒体入口到出口之间的长度设计是夹套管设计中的一个重要环节。
随着夹套管长度的增加,热媒体的沿程阻力导致的压力损失也随着增大,管中流体的流速就会下降,内外管层之间的传热效果也会随之下降。
所以,保持热媒在最低温度下具有的流量决定夹套管的长度。
2.1内外管的热膨胀应力由于内管和外管的介质和介质的温度不同,内外管的管道材料和相应的引起的热膨胀应力也不同,应当分别地计算热应力。
当内外管道计算的热应力不一致时,应考虑设置夹套管的膨胀节,并且使夹套管能够膨胀移位。
另外,在弯头处,如果内外管的膨胀位移不能满足设计要求,就要适当改变外管直径以减小内外管的膨胀差。
浅谈夹套管的设计与安装 田利君

浅谈夹套管的设计与安装田利君摘要:夹套管是化工行业中用于工艺介质温度及流动性保持恒定的一种方式,在实际生产中被广泛应用,尤其对于易凝固,有粘性,高熔点等液体介质,夹套管的使用可是其保持良好的流动性和温度。
另外,随着化工产业建设工程的不断发展及工厂扩大化,许多化工生产加工过程产生的附加产品液硫的处理的程序也不断的创新和一体化,其中夹套管在输送液硫工程中起到非常重要的作用,是其他伴热形式不能代替的,其设计的好坏将直接影响该环节的安全性及流畅性。
因此如何做好夹套管的管道设计与安装,对整个工厂的正常运行和维护具有十分重要的意义。
关键词:液硫夹套;夹套管的设计;夹套管的安装;应用;热应力夹套管是一种具有双层套管结构的特殊管道,在小直径管道外面套上同心的大直径套管,内管用于输送工艺介质,套管内流动着起保温或加热作用的热载体来补充内管在输送或停输期间的热损失,靠对流完成热交换,来保持恒定的工艺温度。
本文我将结合自己的工作实际和经验来谈谈夹套管的设计原则及施工安装,在从事化工管道设计12年以来,我参与了多个项目的管道设计,对于管道伴热这一特殊的管道设计形式设计也有很多,这种特殊管道设计要求设计人员更多的是根据设计规范及自身的设计经验来判断和选择合适的伴热方式,通常我们用到的管道伴热方式包括外管伴热(伴热介质:蒸汽、热水、导热油)、夹套管伴热及电伴热。
本文中,我将着重根据自己参与过土库曼斯坦加尔金内什气田300×108m³/a 商品气产能建设工程的管道设计和项目管理工作,其中硫磺回收装置的液硫夹套管的设计是重点也是难点,配管及其复杂,下面我以液硫蒸汽夹套管为例具体谈谈自己对于夹套管的设计与安装的一些看法。
1. 夹套管设计参数分析因液体硫磺的温度只有保持在130℃左右,才不至于凝固,因此蒸汽夹套管的蒸汽温度必须能确保介质保持在此温度之上。
这样就要求在工艺计算和管道材质的选择以及管道布置上都有特殊要求,但必须满足企业及国内外相关标准规范。
工业用夹套管设计

2.3.4.1
一般要求[2]
a. 夹套管水平敷设要求有坡度时,套管内介质流向应与坡度一致;
b. 蒸汽应由套管上部引入,凝结水由套管下部排出,供汽管和凝结水管分别设切断阀;疏
水阀后宜设置检查阀;
c. 每节夹套管的长度取决于管道布置,并受内管与套管热膨胀量差的限制,每节夹套管的
长度不宜超过 6m。夹套管的布置不应有死角或“U”形弯。当“U”形弯不可避免时,宜在
图 2.33 防冲板 2.3.2.7 隔断板
隔断板通常焊接的位置:a.在超出伴热介质伴热的最大允许距离的位置;b.在需要隔断伴 热介质的位置。隔断板的连接形式见图 2.34:
图 2.34 隔断板焊接图 2.3.3 套管伴热长度
夹套管蒸汽引入口至凝结水排出口的距离(即套管伴热长度)可根据蒸汽压力按表 2.7 确定[2]:
Core(NPS)
2 34
Jacket(NPS) 3 4 6
Jumper
1 11
表 2.2 某项目夹套管组合尺寸 对比表 2.1 和表 2.2 可发现,对于 3”内管,这个项目用了 4”的外管,从我国化工行业的 法兰标准中无法选出合适的夹套法兰。在这个项目中,对于内管弯头和三通处都有夹套,但 是法兰用的普通法兰。对于这种内管焊缝隐蔽型夹套管采用普通法兰的情况,我们在下面的 章节会介绍出现的一些问题和解决方案。 HG 20549-1998《化工装置管道布置设计》中规定的夹套管组合尺寸见表 2.3[1]:
法兰式夹套管用于内管焊缝隐蔽型时,其连接形式见图 2.1~
前面章节所说的某项目全夹套管用普通法兰的情况,套管与法兰连接形式如图 2.7 所示:
图 2.7 标准法兰型夹套管 对于全夹套采用标准带颈对焊法兰的情况,我们在项目设计中不推荐这样做,因为这样 做出现的一个问题是:我们需要核算法兰螺栓是否能顺利抽出,有时候为了法兰螺栓能顺利 抽出,需要对大小头做切割。上述图中 3”内管配 4”外管的情况我们在设计中也不推荐,因 为这种组合下内管和外管之间的间隙太小,容易被铁锈等杂质阻塞。 2.3.1.2 内管焊缝外露型(半夹套) 内管焊缝外露型有两种端部连接形式: a. 管帽式,其连接形式见图 2.8[3]:
浅谈夹套管的配管设计

浅谈夹套管的配管设计摘要蒸汽夹套管是石油和化工生产中常用的保温管道类型之一。
夹套管伴热具有伴热效率高、伴热均匀、温度调节迅速、适用范围广的优势,因而在生产中得到了广泛的运用。
本文阐述了夹套管伴热的用途、优势,探讨了夹套管的配管设计及选用原则。
关键词夹套管;配管设计;选用原则;安装夹套管是一种具有双层套管结构的特殊管道,在小直径管道外面套上同心的大直径套管,内管用于输送工艺介质,套管内流动着起保温或加热作用的热载体来补充内管在输送或停输期间的热损失,靠对流完成热交换,来保持恒定的工艺温度。
1 夹套管伴热的用途及优势在石油和化工生产中,为了保持高粘度产品的流动性,避免产品在低温时产生成分的分离、防止产品固化、防止腐蚀性冷凝液的形成,使特定的产品的温度保持恒定,避免工艺流体由于低温时产生堵塞,在生产工艺上,常常采用工艺管道伴热的方式,来维持管内介质的温度在一个适当的范围,以保障生产操作的正常进行。
对管内介质进行加热,来补充热损失,补充热量的方式之一就是夹套管的方式。
夹套管伴热具有伴热效率高、伴热均匀的突出优势,当管道的任意一个地方的温度降低时,气相热载体冷凝而释放出大量的潜热,同时,由于冷凝处的局部压力降低,会立刻有热的介质补充过去,因而,使得夹套管伴热的温度调节迅速、适用范围广,是工艺要求苛刻的场合、特别是对温度控制要求严格的高温场合的最佳选择。
2 夹套管的配管设计及选用原则2.1 夹套管的配管原则1)适用于各种夹套管和各种冷热媒体的总设计原则在配管设计中,为保证夹套管内伴热介质流动通畅,尽量避免U形管或死角出现,若必须有,则应在其低点处设排液口。
每一夹套管的冷热媒体进出口都需设置切断阀。
夹套管上须安装水压试验和操作时用的无阀排气及排液口。
冷热媒体为间歇性使用或管线中有维修拆卸件时,此部分冷热媒的停用不能影响管线其它部分冷热媒体的运行。
为方便安装,不能使用45°度弯头。
对于易于固化需要机械清洗的管线的弯头部分,用十字分支加法兰的结构来代替夹套管弯头,必须避免有盲肠段或液袋,尽量避免使用偏心异径管,泵的吸入口除外。
化工设备中夹套管的配管设计措施分析

化工设备中夹套管的配管设计措施分析在化工生产过程中,夹套管是一种比较常用的保温管,由于夹套管的构造比较特殊,在管道设计时,一直是设计的难点。
其管路结构为双层套管结构,为了保持管中流动介质的温度,在套管的空隙之间有高温流动介质流动,非常适合输送对局部过热比较敏感或者质地粘稠的流体,在化工生产中发挥着举足轻重的作用。
1选择夹套管的原则以及夹套管的种类1. 1夹套管的种类从热媒体的角度来说,夹套管主要有热水夹套、蒸汽夹套以及热油夹套等类型,不同类型的夹套管适用的化工物料不同,但是设计原则是一致的。
根据套管和内管的连接方法可以将其分为外露型内管焊缝和隐蔽型内管焊缝。
一般隐蔽型内管连接方式比较适用于法兰式夹套,外露型内涵焊缝适合在直管的管段上进行使用。
在实际安装的过程中,要按照输送物质的工况、物理性质、蒸汽质量和安装环境选择连接方式。
1.2选择夹套管的基本原则(1)当输送物质的凝固点超过100摄氏度时,可以使用隐蔽型内管焊缝夹套管;(2)当输送物质的凝固点在50摄氏度以上、100摄氏度以下时,使用外露型内管焊缝夹套管;(3)当管道输送的物质为有毒物质时,要使用外露型内管焊缝的夹套管。
1.3外管和内管的连接方式确定外管和内管的连接方式时,可以参考夹套管端部的结构类型进行选择。
如果管道输送的物质为有毒物质,物质的凝固点在50摄氏度以上、100摄氏度以下,一般使用端板工型和管帽式II型。
如果夹套管为输送凝固点超过100摄氏度的内管焊缝隐蔽型套管,一般使用法兰式III型,此外,法兰式m型也适用于熔体管道夹套管或高凝固点介质夹套管,容易泄露的夹套管,使用联苯醚、联苯为伴热介质的夹套管。
2夹套管的设计2. 1配管设计在设计夹套管配管时,尽可能避免出现死角或U型管,确保夹套管中伴热介质流动顺畅。
如果出现了U型管或死角,要在低处设置液体排放口。
所有夹套管冷媒体的进口和出口都要设置专门的切断阀门,安装水压试验、排液口和无阀排气口。
论石油化工装置夹套管的配管设计

论石油化工装置夹套管的配管设计1. 引言1.1 研究背景在石油化工装置中,夹套管广泛应用于各种反应釜、换热器、蒸发器等设备中,用于加热、冷却、蒸发等工艺操作。
由于夹套管的设计和配管布局直接影响着传热效果和能耗,因此对夹套管的设计原则和配管布局进行深入研究显得尤为重要。
本文旨在探讨石油化工装置夹套管的配管设计,通过对夹套管的概念、分类、设计原则、配管布局以及安装注意事项进行系统总结和分析,为石油化工装置的夹套管设计提供理论支持和实际指导。
希望通过本文的研究,能够为石油化工装置夹套管的设计与应用提供参考,提高装置的运行效率和安全性。
1.2 研究意义石油化工装置中的夹套管在工艺流程中起着至关重要的作用。
其设计合理与否直接影响到装置的运行效率和安全性。
对夹套管的配管设计进行研究具有重要的意义。
夹套管的设计可以直接影响装置的工艺参数和热效率。
通过合理设计夹套管,可以提高传热效率,减少能源消耗,降低生产成本,提高装置的生产效率。
夹套管的设计还与装置的安全性密切相关。
合理设计夹套管可以有效防止工作介质泄漏和渗漏,减少事故发生的可能性,保证装置的安全运行。
夹套管的配管设计研究对于提高石油化工行业的整体技术水平和竞争力具有重要意义。
随着石油化工行业的发展,装置规模和复杂度不断增加,对夹套管的设计要求也越来越高。
通过研究夹套管的配管设计,可以不断提升我国石油化工行业的技术水平,加强装置的设备管理和运行维护,推动行业的持续健康发展。
研究夹套管的配管设计具有重要的意义,不仅可以提高装置的工艺参数和安全性,还能促进石油化工行业的发展和技术进步。
深入开展这方面的研究对于加强我国石油化工行业的核心竞争力和可持续发展具有重要意义。
1.3 研究目的石油化工装置中,夹套管作为重要的配管设备,在工艺流程中扮演着至关重要的角色。
本文旨在对夹套管的配管设计进行深入研究,探讨其在石油化工装置中的应用及优化方法。
研究目的主要包括以下几个方面:深入了解夹套管的概念及分类,掌握其基本特性和功能;总结夹套管的设计原则,为实际工程中的设计提供指导;探讨夹套管的配管布局,优化工艺流程,提高装置运行效率;总结夹套管安装中的注意事项,确保工程施工质量及安全。
论石油化工装置夹套管的配管设计

论石油化工装置夹套管的配管设计夹套管在石油化工装置中的配管设计是非常重要的,它不仅能够提高装置的安全性和可靠性,还能够提高生产效率和降低生产成本。
以下是关于夹套管配管设计的一些重要考虑因素:1. 夹套管的材料选择:夹套管的材料选择需要根据介质的性质以及工作条件来确定。
常见的夹套管材料包括碳钢、不锈钢、合金钢等,可以根据具体工况来选择适当的材料。
2. 夹套管的尺寸设计:夹套管的尺寸设计需要考虑到介质的流动要求,一般来说,夹套管的直径要大于内管的直径,以确保介质能够顺畅地流动,并且要考虑到介质的压力和温度,以及夹套管的厚度。
3. 夹套管的布局设计:夹套管的布局设计需要考虑到设备的结构和空间限制,尽量选择合适的位置和布置方式,以确保配管的紧凑和工作的便利性。
4. 夹套管的连接方式:夹套管的连接方式一般有焊接、螺纹连接、法兰连接等,可以根据具体的工况和要求来选择适当的连接方式。
在选择连接方式时,需要考虑到夹套管的压力和温度,以及连接的可靠性和密封性。
5. 夹套管的绝热设计:夹套管的绝热设计是必要的,尤其是对于高温介质来说,可以采用绝热材料或者绝热层来降低热损失,并且减少外部环境对夹套管的影响。
6. 夹套管的安全阀和排放装置:夹套管在工作过程中可能会受到超压或者过热等异常情况的影响,为了确保装置的安全运行,需要合理设计安全阀和排放装置,及时释放过压和过热的介质,以保护设备和人员的安全。
7. 夹套管的维护和检修方式:夹套管作为装置的关键部件之一,需要定期进行维护和检修,以确保夹套管的正常运行和有效工作。
在维护和检修过程中,需要注意安全操作,防止意外事故的发生。
夹套管在石油化工装置中的配管设计是非常复杂和重要的工作,需要综合考虑多个因素,并且根据实际情况进行合理设计,以确保装置的安全运行和高效生产。
夹套管配管设计浅析

夹 套 管 配 管 设 计 浅 析
彭 江 重 庆化 工设 计研 究 院 重庆 4 0 0 0 3 9
摘要 夹套管在化工装置中使用颇多,具有适应广泛、温度调节迅速、 伴热均匀、伴热效率高的优点。本文
介绍 了夹套管配管设计 的一些要点 ,列出了配管设 计所 需的部分数据供设 计人员选用。
或等 于 1 . 5 D N,公 称尺 寸选 择可 按 表 1 ,内管公 称
直径 大 于 2 0 0时 ,曲率半径 按 1 . 0 D N。外 管公 称直 径一 般 比 内管 大 1~ 2个 档规 格 ,外管 弯 头 也 可选
彭
江:工程师 。2 0 0 8年毕业于成 都理工大学 化学工艺 专业获硕 士学位 。从事 化工工程设 计 工作。联系 电话
管道。
外管
DN
( m m)
外管
DN
热媒 管
DN
内管
DN
热媒管
DN
1 5
2 0
4 0
4 0
l 5
l 5
1 0 0
1 2 5
1 5 0
2 o o
2 0
2 0
2 5 4 0 5 0 6 5
5 O 8 0 8 0 1 0 0
通常夹 套 管 的 内 管 和 外 管 材 料 应 按 照 各 自内
含介 质 的特 性 、压 力 、温 度 而 定 ,要 考 虑 工 作 介 质 对 管道 的腐 蚀 而采 用 不 同 的 材 料 ,同 时 还 要 考 虑合适 的壁 厚 能 承受 最 大 工 作 压 力 。夹 套 管 的管 道及 管件 都 应 当采 用 对 焊 形 式 。 如 无 特 殊 要 求 , 夹套 管 的尺寸 选用 可参 照表 1 。 2 . 1 弯头 内管 弯 头 多 采 用 标 准 弯 头 ,曲率 半 径 按 小 于
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浅谈夹套管的设计
发表时间:2014-08-29T11:13:18.107Z 来源:《科学与技术》2014年第5期下供稿作者:王蕊
[导读] 夹套管的长度夹套管的长度设计由管道布置决定,但受到了内外管温度差和热膨胀差的限制。
上海市福陆工程建设有限公司王蕊
摘要:夹套管是用来加热或维持流体温度的一种特殊的保温管道,它能够保持管内输送流体的流动性和温度,有效防止输送流体在输送过程中的凝结和固化,在石油化工领域中被广泛应用。
本文介绍了夹套管的特点与应用,讲述了夹套管的设计方法。
关键词:夹套管;内管;外管;伴热介质1.前言夹套管是用来加热或维持流体温度的一种特殊的保温管道,它的结构是一种双层套管结构,内管走工艺介质,外管套在内管上,之间有一定的间隙,用来走提供热量的流体,靠对流进行热交换,以维持工艺介质恒定的温度。
本文介绍了夹套管的特点与应用,讲述了夹套管的配管设计方法。
2.夹套管的特点与应用夹套管的特点是能够保持管内输送流体的流动性和温度,尤其是高粘度性流体、易凝固性流体、高熔点合成液体,能够有效防止输送的流体在输送过程中的固化和凝结。
由于夹套管的上述特点,夹套管更多的应用于高粘度、高熔点和一些对局部过热比较敏感的工艺介质。
同时夹套管还具有伴热均匀、伴热效率高、温度调节迅速、适应广泛的优点,保温效果比普通的伴热管要好,这也使得它通常运用于石油化工行业中尤其是对温度控制要求非常严格的高温场合以及工艺要求非常苛刻的场合。
3.夹套管的配管设计3.1.夹套管的类别按伴热介质分,夹套管有热水夹套管、导热油夹套管、蒸汽夹套管等形式。
按管道的结构形式即内管和外管的连接形式可分为全夹套、部分夹套和简易夹套,又可分为内管焊缝隐蔽型和内管焊缝外露型。
全夹套是指所有管道组成件包括管道上的阀门、法兰、过滤器等均为夹套,部分夹套减少了阀门的夹套和现场焊的对焊口的夹套,简易夹套只是直管段有夹套。
3.2.夹套管的长度夹套管的长度设计由管道布置决定,但受到了内外管温度差和热膨胀差的限制。
所以在夹套管的设计中,要充分考虑热胀冷缩导致的位移,按照实际情况设计适合的长度。
通常情况下,每段套管的长度宜小于等于6 米,当存在转弯弯头时,每段宜小于等于12 米。
3.3.夹套管的管件弯头:一般夹套管的内管弯头采用曲率半径等于1.5 倍公称直径的标准长半径弯头即可,而外管弯头的设计十分重要,为了避免使用剖切型,外管弯头应可以套进内管弯头,合理设计外管弯头的曲率半径,可以方便夹套管的安装和施工。
三通:为了夹套管的施工和安装,当夹套管的内管出现分支管时,分支管部位的外管三通均采用剖切型,即两片式三通,可根据实际的安装情况来选择是横切型还是纵切型。
异径管:外管的异径管与内管的异径管的大口端须在同一位置,并且为了减少内外管的相互妨碍,大口端端部应错开一般为50mm 的距离。
法兰:对于全夹套伴热系统,采用夹套法兰与相应的夹套阀门配对连接。
对于部分夹套伴热系统,可采用与普通阀门能配对的小夹套法兰,或者可采用普通法兰连接阀门,以管帽的形式或端板的形式进行法兰与管子端部的连接。
阀门:夹套阀门用于全夹套的管线,是一种特殊的阀门,由于夹套阀门价格昂贵,在工艺管道设计时,通常选用普通阀门加伴热管伴热的形式来节省成本,而只在工艺要求极其苛刻的条件下才采用夹套阀门。
3.4.夹套管的跨接管每段夹套管之间的伴热介质的管路可以采用跨接管的形式进行串连,但由于热损失,要限制在一定的长度范围内,一般为24 米内,当伴热介质的总输送长度超过24 米时,要增加伴热介质的进料口。
当跨接管的伴热介质为蒸汽时,应采用上进下出;当伴热介质为热水或导热油时,应采用下进上出。
跨接管的设计应确保排放流畅并防止堵塞和积液。
3.5.夹套管的定距板定距板位于夹套管的内管和外管之间,用来起支承和定位作用,可以有效防止内外管的偏心。
定距板焊接在内管的外壁上,与外管内壁的距离为1~1.5mm,定距板的材质与内管材质相同,厚度为碳钢6mm、不锈钢3mm。
通常定距板宜布置在离弯头100mm 的地方,定距板的安装方位不能影响内管的介质流动与热位移。
对于伴热介质入口处,内管部位需要加强,并且不需要安装定距板。
3.6.夹套管的材料选用夹套管的内外管材料应根据各自的管道等级、设计压力、设计温度和介质特性选用,还要考虑输送介质对管道的腐蚀性以及管道的壁厚所能承受的最大工作压力。
为了使内外管的热膨胀能一致,外管的材料最好和内管的材料相同。
3.7.夹套管内外管的热应力夹套管的内管与外管介质不同,温度存在差异,故导致的热膨胀应力也不一致,所以需各自进行热应力的校核。
当外管与内管计算的热应力超出许用值时,可通过以下方式来减少内外管的热膨胀差:内外管温差不宜过大,一般不超过50℃;内外管采用同一种材料或是线膨胀系数相近的材料;利用自然补偿或π 型补偿器来弥补内管产生的热膨胀;设置膨胀节,以补偿因温度差引起的附加应力。
3.8.夹套管设计的注意事项夹套管的配管设计不应该有死角或袋形,如果袋形管避免不了,须在其低点处设置放净管排放出冷凝水。
伴热介质为液体的夹套管要保证夹套系统中的气体能够充分排出,保证液体夹套不出现短路或死点。
蒸汽夹套加热系统在布置时为了避免可能积聚冷凝水的死角和下凹的袋型,应在低点应设置疏水阀以便排出积水,而热水、导热油夹套加热系统不需设置疏水阀,但需设置排净口、排污管和回流管。
4.结语夹套管在化工生产中应用广泛,它的特殊优势使其成为输送高粘度、高熔点物质以及温度要求苛刻场合的最佳选择。
夹套管的设计需安排合适的夹套管长度,合理选用内外管的管件和管材,并应注意消灭夹套管系统的液袋与气袋,确保夹套管内的伴热介质流通顺畅,保障生产操作的顺利进行。
参考文献:[1]陈慧文,刘雨民.夹套管的配管设计及管件选用原则.炼油与化工,2007,18(1).[2]田轶华,陈洁,蒙燕婕.浅谈化工设备中夹套管的配管设计.中国石油和化工标准与质量,2011,31(6).。