【导读】管道仪表流程图是化工工艺设计的重要组成部分。在设计过程中，应根据整个工艺流程图的要求，详细地表示该系统的全部设备、仪表、管道、阀门和其他有关公用工程系统。本文主要介绍管道仪表流程图中压力，温度，泵及容器的典型设计举例。希望本文能帮助大家彻底了解塔，换热器，空冷器，加热炉，压缩机，除尘分离器，夹套管，取样设备等化工行业各种设备的设计方法。
一、加热炉的管道及仪表流程图设计
1、设计要点
①加热炉的物料进出口管道应对称布置（尤其在气液两相流动时，仪表不能计量，阀门不能调节），且不应有大的压力损失，主管必须有足够大的截面。
②为使流量均匀分配，对非两相流流动的管道，除了对称布置外，可在各分、集合管及支管上设控制用阀门及计量设施（一般应装在液相进料管上）。为了校验加热状态，在加热炉出口管线上应设测温仪表，此时可以不考虑管道的对称布置，而利用阀门调节、控制，使物料加热后的温度一致。
③加热炉过热蒸汽放空管道上应设置消声器。
④炉管需要注入水或蒸汽时，应在水和蒸汽管线的引入线上设置切断阀和止回阀，并在两阀中间设一检查阀，以免物料倒入水或蒸汽系统。
⑤在加热炉的入口管线上应安装放气阀，其最小足寸为DN50；在出口管线上应设放净阀。
⑥在加热炉的对流段和辐射段，通常装有一DN50的灭火蒸汽接头。当炉管破裂时，可将灭火蒸汽阀打开，使蒸汽进入炉膛灭火。大型加热炉可能设有多个蒸汽灭火接头。灭火蒸汽一般由新鲜蒸汽管专线引出。由于灭火蒸汽管仅在发生事故时使用，所以从切断阀到加热炉这段管线不用保温，也不必试压，跨距可比一般管线大些，高处不设放空阀，低处钻一些Φ6的泄凝液孔。
2、典型设计示例
图1 加热炉四路进料的对称管道布置
图1所示为四路进料的加热炉对称管道布置。对称部分的管道长度直径，阀门及管件的数目和形式必须相同。
图2 加热炉八路并流进料的对称管道布置
图3 加热炉四路进料管道布置
图3所示为一四路进料的加热炉物料管道布置。每路的流量在炉子入口前用一截止阀控制，并设有计量孔板，在炉后设有测量仪表。运行时，要保证每根炉管的流量相同，即每根炉管的出口温度相同。
二、压缩机的管道及仪表流程图设计
压缩机按其工作原理可分为容积型和速度型两大类。容积型压缩机通常使用的有活塞式、螺杆式、水环式；速度型压缩机通常使用的有离心式和轴流式。压缩机的驱动有电动和汽轮机驱动。
1、设计要点
①压缩机的进出口管道均应设置切断阀。抽空气的往复式压缩机进口管不设切断阀。
②压缩机入口管与切断阀之间设过滤器。
③往复式压缩机吸入口和排出口应设缓冲罐。
④压缩机各段吸入口前应设凝液分离罐。
⑤汽轮机驱动的压缩机，汽轮机的蒸汽入口管上设置切断阀和过滤器。
⑥汽轮机外壳底部应设连续排水的疏水器。
⑦背压式汽轮机乏汽管道上设切断阀。其供汽和乏汽管道的低点应设疏水设施。
⑧凝汽式汽轮机的乏汽管道上应设安全阀，安全阀常设在冷凝器上。若进入表面式冷凝器的乏汽管道上安装切断阀，安全阀应设在切断阀前。
2、典型设计示例
图4 压缩机的管道及仪表流程图
图4为压缩机的管道及仪表流程图。压缩机的入口管道设有切断阀和过滤器。每段进出口均有消声器，同时设有温度和压力指示。当出口温度超过规定值时报警；当温度超过联锁值时，压缩机紧急停车。两段之间设冷凝器和分液罐。分液罐设有安全阀，通过液位控制排液，当液位超过联锁值时，压缩机紧急停车。每段出口有止回闶。压缩机二段气体出口设有安全阀，部分返回压缩机前，根据一段入口压力调节返回量。
三、除尘分离设备的管道及仪表流程图设计
工业上广泛应用的除尘分离过程通常分为干法除尘和湿法除尘。干法除尘设备有重力沉降室、旋风分离器、袋式过滤器、电除尘器等多种。湿法除尘设备有水浴室除尘器、自激式除尘器组、旋风水膜除尘器、泡沫除尘器、文丘里除尘器、多级文丘里洗涤器及洗涤塔等。本节以袋式过滤器和洗涤塔为例，说明其管道及仪表流程图的典型设计。
1、袋式过滤器除尘系统的典型设计
1）设计要点
①调节袋式过滤器放空气体量来控制料仓与流化床之间的压差，以保证料仓向流化床进料顺畅。根据工艺要求，也可调节放空气体量，控制料仓或流化床气相压力。
②袋式过滤器进、出口之间设置压力、压差检测，压力值可采用就地显示或控制室显示。
③间断通氮气对袋式过滤器进行吹扫。氮气切断阀可就地，也可在控制室遥控启、闭。
④袋式过滤器与料仓之间的粉体管道宜垂直敷设，当水平管段不可避免时，对水平管段应设计成大角度倾斜式圆滑过滤管段。
⑤在含尘气体管道易堵塞处，设置连续吹扫用惰性气体管道及转子流量计、切断阀。
⑥长距离输送粉料的管道上设置惰性气体吹扫管道及切断阀，以便定期吹扫。
⑦粉料及含尘气体管道上安装球阀、插板阀等；料仓连续定期加料到流化床的粉料管道，采用自动控制加料速度的球阀。
⑧料仓在压力下操作，其顶部设置安全阀或爆破片。如需要，在设备与安全阀之间管道上安装铅封开启的切断阀。
2）典型设计示例
图5 袋式过滤器除尘系统基本单元模式
图5为袋式过滤器除尘系统的管道及仪表流程图。两组袋式过滤器除尘系统交替反吹，间断清灰。气体输送的粉料分别进入料仓，氮气分几处进入料仓的不同部位，料仓中的粉料与氮气在流化状态下送入流化床反应器。输送粉料的气体从料仓顶部出去进入袋式过滤器，气流中的粉尘被过滤出来返回料仓，净化后的气体通过袋式过滤器的顶都放空。
两套料仓-袋式过滤器组交替进行受料-出料操作。受料与出料的时间间隙，由氮气反吹滤袋的清灰操作。一台袋滤器进行吹扫时，放空气体经吹扫放空管道，由另一台袋滤器过滤后放空。
料仓-袋滤器为单组设备的除尘系统的单元模式，与本例基本相同。
2、洗涤塔除尘系统
1）设计要点
①为保证沉降槽出料浆液的流动性，操作中应控制浆液的浓度在一定范围，不可过高。
②尽量减小含尘气体及浆液管道的阻力，即管径不宜小，少转弯；采取大的弯曲半径，避免突然变径等。
③洗涤塔在压为下工作时，在塔釜气相及沉降槽之间应设置压力平衡管。
④输送浆液的水平管道较长时，应有≥0.005的坡度，坡向下游设备，并适当设置气体吹扫管道。
⑤当洗液为有压的工业上水，并就近由管道连续供应时，则可直接进入系统；如为其他介质，应另设洗液槽及泵。
⑥在原料气进塔、净化器出塔及浆液出料管道上均应设置取样点，或设置在线分析。
⑦塔顶按需要设置安全阀。当需要在安全阀与设备之间的管道上设置切断阀时，该切断阀应加铅封开启（CSO）。
⑧洗涤塔与沉降槽之间应有一定的高差，其值应大于塔与槽之间阻力的1～2m液柱。
⑨洗液不循环使用时，沉降槽即为浆液槽；当洗涤塔釜有足够的容积时，也可取消浆液槽，浆液直接出料。
⑩洗涤塔塔顶净化气体管道上的控制阀，根据需要也可与上游设备气相压力构成调节系统。当其上游设备及洗涤塔塔顶压力均不需由该控制阀控制时，则取消控制阀组及相关设施。
⑪洗涤塔底出料温度不高、浆液不需冷却即可出料时，冷却器可设置在洗液循环泵的出口侧。
⑫工艺需要在洗涤塔顶净化气体出口侧设置专门的除雾设备时，洗涤塔内的分离层可取消。
⑬洗液和从气相中洗涤下来的粉料作为下游设备的连续进料时，沉降槽可以取消。在浆液出料管道上，按下游设备要求设置流量控制阀。洗涤塔全部采用新鲜洗液，根据洗涤塔操作要求，在洗液管道上设置流量控制阀或洗涤塔釜液位控制阀。
⑭当浆液难以用泵输送时，可直接排放或装桶（车）后外运。或采取沉降槽后设置带搅拌嚣的浆液槽，使浆液在搅拌下呈悬浮状态由浆液泵送出。
2）典型设计示例
图6 洗涤塔除尘系统基本单元模式
图6为洗涤塔系统的管道及仪表流程图。含尘气体从底部进入洗涤塔，在塔内上升的过程中与从塔顶喷淋下来的洗液进行充分地逆流接触，从而将其中的粉尘洗涤除去。洗涤后的净化气体从塔顶出来，放空或去下游设备。洗液中含有从气体中洗涤出的粉尘，从塔底出料，经冷却器到沉降槽。在沉降槽洗液被澄清分离出来，经泵送洗涤塔顶循环使用。新鲜洗液于泵前补加，含尘浆液由浆液泵送出。
四、伴热管，夹套管等附件的设计
1、管道分界
管道等级由管道材料专业根据工艺条件和工程要求，并力求达到经济合理的原则来确定。在工程中，只有两根管道的材质和选用管材的公称压力相同时，标注的管道等级号才是相同的。
当存在不同管道等级的管道连接时，工艺系统专业应在管道及仪表流程图上标注不同的管道等级。图7为管道等级分界的表示方法。
图7 管道等级分界的表示方法
2、控制阀组
调节阀前后都要设阀门。调节阀选用气开、气关应从工艺安全生产来选择，在根据工艺生产性质确定控制方案时决定。此外，还要考虑调节阀的放净问题。控制阀组常设旁通阀。对于大于一定尺寸（通常为3”）带手轮的调节阀，根据工艺条件，可不设旁路。
3、两相流管道
两相流管道，如空冷器的入口管，不能用阀门调节流量。为了使流量分布均匀，管线应当对称配置。
4、锁与铅封
对平日不需启闭，只在开停车或事故处理时才使用的阀门，为了避免误操作，平时要用锁锁住或加铅封封住。一般按计划控制的开、停车用阀门，要用锁锁住；而事故处理时使用的阀门则应采用铅封封住，以免因找钥匙而耽误事故处理的时机。
5、保温
管道的保温厚度应在管道表上列出，在管道及仪表流程图的管段号后的后缀中亦可看出管道有否保温。当某根管道不是整根都保温时，管道及仪表流程图中应示出管道的保温范围。
6、伴热
伴热管道应在管道表上列出，并在管道及仪表流程图中表示其伴热范围。
7、夹套管
图8 蒸汽夹套管（注：需注明每段夹套管的长度、直径和管径，并注明夹套数）
图8为蒸汽夹套管在管道及仪表流程图上的表示。图中示出了夹套管的长度、管径、夹套的直径和夹套管的个数，并示出了蒸汽供汽管和蒸汽冷凝水系统。
8、取样
1）取样原则及方法
①取样点应由管道一侧的水平方向引出或管道向下45°倾斜出（液体介质）。对气体介质通常是向上45°倾斜引出。
②放空管道最小为DN20(3／4”)，与设备连接的尺寸与设备管接口相同。面对腐蚀性流体或在低温下是高黏度流体的管道最小为DN25(1”)。
③用于工艺分析器时，对液体管道为DN20(3/4”)，并选用相同尺寸的节流阀（即针形阀），对气（汽）体管道通常为DN15 （1/2”)，并选用双节流阀（即针形阀）。
④储槽产品管道的取样点应设在控制阀的上游，并尽可能设在靠近污水管道处。
⑤从高温设备引出的取样管，要设取样冷却器。一般选用不锈钢水冷式蛇管冷却器，体积不小于0.1m3左右，冷却面积不小于0.25m2。
⑥在低温下流体黏度高，需要用蒸气或其他介质吹扫管道和冷却器。
⑦取样的类型，详见图9～图17。
图9 凝液冷却职样
图10 烃类液体冷却取样
图11 烃类液体取样
图12 烃类气体取样
图13 气（汽）体冷却取样
图14 烃类气体冷却取样
图15 一般气体取样
图16 带吹扫取样
图17 一般液体取样
2）取样阀的选用
a．≤ANSI300#用单切断阀，选节流阀或截止阀。
b．≥ANSI400#用单截止阀或节流阀，也可用双闸阀。
c．烃类流体的蒸汽压不小于0.45MPa时，选用双节流阀。
d．腐蚀性介质选用单截止阀或节流阀。
3）取样（人身保护）箱
对烃类或腐蚀性介质，为安全起见，取样设在取样箱内（即人身保护箱），这样可以明显示明取样处，且小管子不易被碰撞，以保证安全取样。其外形尺寸为800mm×400mm×1100mm（H）操作点离地坪为800mm，总高不小于1900mm。箱内可设置冷却器、吹扫气和冷却水，对易燃易炸介质的取样箱内还应设置灭火用水。
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