异丁烯压缩机及其管线的安全设计

化工安全设计 课程设计

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异丁烯压缩机及其管线的安全设计

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指导教师评语及成绩： 指导教师：

2011年 7 月 6 日

异丁烯压缩机及其管线的安全设计

摘要

在石油、化工生产过程中大量使用输送的设备中，主要分为输送液体和输送气体的机械设备。输送液体的主要机械设备是泵类设备，输送气体的主要设备是压缩机。石油气和天然气的储运离不开管道、储罐以及压缩机。管道是输送工具，储罐是储存设备，而压缩机是连接管道和储罐的输送动力装置。本文通过查询异丁烯理化性质，根据已知参数确定异丁烯压缩机类型、压缩机的安全措施、压缩机管线的选材与布置，并进行整体安全设计。

关键词：异丁烯 压缩机 管线 安全设计

目录

第1章

压缩机的概况..................................................................1

1.1 压缩机的分类和特点.............................................................1 1.1.1 压缩机的分类..................................................................1 1.1.2 压缩机的组成..................................................................2 1.1.3 压缩机的特点..................................................................2 第2章

异丁烯压缩机的选型.......................................................5

2.1 设计参数..................................................................................5 2.2 异丁烯压缩机的设计选择要求..............................................5 2.2.1 异丁烯对压缩机的要求...................................................5 2.3 异丁烯压缩机的选择..............................................................5 第3章

异丁烯压缩机的危险性分析...........................................9

3.1 异丁烯压缩机的预先危险性分析（PHA）..........................9 3.2 异丁烯压缩机的故障类型及影响分析（FMEA）...............9 3.2.1 压缩机脉动现象...............................................................9 3.2.2 压缩机的气柱共振现象...................................................9 3.3 异丁烯压缩机及其管线和环境的作业危险性分析（LEC）...11 第4章

异丁烯压缩机的安全措施..............................................13

4.1 异丁烯压缩机的安全措施.....................................................13 第5章

异丁烯压缩机系统的安全运行......................................15

5.1 异丁烯压缩机系统的安全运行.............................................15 5.2 异丁烯压缩机电气系统的安全运行.....................................15

5.2.1 异丁烯压缩机系统的防静电的安全对策措施.............16 5.2.2 供配电.............................................................................16 5.2.3 电气设备.........................................................................17 5.2.4 电气防火防爆.................................................................17 第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计.....................................19 6.1 异丁烯的理化性质及管道设计参数....................................19 6.2 管道及其附件的选材............................................................19 6.2.1 选材的要求说明.............................................................19 6.2.2 管道的选材.....................................................................20 6.2.3 适用范围.........................................................................21 6.2.4 支架的选材.....................................................................24 6.2.5 零配件的选材.................................................................25 6.2.6 法兰的垫片.....................................................................25 6.2.7 法兰.................................................................................26 6.2.8 孔板流量计.....................................................................26 6.2.9 波士顿压力表.................................................................28 6.2.10 双温度计.......................................................................29 6.3 管道排布的危险性分析........................................................29 6.3.1 异丁烯管道的预先危险性分析（PHA）.....................29 6.3.2 异丁烯管道的故障类型及影响分析（FMEA）..........30 6.4 管道排布的安全措施............................................................33 6.4.1 管道.................................................................................33

6.4.2 阀门.................................................................................34 6.4.3 管道支架.........................................................................35 第7章 异丁烯压缩机及管线的安全运行图说明.......................37 参考文献...........................................................................................38 总结...................................................................................................39

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第1章 压缩机的概况

压缩机是一种与现代工业和生活密切相关的通用机械设备，尤其是在矿山、冶金、机械、食品、制药、石油、化工等的各个领域都发挥重要作用。 在石油、化工生产过程中大量使用输送的设备中，主要分为输送液体和输送气体的机械设备。输送液体的主要机械设备是泵类设备，输送气体的主要设备是压缩机。石油气和天然气的储运离不开管道、储罐以及压缩机。管道是输送工具，储罐是储存设备，而压缩机是连接管道和储罐的输送动力装置。这是石油、化工等领域生产过程本身特点决定的。在石油、化工生产中，许多的原料、半成品和成品，均以气态状态存在，工艺过程中需要某种机械设备给予一定的外加能量，使其从一处送到另一处，或从低压变为高压。压缩机就是一种从动的流体机械，用来增加气体的能量、克服流动阻力，达到沿管路输送气体和增加气体压力的目的。

1.1 压缩机的分类和特点

1.1.1 压缩机的分类

压缩机种类很多，按工作原理可以分为3大类：容积型、动力（速度）型、热力型压缩机。 (1)容积型压缩机

在压缩机中，压力的提高是依靠活塞在气缸内作往复运动，并将气体的体积压缩，最终实现气体输送的气体输送设备（机器）称为容积型压缩机。 容积型压缩机按结构形式的不同分类主要有两种类型：往复式压缩机；回旋式（旋转式）压缩机。

①往复式压缩机包括活塞式压缩机、隔膜式压缩机。

②回旋式（旋转式）压缩机包括单螺杆式压缩机、双螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、液环式压缩机（液体活塞）、滑片式压缩机、涡旋式压缩机等 (2)动力型（速度型或透平型）压缩机

动力型压缩机是靠高速旋转叶轮的作用，提高气体的压力和速度，随后在固定元件中，使一部分速度能进一步转化为气体的压力能的一种气体输送设备。 动力型压缩机主要有4种类型：离心式压缩机、轴流式压缩机、混流式压缩机、旋涡式压缩机。

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第1章 压缩机的概况

(3)热力型压缩机

热力型压缩机是利用高速气体或蒸气的喷射并携带着向内流动的气体，然后在热力型压缩机的扩压器中，把混合物的速度能转化为气体的压力能的一种气体输送设备。

热力型压缩机主要有一种类型：喷射型压缩机，也可以称为喷射器或喷射泵。 其组成可以分为三个部分。 1.1.2 压缩机的组成

基本部分：包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头组成，其作用是传递动力。连接基础和气缸部分。

气缸部分：包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气量调节装置等部分，其作用是形成压缩容积和组织气体泄漏。

辅助部分：包括冷凝器、缓冲器、液体分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转。 1.1.3 压缩机的特点 (1)容积型压缩机特点

容积式压缩机，其气体压力的提高是由于压缩机中气体的容积被缩小，和气体彼此接近和单位体积内气体的密度增加的结果。此类压缩机，以往复式压缩机中的活塞式压缩机为典型代表。旋转式（回旋式）压缩机中以螺杆式压缩机为典型代表。

①往复式压缩机特点

往复活塞式压缩机作为重要的能量转换机器是石油、天然气、化工、矿山及其他工业部门中必不可少的关键设备。往复式压缩机结构与往复泵类似，是依靠活塞在气缸内做往复运动来吸入和压缩气缸内的气体。往复活塞式压缩机与其他类型压缩机相比，具有以下特点： a.适应压力范围广

排气压力波动时排气量比较稳定，因此可工作在低压、中压、高压到超高压范围内。

b.热效率较高

由于工作原理的不同，活塞式压缩机比离心式压缩机效率高、单位耗电量少。 c.适应性强

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即排气范围较广，且不受压力高低的影响，能适应较广阔的压力范围。此外，气体的密度对压缩机性能的影响不如速度型那么显著，所以同一规格的压缩机，其用于压缩不同介质时较易改造。

d.对制造压缩机的金属材料要求不苛刻 多用普通钢铁材料，加工较容易，造价低廉。

e.活塞式压缩机技术较成熟，装置系统较简单，生产使用上积累了大量经验。 f.气体的重度和特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同气体。

g.驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速，可维修性强。 但是，这种压缩机也有其缺点：

a.转速不高，机器尺寸和质量较大，需要较大的空间和基础。

b.排气不连续，造成气流脉动，严重时往往因气流脉动共振，造成机件等的损坏。

c.运作时有较大的振动。

d.结构复杂，易损件多，维修工作量较大。

e.大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。 ②旋转式（回旋式）螺杆压缩机特点

旋转式（回旋式）压缩机是依靠容积做回转运动变化来实现气体吸入和排出，而容积的变化又是借压缩机的一个或几个转子在气缸里作回转运动来完成的。此类压缩机以螺杆式压缩机为典型代表。

旋转式压缩机是借设置在密闭室内的特殊旋转体来压缩气体的容积式压缩机。螺杆式压缩机是在两个高速回转，并按一定传动比，相互啮合的凹、凸螺旋形转子的螺旋槽中压送气体的；它是一种大容量压缩机。

螺杆式压缩机具有强制输气的特点，其排气量几乎不受排气压力的影响，不同与动力型压缩机，其压缩比与转速、气体密度无关系。螺杆式压缩机在宽广的工况范围内，仍能保持较高的效率，没有动力型压缩机在小排气量时出现喘振现象。螺杆式压缩机运转可靠，使用寿命长，易于实现远距离控制；此外，由于没有往复运动零部件，不存在不平衡惯性力，所以螺杆式压缩机基础小，可实现无基础运转或在室外移动施工中使用。

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第1章 压缩机的概况

螺杆式压缩机的缺点如下：

a.螺杆式压缩机在运作过程中会产生很强的噪声。 b.加工精度要求较高，必须在专用设备上加工。

c.由于螺杆式压缩机是依靠间隙密封气体，以及转子刚度等方面的限制，螺杆式压缩机只适用于中、低压范围。

d.流量调节困难。 (2)动力型压缩机特点

动力型压缩机，它利用高速旋转的工作轮将其机械能传递给气体，从而是气体的压力得以提高。此类压缩机以离心式压缩机为典型代表，此外，还要轴流式压缩机等。

①动力型离心式压缩机特点

离心式压缩机是依靠机壳内的叶轮旋转所产生的离心力作用给气体以压力和速度。此种压缩机的机壳内设有的环形通道和导向叶片构成的扩压器，用以降低叶轮出口气体的速度、提高气体的压力，但此时气体需冷却。

离心式压缩机的特点：

a.压力和气量介于往复式压缩机和轴流式压缩机之间。 b.因压缩气体无脉动，不需设储气罐

c.可以通过改变气体通道阻力的方式很容易地控制气量。 d.效率较高，仅次于轴流式压缩机。 ②动力型轴流式压缩机特点

轴流式压缩机由旋转叶片和固定在机壳内的导向叶片所组成，气体在叶片上的流动如同螺旋桨上的气流一样为轴流。

轴流式压缩机的特点： a.适用于大流量的场合。 b.压力变化时，流量变化较小。

c.转速低，适用于一般汽轮机、燃气轮机直接驱动。 d.结构简单，运行维修方便。e.工艺要求高，叶片形式复杂。

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第2章 异丁烯压缩机的选型

2.1 设计参数

操作温度25℃；流量（进口气量）200m3/h；操作压力5.065×10Pa；压缩（输送）介质为异丁烯。

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2.2 异丁烯压缩机的设计选择要求

2.2.1 异丁烯对压缩机的要求

由于异丁烯本身易燃易爆、有低毒等特性，决定其：

(1)压缩机要求不能发生泄漏，严格控制和防止压缩气体漏出机外或机外空气进入气缸内。

(2)压缩机应有防止产生或消除静电的措施。

(3)压缩机的驱动机及有关电器，应根据异丁烯的燃烧爆炸危险程度和环境要求，选用相应等级的防爆或隔爆措施等。

2.2.2 异丁烯对压缩机的选择应满足设计参数的要求。即异丁烯对压缩机的进气量、进、排气压力和温度应在设计范围内，异丁烯对压缩机的适用性和可靠性，异丁烯对压缩机的安全、自锁性能，以及异丁烯压缩机的效率、设计成本、运行成本等。

2.3 异丁烯压缩机的选择

(1)根据进口流量200m3/h换算为3.33m3/min、进口压力（操作压力）为5.065×10Pa可以确定选用往复式中的小型活塞式压缩机。其适用于小流量、高压力的场合。活塞式压缩机由于转速低，宜采用电动机驱动，驱动机的转速应与压缩机的转速相匹配，这样可减少机械损失，并使结构简化。

活塞式压缩机的工作过程：活塞在气缸内做往复式运动，引起工作室容积的扩大和缩小，当容积扩大时气缸内压强降低，进口管气体即进入气缸，当工作室容积扩大至最大时即到达终点，吸气完成；活塞返回时容积缩小，气缸内压强上升，至气体压缩达到出口压力并能克服弹簧的阻力后完成了压缩过程；气缸内压力稍高于出口压力时，出口阀门打开开始排气过程，直到活塞行至终点即完成了一个循环。

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第2章 异丁烯压缩机的选型

(2)根据《压缩机设计手册》和设计标准查询，对于小型压缩机一般选择立式或角度式。

V型结构是相邻两列的气缸中心线夹角可以做成90°、75°、60°等，其惯性力平衡较好，V型结构能充分利用空间，气缸彼此错开一定的角度，有利于气阀的安装与布置，结构紧凑、散热好且工作平稳。综合考虑选择角度式V型。 通过查《常用气体的主要物理性质表》可得，异丁烯是对压缩终了温度有限制的气体，查得异丁烯的温度限制范围是<120℃，根据此温度查所限温度与级数图可得，选择单级压缩机其效率较高，可靠性高。

(3)根据异丁烯易燃易爆、有低毒等特性，由《压缩机设计手册》查得，必须选用有十字头的运动结构，而在此结构下，压缩机大多数都是使用水冷。 (4)压缩机的驱动包括驱动机和传动装置，根据异丁烯压缩机的使用拟采用电动机驱动，这是综合考虑各部分使用的动力装置，压缩机的功率和转速、工作条件来选定的形式。

异丁烯压缩机的驱动机选择应满足压缩机本身转速的要求，即压缩机与驱动机要有相同或相近的转速，以减少机械损坏。

(5)由于异丁烯易燃易爆、有低毒等特性，根据《石油化工企业设计防火规范》要求，异丁烯压缩机的驱动机不得使用皮带传动，并具有相应的安全防爆或防火等级，有相应的防护类型。

异丁烯在空气中的爆炸下限为1.8%(<10%)，因此判断异丁烯的可燃气体火灾危险性为甲类，异丁烯是具有易燃易爆特性的危险气体，在异丁烯压缩机运行过程中内部充满了异丁烯气体，所以为防止火花、电弧和危险温度点燃爆炸性混合物，设备的防爆类型为隔爆型（标志d）。异丁烯压缩机的驱动机选择隔爆型使其具有隔爆外壳，隔爆型是根据最大不传爆间隙设计的。这样即使内部有爆炸危险性混合物进入并引起爆炸，也不致引起外部爆炸性混合物的爆炸。根据异丁烯的MESC（最大实验安全间隙）在0.9~1.14之间，确定为第Ⅱ类，A级。根据异丁烯的引燃温度465℃＞450℃属于T1。综上所述：异丁烯压缩机防爆类型为 dⅡAT1。

在异丁烯压缩机运行过程中要尽可能防止小的固体和灰尘进入压缩机，所以在第一种防护中采用第5级防护等级，由于异丁烯压缩机站宜采取露天或敞开式

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布置，所以在第二种防护中采用第4级防护等级，以防止下雨天的雨水溅到压缩机里，以此来确保压缩机的正常运行。综上所述：异丁烯压缩机防护类型为IP54，即能防止灰尘进入达到影响正常运行的程度，能完全防止触及壳内带电或运动部分，并且任何方向的溅水对压缩机无有害影响。

(6)为确保生产正常进行，便于维修和更换，异丁烯压缩机应采用一开一备机组。压缩机组可在某一台压缩机故障检修时切换启动备机，而不至于严重影响装置的生产。

根据《石油化工企业设计防火规范》查得，两台压缩机之间的防火间距不应小于9m，并安放在压缩机站厂房内。

综合以上条件和选择，根据《容积式压缩机型号编制方法 JB/T 2589－1999》 和《压缩机型号产品目录》，选择了如下的异丁烯压缩机型号VW—4/(0.6~2.4)，即V型无润滑，流量为4m3/min，进气口压力为0.6MPa，出气口压力为2.4MPa的单级双缸异丁烯压缩机。并采用一开一备2台异丁烯压缩机构成机组，防止因压缩机组停运而导致事故。 (7)压缩比及出口温度的计算 压缩比：??出口温度：

k?1k1.106-11.106出口压力2.4??4 (2-1)

入口压力0.6(2-2)

T?Ts??上式中：

?（25?273）?4?67℃

T--出口处温度 Ts--入口处温度

?--压缩比

K--绝热指数

通过查《常用气体的主要物理性质表》可得，异丁烯绝热指数为1.106，带入公式(2-2)计算得到出口处的温度为67℃。由于异丁烯是对压缩终了温度有限制的气体，查的异丁烯的温度限制范围是<120℃，其目的为防止发生爆炸。比较可得，出口处的温度在温度限制范围内，是安全的。此外，出口处温度低于活塞式

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第2章 异丁烯压缩机的选型

压缩机的通常限制温度176℃，因此，此种异丁烯压缩机符合安全要求。

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第3章 异丁烯压缩机的危险性分析

3.1 异丁烯压缩机的预先危险性分析（PHA）

(1)异丁烯易燃易爆有低毒性，由于压缩机发生泄漏、操作失误、防护不当，易造成爆炸危险和造成人体中毒。

(2)输送异丁烯的压缩机在运作或开停车的过程中极易发生爆炸事故。 (3)异丁烯压缩机的驱动机周围环境可能产生电火花或出现液体进入压缩机，造成驱动机停运，以至于整个压缩机和生产系统停运。

(4)运行过程中异丁烯压缩机可能会产生高温高压，存在爆炸危险性。 (5)异丁烯压缩机在运转过程中会产生很强的噪声。异丁烯压缩机的工业噪声级常可达到92~110dB，大大超过国家的噪声级标准（80dB），对操作者有较大伤害。

通过对异丁烯压缩机进行预先危险性分析可知：异丁烯具有易燃易爆、有毒等特性，异丁烯压缩机中存在爆炸和着火、中毒窒息、触电、机械伤害、噪声、高温与中暑等危险、有害因素。

主要的危险是爆炸和着火，其危险等级为Ⅳ级（破坏性的）；其次是中毒窒息、触电，其危险等级为Ⅲ级（危险的）；再次是噪声、机械伤害、高温与中暑、腐蚀等，其危险等级为Ⅱ级（临界的）。

3.2 异丁烯压缩机的故障类型及影响分析（FMEA）

3.2.1 压缩机脉动现象

气流在管路中流动如没有压力和速度的波动，则气流对管路只有静力作用而无动力作用，也就不会引起振动，由于活塞式压缩机，吸、排气过程是间歇性的，使气流的压力和速度呈周期性的变化，导致管内气体呈脉动状态，致使管内气体参数不仅随位置变化，而且随时间作周期性变化，如压力、速度、密度等，这就产生气流脉动。

3.2.2 压缩机的气柱共振现象

管路系统内所容纳的气体称为气柱。气体向任何振动物体一样，它具有一定的质量，可以压缩、膨胀，具有一定弹性，所以气柱本身就像一个弹簧那样，在一定激发力作用下会发生振动。压缩机装在管路的始端，活塞运动时周期性的向

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第3章 异丁烯压缩机的危险性分析

管路吸气排气，对管路中的气柱产生激发力，引起气柱振动。当往复压缩机的激发频率与某阶段的气柱固有频率相重合时，则气柱系统将呈现出最大的振动响应，形成强烈的气流压力脉动，这种现象称为气柱共振。

表3-1 故障类型分析表

组成元素 气缸 故障类型 过热 故障原因 ①冷却水供给不足；②吸入温度过高；③排气阀内气体泄漏；④运动机构中的活塞杆弯曲，使活塞在气缸中不垂直度超过规定而引起活塞与气缸贴面倾斜，摩擦加剧产生高温。 故障影响 校正措施 ①足量供给冷却水；②检查吸、排气阀 故障 振动 ①安装和检修时气缸余 隙容积过小；②气缸盖与 活塞的前后死点间隙过 小，产生直接碰撞；③安 装时由于曲轴与气缸轴 线不垂直，连杆、十字头、 活塞与气缸中心线不重 合，误差超过允许值；④ 气缸中掉入金属碎片和 其他杂质，将在气缸内产 生异常响声；⑤由于压缩①使相关部件发生②长时间过热机长期运行，气缸和活故障；塞、活塞环磨损严重，因会降低电机绝缘性缩短电而相对间隙增大，气缸和能和可靠性，③严重损坏活塞环之间产生松动和机寿命；缸体和活塞；③产生响声。 ①气缸与底座调整不良，很大的噪声 连接螺栓松动；②气缸与活塞环磨损或间隙过大；③气缸余隙太小活塞在往复运动中碰撞阀座，发出沉闷的金属撞击声和振动；④活塞和阀座上的螺栓和螺母因松动落入气缸，发生敲击振动；⑤压缩机在运行中曾中断供水，阀门、缸壁、活塞温度迅速上升，在高温下①调整好气缸余隙容积；②调整活塞行程，增加活塞与死点间隙；③安装时注意曲轴与气缸轴线垂直，连杆、十字头、活塞与气缸中心线的误差在允许范围内；④定期清理气缸内的杂质；⑤定期更换活塞环。 ①调整好气缸与底座；②更换活塞环或调整气缸与活塞环之间的间隙；③调整气缸余隙，使之不致过小；④定期检查活塞和阀座上的螺栓和螺母是否松动并及时拧紧；⑤维持稳定的供水，即使10

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突然通入冷却水冷却气缸，使缸壁骤然冷却而抱住活塞，产生很大振动，甚至严重损坏缸体和活塞。 冷却器 效率低 ①冷却水进水温度高；②冷却器传热效果差；③冷却器中间隔板破裂；④冷却水量减小。 冷却效果不好 中断供水，也要等气缸冷却后再通入冷却水。 ①降低冷却水进水温度；②清理传热表面的水垢，增大传热面积；③更换冷却器中间隔板；④维持稳定的冷却水量。 ①调整轴颈与轴瓦之间的接触；②调整轴承径向、轴向间隙；③调整主轴与电动机轴之间联轴器。 ①使用耐高温材料； ②定期更换活塞环。 ①更换弹簧力大的弹簧；②使弹簧端面与轴线垂直；③更换阀座、阀片。 ①使表面粗糙度达到规定要求，阀座密封面要平；②保护好密封面不要被碰伤；③更换阀片；④间隙通道保证通畅，不要被异物卡住。 轴承 过热 ①轴颈与轴瓦接触不良； ②轴承径向、轴向间隙过发动机无法正常工小；③曲轴发生弯曲或扭作 曲；④主轴与电动机轴之间联轴器不对中量太大 活塞环 故障 ① 活塞环材料缺陷； ②长期在高温下工作。 ①活塞环断裂；②活塞环胀死，失去弹性，不能自由膨胀；③活塞环过度磨损，间隙增大。 ①吸气阀温度升高，阀盖发热；②对应排气阀温度升高；③压缩机排气量下降；④进气温度升高。 ①排气阀温度升高，阀片发热； ②排气压力下降； ③压缩机排气量下降。 吸气阀 泄漏 ① 弹簧力过小； ②弹簧端面与轴线不垂直； ③阀座、阀片严重磨损。 ①阀座密封面不平，表面粗糙度达不到要求； ②密封面被碰伤； ③阀片变形破裂； ④间隙通道有异物卡住。 排气阀 泄漏 3.3 异丁烯压缩机及其管线和环境的作业危险性分析（LEC）

根据格雷厄姆——金尼法采用的评价程序和原则，异丁烯压缩机的特点，按照作业条件危险性评价方法、步骤进行取值，计算并评定危险等级 。

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第3章 异丁烯压缩机的危险性分析

危险性 = L E C

式中 L --事故或危险事件发生的可能性分数值； E --暴露于危险环境中的时间长短的分数值； C --事故或危险事件后果的分数值。

表3-2 作业条件危险性分析

序作业名称 号 1 异丁烯输送管线巡检作业 2 异丁烯输送管线安装、维修作业 异丁烯储罐、压缩机站及输送管3 线异常情况处理作业 4 电工作业 5 异丁烯卸料作业 L 1 3 3 1 1 E 3 1 1 3 3 C 3 7 15 15 7 D=L×E×C 9 21 45 45 21 危险等级 稍有危险 比较危险 比较危险 比较危险 比较危险

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第4章 异丁烯压缩机的安全措施

4.1 异丁烯压缩机的安全措施

4.1.1 由于异丁烯易燃易爆、有低毒性，必须保证不能发生泄漏，要求异丁烯压缩机采取相应措施：

(1)异丁烯压缩机采用碳钢制造，主轴采用35CrMo钢锻造；

(2)在压缩机内部采用迷宫型密封，在压缩机出入口出加装机械密封装置，如加装机械密封的O型圈；

(3)由于异丁烯气体不允许与空气混合，因此在系统正常运行后先用氮气置换空气，要求压缩机系统内的气体含氧量小于规定值；

(4)异丁烯压缩机气缸进出口都要求设有缓冲罐，位置都紧靠气缸进出口。可以有效减少异丁烯压缩机压缩气体的脉冲，减少机组的振动与阻力损失。 4.1.2 机组运行中，尽量避免带负荷紧急停机，只有发生运行规程规定的情况才能紧急停机，采用一开一备压缩机机组可以有效避免这类情况的发生。 4.1.3 气体在压缩过程中产生的热量靠冷却器和气缸夹中的冷却水带走。必须保证冷却器和水夹套的水畅通不得有堵塞现象。冷却器和水夹套必须定期清洗，冷却水温度不应超过40℃。如果压缩机运转时，冷却水突然中断，应立即关闭冷却水入口阀，而后停机令其自然冷却。 4.1.4 防噪音

当实际运行中出现噪声危害时，应采取隔离噪声源、设置消声器、减振、设备设置隔声罩等措施减轻噪声危害，噪声源高于85dB(A)时，应使用耳塞或耳罩，安排适当工间休息；并对于长期在各类压缩机等设备周围工作的人员应定期进行听力检查；长期接触有毒有害物质的作业人员必须进行就业前的体检和定期的健康检查，开展安全员“健康监护”。

4.1.5 防止异丁烯压缩机发生振动的措施 (1)防止产生气柱共振

对一台异丁烯活塞式压缩机来说，激发频率是一定的。因此防止管道气柱共振，就只能调节气柱固有频率，使之避开激发频率，以免产生气柱共振。具体的就是：在设计阶段合理选择管长；在实施阶段合理布置管道排布。 (2)防止产生激振力

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第4章 异丁烯压缩机的安全措施

应采取措施，降低压力不均匀度；设缓冲器，缓冲器是一种稳定流体压力或流量用的小容器，它起到平稳压力或流量的作用，使压力不均匀度减少、流量平稳，从而达到减振目的。

(3)防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等； (4)防止管网堵塞使管网特性改变；

(5)要坚持在开、停车过程中，升、降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速；

(6)在进口处加装过滤器，去除其中杂质，并定期清理；

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第5章 异丁烯压缩机系统的安全运行

5.1 异丁烯压缩机系统的安全运行

(1)异丁烯压缩机为机械运行装置，通常要有备用。一般为一开一备，并安装在压缩机机房内，压缩机机房设计应符合相关规定。

(2)往复式压缩机的间歇吸入和排出，会使气体产生压力脉动。因此，应在压缩机进口和出口处设置缓冲罐，且其位置越接近压缩机的管口越好。

(3)为防止凝液进入异丁烯压缩机气缸，必须在各段吸入口前段设置吸入罐或凝液分离罐，以除去凝液。当凝液为易燃或有害物质时，应把凝液排往闭式系统集中处理。压缩机的凝液分离罐应尽量靠近压缩机吸入口布置。管道应坡向分离罐，以免凝液进入压缩机气缸。

(4)异丁烯压缩机停车时不允许有凝液回流。当异丁烯压缩机出口管内的气体接近饱和状态时，出口管道上要设置凝液分离罐，同时安装一个止逆阀。 (5)异丁烯压缩机的管线应进行防静电保护。

(6)异丁烯压缩机入口和出口管道上的切断阀之间应设过滤器，防止有杂质进入异丁烯压缩机。

(7)异丁烯压缩机有大量的辅助管道，如冷却水、气体平衡和放空管道等，冷却水管线应先接往后冷器。

(8)异丁烯压缩机要设置联锁停车系统，一旦发生故障，保证进口阀打开、出口阀关闭，保证最小流量管道全开，淬冷管道全关，以确保机组的安全。 (9)异丁烯压缩机的出口都应设置安全阀。安全阀的排放量一般应为机组的最大设计排量。安全阀均设计在出口切断阀的管道上。

(10)应设置异丁烯压缩机的开车管道，同时还应设置压缩机的停车排空和排放系统。

(11)异丁烯压缩机设置自控方案

即在出口流量控制器操纵两个控制阀，吸入阀只能关至一定开度，若更需小流量，则打开旁路调节阀，这样可以避免直接调节进口流量而导致入口端负压严重的缺陷。

5.2 异丁烯压缩机电气系统的安全运行

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第5章 异丁烯压缩机系统的安全运行

5.2.1 异丁烯压缩机系统的防静电的安全对策措施

(1)异丁烯的所有管道设备等金属设施，均应设有可靠的接地，法兰间加跨接，其接地电阻不应大于l0Ω。如果已具有防雷接地措施的，可不必另作静电接地连接。但对设备其金属体应与静电接地干线相连接。

(2)压缩机站厂房内的管道，应通过异丁烯压缩机金属外壳的连接进行静电接地，要尽量减少管道的弯曲和变形。管网在进出不同爆炸危险场所的边界，管道分岔口处，应进行接地，长距离无分支管道，应每隔80~100ｍ接地一次。异丁烯压缩机在运行过程中要确保其不带电，在带电情况下工作会出现危险，运输异丁烯的管道每隔一段距离就要静电接地，所以应该用Ⅰ类设备，设备的防触电保护不仅依靠基本绝缘，还包括一种附加的安全措施，即将能触及的可导电部分与设施固定布线中的保护接地线相连接。

①用作静电接地的材料或零件，安装前不得涂漆。导电接触面必须除锈并紧密连接。

②有防爆要求的操作场所的地面，要采用不发生火花的防爆地面铺设，地面上不应铺橡胶板。使其既能不产生碰撞火花，又能将人体上的静电荷导入地下。 ③要控制危险物料的流速，以减少静电荷的产生量。

④进入工作场所的人员，应穿戴防静电安全鞋、防静电工作服和防静电手套。禁止穿戴化纤服装和带钉鞋。在装置入口处建议设置人体静电消除设施。 5.2.2 供配电

(1)异丁烯压缩机系统大部分用电负荷属于化工连续生产负荷，根据生产特点，其用电负荷为二级负荷。但对供电可靠性有特殊要求的重要设备，如：火灾报警系统、用电负荷等应属于一级负荷。

(2)供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。 (3)为了降低冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变(不包括电动机启动时允许的电压下降)时，宜采取以下措施： ①采用专线供电；

②与其他负荷共用配电线路时，降低配电线路阻抗；

③较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。

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南京工业大学本科生课程设计（论文）

(4)供配电设计中应正确选择电动机、变压器的容量，降低线路感抗，以提高自然功率因数措施。采用电力电容器作为无功补偿装置时，宜就地平衡补偿。 5.2.3 电气设备

(1)异丁烯压缩机系统的电气设备，如有高压同步电动机应装设相应的电气保护装置，包括定子绕组相间短路、单相接地、过负荷、低电压保护。

(2)380V低压电动机应装设过负荷保护装置。15KW以上大功率电机应考虑采用延时降压启动保护装置。

(3)对于异丁烯压缩机和其备用设备的驱动机，应装设低电压保护，保护装置应动作于跳闸，并应设置必要的电气联锁。

(4)电气设备保护的二次回路应采取抗干扰措施以保证动作正确，可采取下列措施：

①在电缆敷设时，首先应充分利用自然屏蔽物的屏蔽作用； ②采用屏蔽电缆、屏蔽层宜在两端接地； ③强电和弱电回路不宜用同一根电缆； ④保护用电缆与电力电缆不应同层敷设；

⑤保护用电缆敷设路径，宜避开高压母线及高频暂态电流的入地点。 (5)高低压电缆、控制电缆等在敷设中应尽量避免易燃易爆危险区。 5.2.4 电气防火防爆

(1)为防止爆炸性气体混合物形成或缩短爆炸性气体混合物的滞留时间应采取：

①异丁烯压缩机站宜采取露天或敞开式布置； ②在爆炸危险环境内设置正压室；

③对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体或蒸汽浓度接近爆炸下限值的25％时，应能可靠地发出信号或切断电源。 (2)在危险区域内应采取消除或控制电气设备线路产生火花、电弧或高温的措施。

(3)在异丁烯压缩机系统加装信号报警装置、DCS控制装置等设备的防爆结构的选型也应符合国家标准规定。

(4)异丁烯属于爆炸性气体，密度比空气重，其电气线路设计应在较高处敷设

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第5章 异丁烯压缩机系统的安全运行

或直接埋地；架空敷设宜用电缆桥架，电缆沟敷设时沟内应充砂，并设排水措施。 (5)异丁烯压缩机的电气设备的外露可导电部分应可靠接地。其接地装置与防止直接雷击的独立避雷针的接地装置应分开设置，与装设在建筑物上防止直接雷击的避雷针的接地装置可以合并设置；与防雷电感应的接地装置也可合并设置，接地电阻值应取其中最低值。 (6)电气安全管理

在异丁烯压缩机维护检查时，严禁解除保护、联锁和信号装置；故障停电后未查清原因前禁止强行送电；严禁带电对接电线(明火对接)和使用能产生冲击火花的工具、器具。在清理异丁烯压缩机后，必须检测内部及环境的爆炸性混合物的浓度，并在开机前要用氮气置换可燃性气体，确定安全后方可送电。

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第六章 异丁烯压缩机管线的安全设计

6.1 异丁烯的理化性质及管道设计参数

(1)异丁烯的理化性质

表6-1 异丁烯主要物理、化学性质

项目 外观 分子式 分子量 熔点 沸点 密度 闪点 引燃温度 临界温度 燃烧热 蒸汽压 溶解性 稳定性 危险标记 主要用途 健康危害 毒性 腐蚀性 内容 无色气体 C4H8 56.11 -140.3℃ -6.9℃ 相对密度(水=1)0.67(-49℃)；相对密度(空气=1)2.0 -77℃ 465℃ 144.8℃ 2705.3kJ/mol 131.52kPa/0℃ 不溶于水，易溶于多数有机溶剂 稳定 4(易燃液体) 用于制合成橡胶和有机化学品 主要作用是窒息、弱麻醉和强刺激。 属低毒类、LC50620000mg/m3，4小时(大鼠吸入) 无腐蚀性 (2)管道的设计参数

操作温度25℃；流量200m3/h；操作压力5.065×105 Pa；压缩（输送）介质为异丁烯。

6.2 管道及其附件的选材

6.2.1 选材的要求说明

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第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

化工用钢主要是铸铁、碳素钢、低温钢和不锈钢（包括马氏体不锈钢、炭素体不锈钢和奥氏体不锈钢）。

选择管子材质时，材料必须满足以下要求：耐化学介质的腐蚀能力；具有一定的机械强度，在相应的工作温度和应力下能防止变形、脆裂和泄漏；具有所需的良好的冷热加工、成形、焊接、热处理等工艺性能；市场供应方便、价格合理；储存、制造和使用过程中不会造成环境污染和人体健康危害。

材料的选用顺序：碳素钢—低合金钢—耐热抗氧钢—低温钢—奥氏体不锈钢一双相不锈钢—铝和铝合金—铁素体不锈钢—马氏体不锈钢—钛和钛合钢—镍合金—铜和铜合钢。

影响选材的主要因素有以下方面：

1、介质，包括介质性能、硫化物应力腐蚀裂纹（SSC）、临氢使用、应力腐蚀裂纹（SCC）； 2、温度；

3、流体流速； 4、材料的相容性； 5、制造加工的工艺性； 6、成本、规格品种配套和质量。 6.2.2 管道的选材 (1)管道的级别

根据《压力容器压力管道设计许可规则》（TSG R1001-2008）将GC，GD类管道进行具体分析，GC1：输送GBZ230中毒性程度为极度危害的介质，高度危害气体介质和工作温度高于标准沸点的高度危害介质的管道。输送GB50160和GB50016中火灾危险性为甲，乙类可燃气体或甲类可燃气体（包括液化烃），且设计压力P大于4.0Mpa的管道。根据异丁烯的性质，可将异丁烯输送管道分为GC1级。

(2)管道的材料确定。

管径应根据流体的流量性质流速及管道允许的压力损失等确定。异丁烯压缩机设计压力3Mpa，流速15m/s，体积流量200m3/h，公称压力为2Mpa。根据GB/T8163-1999 材料10、20、Q295、Q345适用于设计温度<350℃，设计压力＜

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10MPa的油品、油气和公用介质的输送。这里选用Q345。 (3)钢管的焊接方式 无缝钢管和焊接钢管的选择

①两种钢管的用途不同：无缝钢管：GB/T8162-1999（结构用无缝钢管）。主要用于一般结构和机械结构。焊接钢管：主要用于中低压的流体材料的输送，严禁用于结构件。

②材料不一样：无缝钢管是优质碳素钢一般是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、：5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2等合结钢热轧或冷轧制成的。焊管是普通碳素钢是指用钢板卷成管，然后焊接成型。材质多为Q195、Q215、Q235的普通碳钢，市面上常见的焊管有两种，直缝焊管、螺旋焊管。 (4)工艺不同

无缝钢管一般是将熔融状态的钢水通过环形狭缝积压出来后再经拉伸等处理工艺成型，没有焊缝。承压能力大,力学性能好和物理性能高，所以经常被用于结构件，机械构件和高压流体输送设备上使用。

焊管采用的坯料是钢板或带钢，通过将平板材经折弯后焊接起来的，可以在上面发现一条焊缝。因其焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊（电阻焊）管和自动电弧焊管。焊管主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其他用途管，不能用于结构件。 (5)物理性能不同

抗拉强度差别很大，无缝钢管抗拉强度是410Mpa，焊管是195-235Mpa。无缝钢管承压能力和力学性能较焊管区别很大。

焊管的焊缝部位是其薄弱环节。焊丝和焊接母体是两种材料，焊缝质量也是影响其整体性能的主要因素。在北方生活过的人一般都有过自来水管或暖气管在冬天被冻爆，爆的地方一般都是焊缝处。

由于异丁烯属于低碳分子油，并且符合焊接钢管的设计压力，所以选用焊接钢管.

6.2.3 适用范围

适用于实际压力p在以下工作范围的管道:

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第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

○1压力管道：0MPa≤p（表压）≤35MPa范围的管道。 ○2真空管道：p（表压）<0MPa的管道。

○3适用于输送包括流态化固体在内的所有流体管道。 (1)管道设计压力的确定原则

○1管道设计压力不得低于最大工作压力。

○2装有安全泄放装置的管道，其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力（或爆破压力）。

○3所有与设备相连的管道，其设计压力应不小于所连接设备的设计压力。 ○4输送制冷剂、液化气类等低沸点介质的管道，按阀被关闭或介质不流动时的介质可能达到的最大饱和蒸汽压力作为设计压力。

○5管道或管道组成件与超压泄放装置之间的通路可能被堵塞或者隔段时，设计压力按不低于可能产生的最大工作压力来确定。

○6工程设计规定需要计算管壁厚度的管道，其“管壁厚度数据表”中所列的计算压力即为该管道的设计压力，与计算压力相对应的计算温度即为该管道的设计温度。

(2)管道设计压力的选取

①设有安全阀的压力管道：p≥安全阀开启压力

②与未设有安全阀的设备相连的压力管道：p≥设备设计压力 ③离心泵出口管道：p≥泵的关闭压力

④往复泵出口管道：p≥泵出口安全阀开启压力

⑤压缩机排出管道：p≥安全阀开启压力+压缩机出口至安全阀沿程最大正常流量下的压力降

⑥真空管道：p等于全真空

⑦凡不属于上述范围的管道：p≥工作压力变动中的最大值

由于管道的设计压力是安全法开启压力和压缩机出口至安全阀沿程最大正常流量下的压力降，所以管道的设计压力P≥3MPa，PN=2MPa (3)管道的设计温度

管道设计温度T系指管道在正常工作过程中，相应设计压力下可能达到的管材温度。工艺系统专业人员根据化工工艺提供的正常工作中各种工况的具体温

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度，按“最高苛刻下的温度压力组合”来选取管道设计温度。有工艺系统专业提出的管道设计温度可参见以下原则确定:

①以传热计算或实测得出的正常工作中。介质的最高工作温度下的管壁壁温作为设计温度。

②在不便于传热计算或实测管壁壁温的情况下，以正常工作中介质的最高（或最低）工作温度为管道设计温度。 1.金属管道

a.介质温度小于380C的不保温管道，T=介质最高温度。 b.介质温度不小于380C的管道，T=95%介质最高温度。 c.外部保温管道，T=介质最高温度。

d.内保温管道(用绝热材料籿里），T=传热计算管壁温度或实验室实测的管壁温度。

e.介质不大于00C，T=介质最低温度。 2.非金属管道及非金属籿里的金属管道

a.无环境温度影响的管道，T=介质最高温度。

b.安装在环境温度高于介质最高温度的环境中的管道，T=环境温度。 ③已化工工艺专业提出的正常工作过程中，介质正常工作温度加（或减）一定余量作为设计温度，可按下式确定设计温度。

1.介质正常工作温度为0~3000C时，T≥介质正常工作温度+30℃。 2.介质正常工作温度为大于3000C时，T≥介质正常工作温度+15℃。 ④当流体介质温度接近所选材料允许使用温度界限时，应结合具体情况慎重选取设计温度，以免增加投资或降低安全性。如上述（3)计算结果会引起跟换高一当的材料时，允许按工程设计要求，将15℃附加量减小，但工作必须有措施，使运行中不至于超温。

⑤当工作压力和对应工作温度有各种不同工况或周期性变动时，工艺系统设计人员应将化工工艺专业中提出的各种数据列出，并向管道材料专业加以说明。 ⑥ 表6-2 设备设计温度的选取表

介质温度T/℃ 设计温度 Ⅰ Ⅱ 23

第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

T<-20 介质最低工作温度 介质正常工作温度减0~10℃ -20≤T<15 介质最低工作温度 介质正常工作温度减5~10℃ T≥15 介质最高工作温度 介质正常工作温度加15~30℃ T=介质的最高温度=25oC (4)管径的选择

内径d=18.81V0.5u-0.5可得内径d为68.9mm根据《最新公称压力（MPa)管道壁厚对照表》可得壁厚为4mm。因此可选用89*4的Q345管材即D89*4 、Q345。 6.2.4 支架的选材

水平管道支吊架最大间距应满足强度和刚度条件强度条件是控制管道自重弯曲应力不应超过设计温度下材料许用应力的一半刚度条件是限制管道自重产生的弯曲挠度一般管道设计挠度不应超过15mm装置外管道的挠度允许适当放宽但不应超过38mm敷设无坡度的蒸汽管道其挠度不宜超过3mm。架空支架的高度一般为300mm。

往复式压缩机的吸入或排除管道的支架必须与压缩机基础和建筑物脱开，应设立独立的支架且支架的高度尽可低些，震动管道上的管道相邻支架间的距离不应相等，其差值取100-200mm，支架用防震支架，一般采用激震频率的1.5倍作为管道固有频率进行设计。某段或整个管系发生结构共振引起的，分析和调整管系固有频率成为控制管道振动的最直接方法，固有频率与管系的刚度有直接关系。

根据《管道支架制作安装标准》

图6-1 管道安装支架图

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表6-3 座地式支架材料适用表

支架型材 L40×40×5 L50×50×6 适用管道 <=DN25~DN50 DN60~DN150 支架底板 Б=8 110×110 Б=10 120×120 膨胀螺栓 M10×85 M12×100 根据表6-3，选用L50×50×6的支架型材

根据GB50316-2000《工业金属管道设计规范》支吊架所选的材料的技术性能应符合国家现行的技术标准。在建筑物，构筑物上的生根构建的材料，可选用Q235AF，在设备壁上，碳钢管道上的生根构件的材料，可选用Q235A。因此支架材料选择Q235钢。

通过对往复式压缩机进出口管道固有频率的计算，取得表1，2，3的数据，可得到支架间的最大间距。

第一个支架通常尽量靠近设备口，以减小设备口和支承点的相对膨胀位移，减小热胀的反力。若第一个承重架荷载过大，另设第二个承重架，但第二个承重架应采用弹簧架,支架的跨距不能超过最大跨距7.16m 6.2.5 零配件的选材

截止阀 J41W-16适用温度≤100℃公称直径25~150mm的水蒸汽油品灰铸铁 止回阀用升降式H41Y-25I 公称压力2.5MPa温度≤550℃铬钼钢 调节阀Q11F-40公称压力4.0MPa的水蒸汽油品灰铸铁 安全阀A47H-25温度≤350℃灰铸铁 6.2.6 法兰的垫片

(1)选用或订购垫片时应了解的数据 ①相配法兰的密封面型式和尺寸。 ②法兰及垫片公称通径。 ③法兰及垫片公称压力。 ④流体介质的温度。 ⑤流体介质的性质。

(2)选用垫片时还应考虑以下因素

①有良好的压缩及回弹性能，能适应温度和压力的波动。 ②有良好的可塑性，能与法兰密封面很好的贴合。

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第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

③对有应力腐蚀开裂倾向的某些金属（如奥氏体不锈耐酸钢）法兰，应保证垫片材料不含会引起各种腐蚀的超量杂质，如控制垫片氯离子含量以防对法兰腐蚀。

④不污染介质（指密封介质是饮用水、血浆、药品、食品、啤酒等）。 ⑤对密封高度毒性的化学品，要求垫片应具有更大的安全性；对于输送易燃液体的管道系统，要求垫片用于法兰上的最高使用压力和最高使用温度在限制范围内。

⑥低温时不易硬化，收缩量小，高温时不易软化，抗蠕变性能好。 ⑦加工性能好，安装及压紧方便。 ⑧不粘结法兰密封面，拆卸容易。

结论:使用垫片为石棉橡胶垫片（垫片厚度1.5mm,名称为石棉橡胶板，代号XB200）。 6.2.7 法兰

对焊法兰定义：对焊法兰是管件的一种，是指带颈的并有圆管过渡的并与管子对焊连接的法兰。

法兰根据《化工管道工程》矿业大学版，p135不同介质法兰选择表4-36： 由于异丁烯有毒且管道公称压力为2.0MPa和根据GB/ T9115.1 2000。法兰的形式：PN4.0、DN80凹凸面对焊钢制法兰（密封面代号：凹面FM、凸面M）。

管法兰用紧固件：螺栓8个，螺栓规格M16

6.2.8 孔板流量计（文丘里喷咀， LGL）

HAKK-LG孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器（或差压变送器、温度变送器及压力变送器）配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及引的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。节流装置又称为差压式流量计，是由一次检测件（节流件）和二次装置（差压变送器和流量显示仪）组成广泛应用于气体。蒸汽和液体的流量测量。具有结构简单，维修方便，性能稳定。 (1) 适用范围

①公称直径： 15 mm ≤DN≤1200mm ②公称压力：PN≤40MPa ③工作温度：-50℃≤t≤550℃

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④量程比：1:10， 1:15 ⑤精度：0．5级，1级

(2)由于DN=68．96mm，运行压力是2MPa选择限流孔板。

表 2-1 标准表

名称 型号 LGB LGB-Z LGB 取压方式 公称管径(mm) 400～2000 50～400 50～275 50～800 50～400 50～760 公称压力(MPa) 小于10 执行标准（结构） 角接（环室取压） 50～400 角接（钻孔取压） 环室（八槽） 环室（无法兰焊接式） 法兰取压 法兰取压 径距取压 GB2624 K07（兰化）小于1．6 DG 小于32 小于28．22 流量测量手册 流量测量手册DG0711～0718 标准孔板 LGB LGB-F LGB-F LGB-J LGP LGP-Z 小于2．5 GB2624 K06（兰化） 4．0～40 小于10 小于10 GB2624 K06（兰化）石化 GB2624 角接（环室取压） 50～400 400～角接（钻孔取压） 500 环室（八槽） 环室（高压透镜垫式） 环室（无法兰焊接式） 径距取压 角接取压 法兰取压 角接取压 特殊取压 特殊取压 50～300 15～150 175～350 50～630 50～260 50～200 65～500 50～1200 小于1000 GB2624 小于1．6 流量测量手册 小于32 小于32 小于17．36 小于16 小于10 小于6．4 小于2．5 GB2624 流量测量手册 小于2．5 小于0．6 27

标准喷咀 LGP LGP LGP 流量测量手册 DG 0702～0710 GB2624 长径喷咀 1/4圆孔板 文丘里喷咀 文丘里管 双文丘里管

LGC-J LGH LGH-F LGL LGW LGW-S 第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

小管径孔板 高压透镜垫 LGX LGX-F LGT LGQ 角接取压 法兰取压 角接取压 角接（环室取压） 角接（钻孔取压） 法兰取压 角接取压 角接取压 角接取压 特殊取压 12～40 12～40 50～150 100～400 400～1000 100～350 100～400 100～1000 10～300 25～1000 少于1000 小于6．4 K07（兰化） 小于6．4 企业标准 小于32 小于1．6 小于1．6 流量测量手册 小于6．4 小于6．4 小于6．4 小于6．4 企业标准 小于10 GB2624 圆缺孔板 LGQ-Z LGQ-F 双重孔板 偏心孔板 限流孔板 锥形入口孔板 机翼测风装置 LGS LGN LG-XL LGR LJY 小于0．6 企业标准 (3)注意事项

为了安装方便、维修和用差压计或测试压力表矫正零点，应该把孔板安装在能从地面、走道、平台或者移动平台等易于进行操作的地方（即使工艺管要绕弯铺设）。

结论：查表流量计为：文丘里喷咀， LGL。 6.2.9 波顿管压力表

(1)压力表应设置在易于读表的位置。

(2)在振动管道上安装压力表时应避免振动传至压力表使其受到损坏应采取适当措施。

(3)压力计尽可能在常温下测量（65摄氏度以下）。

(4)现场指示的压力计的安装高度宜为1．2—1．8m的位置，最好的高度是1．5m。

(5)接口不要靠近节流原件如节流阀等，压力调节器的取压接口应当布置在距

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离扰流元件如调节阀、手动阀，弯头等至少6—10倍的管径的地方。 6.2.10 双金属温度计

WSS系列双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。双金属温度计可以直接测量各种生产过程中的-80℃～+500℃范围内液体、蒸汽和气体介质温度。

(1)安装在直管上的温度计管道直径不小于DN50时，可垂直安装在管道上。 (2)在弯管上安装温度计时，管道直径不小于DN50，应逆介质流向安装。 (3)温度计也可倾斜45°水平安装，倾斜45°安装时，应与管内流体流动方向逆向接触。

(4)现场指示温度计的安装高度宜为1.2—1.5m，最好在1.5m。

(5)特点：坚固耐震保护管材为1Gr18Ni9Ti不锈钢和钼二钛，承压、防腐能力强。抽芯式温度计可不停机短时间维护或更换机芯。

6.3 管道排布的危险性分析

6.3.1 异丁烯管道的预先危险性分析（PHA）

通过对管线项目进行预先危险性分析可知：本建设项目中存在火灾爆炸、中毒窒息、触电、机械伤害、高空坠落、物理烫伤、化学灼伤、噪声、车辆伤害、冻伤、腐蚀等危险、有害因素。

主要的危险是火灾爆炸，其危险等级为Ⅳ级（灾难性级）；其次是中毒窒息、触电、物体打击、起重伤害，其危险等级为Ⅲ级（危险级）；再次是化学灼伤、物理烫伤、噪声、机械伤害、车辆伤害、冻伤、腐蚀等，其危险等级为Ⅱ级（临界级）。

表6-5 PHA分析

潜在事故 火灾、爆炸或(1)故障泄漏 ?管线、阀门、法兰等泄① 异丁烯与空气混合达到爆炸极限 ② 遇异丁烯跑损、人员的伤亡和中毒、对环触发事故 发生条件 事故后果 等级 Ⅳ级 （1）控制与消灭火源 ?严禁吸烟、携带火种、穿钉皮鞋进入管道区。 ?动火必须严格按动火手续办理动火证，并采取有效地措施。 29

措施 者中毒 露或者破裂。 ?阀门、管道、流量计、仪表等的连接处泄露。

第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

?阀门、管道、仪表等因质量不好（制造加工质量、材质、焊接等）或者安装不当造成的泄露。 ④撞击（如车辆撞击、物体掉落）或者人为的使管线等破裂。 ⑤自然灾害造成管线、阀门、仪表、法兰等破裂泄漏，如雷击、大风等。 （2）运行泄漏 ?超温、超压造成破裂 ?安全阀等安全附件失效、损坏或者操作不当。 ?垫片撕裂造成泄漏。 到明火。 ③ 存在点火源、静电火花、高温物体等。 境有污染、停产、造成严重的经济损失。 装 ?使用不发火的工具，严禁钢制的工具敲打、撞击、抛掷。 ④采取相应的防静电措施。 （2）严格控制设备的质量和安?管线、阀门、法兰等设备及其配套的仪表要选用质量较好的合格产品，并把握好质量关和安装关。 ?管道、法兰及其仪表等要按要求定期的检查检测、试压、保养和维修。 3 防止管道的跑、冒、滴、漏。 4 加强管理。 ?禁火区内更据“170号公约”和危险化学品安全管理条例张贴作业场所危险化学品安全标签。 ?杜绝“三违”，严格纪律。 ?坚持巡回检查、发现问题及时处理，如液位报警器、压力表、安全阀、消防及救护措施是否完好，管线截止阀是否有泄漏等。 ④加强教育、培训、考核工作。 ⑤防止车辆撞坏管道等设施。 （5）安全设施是否完善。 6.3.2 异丁烯管道的故障类型及影响分析（FMEA）

表6-6 FMEA表

子系统或者设备部件 故障类型 因 漏气 接口不严故障的原响 压力下降 二级 加强维修 故障的影故障等级 故障的对策措施 阀 全安30

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弹簧疲劳 错误开启 弹簧疲劳折断 不能安全泄压 由锈蚀污物等造成 压力迅速下降 超压时失去安全功能，系统压力迅速增高 止回阀 碎 ①阀瓣打某些脆性材料做成的阀瓣易被打碎 ②介质倒流 1密封面破坏2夹入杂质 截止放空阀 盘根渗漏 1. 盘根管内介质三级 ① 均匀拧紧压盖 2. 增加盘根 3. 均匀压平 4. 更换盘根 5. 修理或更换旋杆 介质倒流 三级 修复密封面和清洗杂质 阀门损坏失去作用 三级 采用阀瓣为韧性材料的止回阀 三级 停机检查更换 二级 停机修理 未压紧 2. 泄漏 盘根圈数不够 3. 盘根未压平 4. 盘根使用太久，失效 5. 阀门旋杆磨损或腐蚀 阀关不严，阀瓣和阀座密封面磨损刺坏 阀杆转动1. 密封管内介质三级 （1）卸开清洗或用气流冲净杂物 2. 更换或进行维修 面夹有污物 泄漏 2. 阀瓣或密封面磨损刺坏 阀杆与阀操作不灵二级 拆开清洗 ，校直清 31

第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

不灵活 杆螺母或弹子盘间有杂物 活 洗或更换阀杆 阀体与阀盖间法兰漏气 1. 法兰螺栓松或松紧不一 2. 法兰密封垫子已坏 3. 法兰间有污物 管内介质泄漏 三级 1. 紧固或调整螺栓松紧 2. 换垫子 3. 清洗污物 调节阀 泄漏失灵 法兰阀体渗漏 定 不动作 振动不稳三级 加强检测、保养维修 孔板流量测量不准装置运行时间长了，引压管腐蚀变薄。 超压时不能及时察觉，可能发生事故。 超压时不能及时察觉，可能发生事故 二级 加强检测、保养维修 计（文丘里喷确或者失灵 咀， LGL） 错误读数 人员操作错误 二级 加强人员安全教育和学习 波顿管压力表 测量不准确或者失灵 外界震动 超压时不能及时察觉，可能发生事故。 二级 增加脉冲缓冲装置 内部精密部件疲劳 超压时不能及时察觉，可能发生事故。 二级 加强检测、保养维修 32

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错误读数 人员操作错误 超压时不能及时察觉，可能发生事故 二级 加强人员安全教育和学习 双金属温度 测量不准确或者失灵 内部双金属片疲劳 温度升高不能觉察，采取相应的措施 三级 加强检测、保养维修 法兰、垫片及紧固件 泄漏 ?垫片撕裂，老化损坏 降 ?紧固件老化 ?压力下三级 加强检测、保养维修 ?异丁烯泄漏 ?异丁烯的泄漏 ?管道受损 四级 加强管理和教育、相应的安全措施。 管道支架 破坏管道或者引起泄漏 ?支架老化疲劳 ?腐蚀 ?受到物理撞击 管道 泄漏 蚀 ?由于腐异丁烯的泄漏可能引四级 加强管理和教育、相应的安全措施。 ?雷电，大风破坏管道 ?货车等物理撞击管道 起爆炸和者中毒 6.4 管道排布的安全措施

6.4.1 管道

(1)在压缩机的吸入口和排出口处都安装缓冲罐

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第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计

它的位置越接近压缩机嘴越好，最好能直接和压缩机出入口相接。因为往复式压缩机的间歇吸入和排出，产生气体的压力脉动，压缩机本体的机械部平衡也会引起振动。如果这些振动传到管道上，就会使管道振裂，或影响仪表等工作。 (2)尽量减少管道弯头个数和采用曲率半径较大的弯头因为这样可以减少压缩机的振动。

(3)管道设计时必须加大管道支架的刚性，增多支架数量，这对处理气体压力脉动是必要的。

(4)往复式压缩机的管道支架要做独立基础，不与压缩机及厂房合用，以免振动通过基础，传给支架管道。

(5)当使用缓冲罐时，缓冲罐的固定螺栓要用双螺母，或者其他方法固定，防止螺母松动，DN50以下支管或压力表应加筋板补强。 (6)在弯头、阀门处应设支架。

(7)为了避免产生共振，压缩机管道的固有振动频率与压缩机的工作频率间的比例有一定的要求。

(8)往复式压缩机吸入和排出口管道上靠近管口的放空、放净阀的接管和压力表的导压管的壁厚要增加，并用筋板加固，以免受振后破裂。 6.4.2 阀门

(1)止回阀（其作用是防止管路中的介质倒2流）

a、止回阀在管线中不应承受载荷，大型回流阀需要独立支架。 b、安装时介质流向需和阀体上所示的介质流向一致。

c、特别需要注意选用的升降式止回阀是使用与垂直管线或水平管线，与现场工况是否符合。

d、止回阀需要经常维护，故安装时要考虑将来拆卸的方便和拆卸止回阀对管系的影响。

(2)截止阀（其作用是接通或截断管路中的介质）

a.手动操作的截止阀对安装位置没有特殊要求，可以安装的在管道的任何位置上。

b、截止阀有方向性，介质流向要与阀体所示流向一致，一般由阀座下方向上流动，把阀瓣抬起。

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c、手轮、手柄及传动机构不允许作起吊用，并要避免撞坏手轮、手柄或传动机构。

d、如阀门不经常启动，每一个月启闭一次，以保证在需要时，阀门可正常工作。

(3)调节阀（其作用是调节介质的压力、流量等参数）

a、调节阀属于现场仪表，要求环境温度应在－25～60℃范围，相对湿度≤95%。如果是安装在露天或高温场合，应采取防水、降温措施。在有震源的地方要远离振源或增加防振措施。

b、调节阀一般应垂直安装，特殊情况下可以倾斜，如倾斜角度很大或者阀本身自重太大时对阀应增加支承件保护。

c、安装调节阀的管道一般不要离地面或地板太高，在管道高度大于2m时应尽量设置平台，以利于操作手轮和便于进行维修。

d、调节阀安装前应对管路进行清洗，排除污物和焊渣。安装后，为保证不使杂质残留在阀体内，还应再次对阀门进行清洗，即通入介质时应使所有阀门开启，以免杂质卡住。在使用手轮机构后，应恢复到原来的空档位置。

e、为了使调节阀在发生故障或维修的情况下使生产过程能继续进行，调节阀应加旁通管路。

(4)安全阀（其作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的）

a、各种安全阀都应垂直安装。

b、安全阀出口处应无阻力，避免产生受压现象。 c、安全阀在安装前应专门测试，并检查其官密封性。 d、对使用中的安全阀应作定期检查 6.4.3 管道支架 (1)承重支吊架

石油化工管道支架的设置应满足管道最大跨度的要求，支吊架间距尤其是水平管道支吊架间距不得超过管道允许间距，以控制其挠度。当有集中荷载时，支架应布置在靠近集中荷载的位置，以减少偏心荷载和弯曲应力。在泵、压缩机等设备附近，应设置支架以防止设备嘴子承受过大管道荷载，支架应设在弯管和大

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