【石油化工行业标准(SH)】 石油化工企业工艺装置管径选择导则

ICS23.040
中华人民共和国石油化工行业标准SH/T3035—2007
代替SH3035—1991
石油化工工艺装置管径选择导则Guide for pipeline sizing in petrochemical industry2007-11-14发布
2008-05-01
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
前言：
2规范性引用文件
3术语和定义·
4主要符号
一般规定
6单相流管道·
7气液两相流管道
附录A（资料性附录）常用流速的范围表·目
附录B（资料性附录）水管道的流量和阻力降附录C（资料性附录）油品管道的流量和阻力降·次
附录D（资料性附录）饱和水蒸汽管道的质量流量和阻力降·附录E（资料性附录）空气管道的流量和阻力降·用词说明
附：条文说明
SH/T3035—2007
SH/T 3035---2007
本导则是根据原国家经贸委《关于下达2002年石化行业标准制修订项目计划的通知》（国经贸厅行业[2002]36号），由中国石化工程建设公司对原SH3035一1991《石油化工企业工艺装置管径选择导则》进行修订而成。
本导则共分7章、5个附录，全部附录均为资料性附录。本导则与SH3035一1991《石油化工企业工艺装置管径选择导则》（上一版本）相比，主要变化如下：
新增了“规范性引用文件”和“附录A（资料性附录）常用流速的范围表”；一按SH/T3405的管径数据，补充完善了本导则附录B～附录E；本导则的部分条款也做了局部的修改；
删除了原导则“附录二”和标准名称中的“企业”两字。本导则由中国石油化工集团公司工艺系统设计技术中心站管理，中国石化工程建设公司负责解释。本导则在实施过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料提供给管理单位和主编单位,以便今后修订时参考。
管理单位：中国石油化工集团公司工艺系统设计技术中心站通讯地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
话：010-84877080
真：01084876235
主编单位：中国石化工程建设公司通讯地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
主要起草人：李俊儒张建华
本导则于1991年首次发布，本次为第1次修订。III
1范围
石油化工工艺装置管径选择导则本导则规定了石油化工工艺装置内管道的管径选择方法。本导则适用于石油化工工艺装置内管道的管径选择。本导则不适用于储运系统管道、非牛顿流体和固体气流输送管道的管径选择。2规范性引用文件
SH/T3035--2007
下列文件中的条款通过本导则的引用而成为本导则的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本导则，然而，鼓励根据本导则达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本导则。GB50030氧气站设计规范
乙炔站设计规范
GB50031
GB50177
氢气站设计规范
HG/T20570.6管径选择
SH/T3108
炼油厂全厂性工艺及热力管道设计规范SH/T3405石油化工企业钢管尺寸系列3术语和定义
下列术语和定义适用于本导则。3.1
牛顿流体和非牛顿流体newtonianfluidandnon-newtonianfluid流动过程中剪应力与剪变率之比为一常数，并等于其动力粘度的流体称牛顿流体；剪应力与剪变率之比不是常数的流体称非牛顿流体。3.2
可压缩流体和不可压缩流体compressiblefluidandincompressiblefluid比容随压力的变化而不同的流体为可压缩流体；比容不随压力的变化而变化的流体，或比容虽有变化但变化值很小的流体为不可压缩流体。3.3
泄放管道
relievingpipeline
流体排入泄放系统的管道。
管道系统pipelinesystem
单独一组设计条件的管道。
管道附件pipelinefitting
阀门、管件和流量计等能产生阻力降的附件。3.6
饱和液体saturatedliquid
气液两相处在平衡状态下的液体。SH/T3035—2007
等温流动isothermalflow
在流动过程中流体温度不变的流动。3.8
绝热流动adiabaticflow
流体在和外界没有热交换下的流动。3.9
流型flowpattern
气液两相流在水平管道或垂直管道中流动的型态。3.10
块状流slugflow
块状流是气液两相流的流型之一它是拍气相流量相对增拥，气相流速较液相流速增大，而由其它流型发展成的。
表观流速或表观质量流速apparentvelocityandapparentmassvelocity在气液两相流中，假定只有其中一相物质在管内流动而计算的流速或质量流速称为该相的表观流速或表观质量流速。
均相流速和均相密度、比容、动力粘度，homogeneousvelocityandhomogeneousdensity，volumeviscosity
假定气液两相流中气相与液相的流速相同，两相流可视为均匀混合物，由此计算的流速、密度、比容、动力粘度等称为均相流速、均相密度、均相比容和均相动力粘度。3.13
截面含气率
voidfraction
气液两相流中，气相物质所占的流通截面积对整个管截面积的比值。主要符号
下列主要符号适用于本导则：
单相流管道
d—-管道的内径；
流体的质量流速：
重力加速度；
直管的长度；
管道的阻力降；：
雷诺数；
流体的流速；
流体的运动粘度；
流体的动力粘度；
一流体的密度：
流体的体积流量（简称流量）；流体的质量流量；
输送每千克流体需输入的功；
一直管的阻力系数：
一管壁的绝对粗糙度；
Ma马赫数;
，气体的绝热指数（cscv）。
4.2气液两相流管道
管道的内径：
两相流的质量流速；
两相流在管道出口端的极限质量流速：两相流中气相的表观质量流速：两相流中液相的表观质量流速；重力加速度；
直管的长度；
两相流管道的压力降，
两相流的加速度压力降
两相流在垂直或倾斜向上管段内的重力压力降；两相流中气相的质量流量；
两相流中液相的质量流量；
两相流中气相的体积流量：
两相流中液相的体积流量；
两相流的雷诺数；
两相流中气相的单相雷诺数：
两相流的均相雷诺数；
两相流中液相的单相雷诺数；
两相流的均相流速：
两相流中气相的表观流速：
两相流中液相的表观流速；
两相流中气相的比容；
两相流的均相比容：
两相流中液相的比容；
两相流的质量含气率；
截面含气率；
计算加速度压力降用截面含气率，两相流的体积含气率，
气体的绝热指数（cp/cv），
管壁的绝对粗糙度；
光滑管的阻力系数；
两相流中气相的动力粘度；
两相流的均相动力粘度；
两相流中液相的动力粘度；
两相流的真实密度；
两相流中气相的密度；
两相流的均相密度；
两相流中液相的密度。
SH/T3035—2007
SH/T3035—2007
5般规定
5.1选择的管径应满足下列要求：a）工艺生产条件(如流量、位差、压差)；b）介质的安全输送；
噪声控制；
管壁磨损的限制；
建设投资和操作费用预期的综合效果：管材的标准规格。
5.2管径选择应根据设计条件通过初步选择和最终确定两个阶段进行。5.3执行本导则时，尚应符合现行有关标准、规范的要求。5.4常用流速参见附录A。
6单相流管道
6.1管径的初步选择
6.1.1当管道两端的压差、位差有严格限制或需要充分利用时，管道的内径应根据下列公式计算并按管子的标准规格初步选择。
d; =0. 007×p0. 207 ×v0.033 ×L0.207 ×q38 ×P0.207以上式中：
d;=0. 000.1740 033×0.207 × 38 P0.20管道的内径，m；
流体的密度，kg／m；
流体的比容，m*／kg：
流体的运动粘度，m/s；
管道的计算长度，m；
流体的体积流量（简称流量），m\/h;流体的质量流量，kg/h；
管道的阻力降，kPa。
6.1.2流体的体积流量或质量流量应按正常生产条件下的最大流量确定：泄放管道的流量应按工艺系统设计的最大泄放量确定。
管道的阻力降和管道系统的阻力降应按下列公式计算：6.1.3
AP =AP, -EAPA -AP
AP,= px[(Z-Z2)xg +(u -u2)+W]×10-3 +(P - P2)以上式中：
管道系统的阻力降，kPa;
设备的阻力降，kPa；
调节阀的阻力降，kPa；
管道入口端距计算基准面的高度，m；管道出口端距计算基准面的高度，m;重力加速度，m/s\；
管道入口端的流速，m/s；
管道出口端的流速，m/s；
·（3）
· (4)
W-一输送每千克流体需输入的功，J/kg;Pi
一管道入口端的流体压力，kPa；一管道出口端的流体压力，kPa。SH/T3035—2007
6.1.4调节阀的阻力降不宜低于正常流量下管道系统阻力降的30%，但在流量比较平稳的管道系统中可取管道系统阻力降的20%。
有特殊要求的调节阀，应根据工艺生产条件和调节阀的特性确定其阻力降。6.1.5管道的计算长度为直管长度与管道附件的当量长度之和，应按下式计算：L, =L+ZL
式中：
直管的长度，m；
管件的当量长度，m。
在初选管径阶段，管道的计算长度可按下列步骤求取：a)
ee1vOP.e0-O
初估计算长度：根据直管长度和管道附件数量，取直管长度的1.3～2倍；用初估计算长度按式（1）～式（2）计算管内径，并按管材标准规格选择管内径；按选择的管内径和表1中的L/d值计算管道附件的当量长度；按公式（5）核算管道的计算长度后与初估计算长度进行比较。当核算的计算长度大于初估计算长度时，应以核算得的计算长度重复本条b)～d)步骤的计算。表1当量长度与管内径的比值
管道附件名称
45°标准弯头
90°标准弯头
180°标准弯头
等径三通
(作弯头用)
蝶阀(全开）
从三通的侧管流出
从三通的侧管流入
截止阀(全开)
角阀(全开)
闸阀(全开)
带有滤水器的底阀(全开)
旋启式止回阀
升降式止回阀
DN≤200
DN250~DN350
DN400~DN600
旋塞阀(全开)
盘式流量计(水表)
文氏流量计
转子流量计
由容器进入管道的入管口
30～40
200～300
SH/T3035-—2007
6.1.6当采用流体输送设备（如泵、压缩机、鼓风机或通风机)或管道一端的压力由管道的阻力降确定时，管道的内径应根据每百米计算管长的最大阻力降控制值按下列公式计算，并选取标准规格的管径d;,= 0. 018×p. 207×v0. 033以上式中：
APr100
xAPrio0
0.38Pr100
或：d =0. 018x0.174 ×0.033×qmc0:207
每百米计算管长的最大阻力降控制值，kPa/100m。6.1.7每百米计算长度的最大阻力降控制值可按表2取值。表2管道最大阻力降控制值
输送气体的管道
负压管道
管道种类
P,≤49kPa
49kPa通风机管道P,=101kPa
压缩机的吸入管道
101kPa111kPaP>0.45MPa
压缩机的排出管道和压力管道
P≤0.45MPa
P>0.45MPa
工艺用的加热蒸汽管道
P≤0.3MPa
0.3MPa0.6MPa输送液体的管道
自流的液体管道
泵的吸入管道
饱和液体
不饱和液体
泵的排出管道
qv%150m/h
qv>150m/h
循环冷却水的管道
注：P为管道进口端流体的绝对压力。100m管长的阻力降，kPa
10.00~11.00
20.00~22.00
45.00~~50.00
6.1.8输送下列流体管道的管径应根据流体的安全流速或常用流速计算，满足管道的允许阻力降，并应符合如下规定：
a）输送有聚合、分解、化合反应而可能发生危险的介质时，应考虑有安全流速的限制，安全流速应根据有关安全规定或生产经验数据选定；6
SH/T3035—2007
b）输送腐蚀性介质的管道，应考虑有最大流速的限制，常用的腐蚀性介质的最大流速见表3：表3腐蚀性介质的最大流速
二氧化硫气
P≤0.7MPa
介质名称
0.7MPa浓硫酸
盐水和弱碱液
最大流速
输送低于大气压的蒸汽管道，宜按最大流速计算管径，最大流速见表4：表4低于大气压的蒸汽管道的最大流速绝对压力
.50205≤P≤20
最大流速
输送悬浮固体颗粒的液体管道应按常用流速计算管径，常用流速应符合下式要求：0.9m/s≤u≤2.5m/s
为防止静电引起火灾或爆炸，当油品的电导率小于50Ps/m时，装置范闺内汽车罐车装油管的流e
速应满足公式（9）的要求，且最大流速不得大于7m/s。uxd,≤0r5
式中：
流体的流速，m/s；
d;——管道的内径，ma
输送气体管道的管径应按下列原则选择：6.1.9
当管道进出口端的压差小于进口端绝对压力的20%时，可按不可压缩流体计算管径。流体的密度或比容按下列规定取值：
1）管道进出口端压差小于进口绝对压力的10%时，可取进口端或出口端的密度值或比容值；7
SH/T3035--2007
2）管道进出口端压差大于进口绝对压力的10%时，应取平均压力下的密度值或比容值；见本导则6.2；www.bzxz.net
b）液体为不可压缩流体：
当管道进出口端的压差大于进口端绝对压力的20%时，管径应按可压缩流体的计算方法计算，c
见本导则6.3。
6.1.10管径在初步选择后，可按下列公式计算管道的阻力降：AP =3. 5689×10-11 ×Lg ×d,-4. 84 ×v0. 16 ×p×qv以上式中：
或P, =3. 5689×10-11 ×L, ×d:-4 84 ×v0. 16×0.84 ×qm1.84管道的阻力降，kPa。
6.2管径的确定和不可压缩流体管道的阻力降计算(10)
6.2.1管径应根据设计的管长和管道附件数量及初选的管径经过阻力降计算并与管道的允许阻力降比较后确定。当计算的管道阻力降小于管道允许的阻力降时，初选的管径可以采用，否则应向较大规格调整管径并进行阻力降复核。
一般管道的阻力降可采用本导则公式（10）～公式（11）计算。管道的阻力降限制比较严格的管道应按本节规定的详细计算方法进行管道的阻力降计算。6.2.2管道阻力降的详细计算，应由直管阻力降和管道附件的局部阻力降按下式计算。AP =APA +APff
式中：
管道的阻力降，kPa；
直管部分的阻力降，kPa
APr——管道附件的局部阻力降，kPa。6.2.3管道直管阻力降应按下列公式计算：AP = ×(L/d,)x(pxu2 /2)×10-3或AP =x(L/d;)x(uxG2 /2)x10-3以上式中：
一直管的阻力系数；
u—流体的流速，m/s;
G流体的质量流速，kg/m.$。
·(12)
（13)
水、油品、饱和蒸汽、压缩空气等管道的管径、流量、流速和每百米管长的阻力降关系参见附录B一附录E。表中，阻力系数见6.2.4，每百米管长的最大阻力降见6.1.7。6.2.4直管的阻力系数应根据雷诺数和管壁的绝对粗糙度按图1求取或按公式计算。雷诺数和直管的阻力系数的计算以及管壁的绝对粗糙度取值应符合如下规定：a）雷诺数应按下式计算：
d,xuxp_d;xu_d,xG
式中：
Re雷诺数；
一流体的动力粘度，Pa·S;
一流体的运动粘度，m/s；
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