2.2　实训与化工生产相关内容简介

在化工生产中所用的各种管路总称为化工管路，由各种管子、管件、管路附件和阀门等零部件组成。有化工生产装置就必然有化工管路。化工管路种类很多，其功能是按工艺流程把各个化工设备连接起来，输送各种介质，如高温、高压、低温、低压、有爆炸性、可燃性、毒害性和腐蚀性的介质等。

2.2.1　化工用管

化工管路，尤其是炼油、石油化工管道，输送的介质基本上都是易燃、可燃性介质，有些物料还属于剧毒性介质，这类管道即使压力很低，但发生泄漏或损坏，后果也是很严重的。因此对于管道不仅要考虑温度和压力的影响，还要考虑介质物化性质的影响。化工用管可分为金属管和非金属管。

（1）金属管

主要有铸铁管、水煤气管、无缝钢管、铝管、铜管（包括黄铜-铜锌合金、青铜-铜锡合金）铅管等。

（2）非金属管

主要有塑料管（包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯丙烯、聚酰胺和聚甲醛等）、陶瓷管、玻璃管、石墨管、水泥管等。

大多数管路都是预先制成各种管路零件，而零件的尺寸都比较短，方便储存和运输。为满足工艺生产等各方面的需要，管路中还有许多管件，如弯头、三通、四通、变径管、法兰、阀门等。上述管件大多是采用承插式或活套法兰夹持式的连接方式相互连接。而阀门是在管路中的主要作用是调节流量、切断或切换管路以及对管路安全、控制作用的管件。

2.2.2　管件与阀门的种类

（1）管件

管路当中所用的各种连接部件统称为管件。管件是组成化工管路不可缺少的部分，有的是利用现有管子加工而成的，有的是用锻造、铸造、模压等方法制成的。由于管件尺寸比较小，在管路的安装和检修时会比较方便。常用管件阀门的连接如图2-1所示。

（2）阀门的种类

阀门是化工管路上控制介质流动的重要部件。阀门在管路中主要起到开启或关闭（切断或连通管内流体输送）、调节（调节管内流量、压力）、节流（使流体通过阀门后产生很大的压力变化）的作用，还有一些阀门能根据一些条件自动启闭，控制流体的流向，维持一定压力、阻气、排水，确保安全的操作环境或其他作用。

阀门的种类有很多，也有多种分类方法。按作用可分为截止阀、调节阀、止逆阀、安全阀、减压阀、稳压阀等。若按照启闭的方法可分为他动阀和自动阀，其中他动阀就是靠外力作用启闭的阀门，如手动阀、电动阀、气动阀、液压阀等；自动阀就是阀门能够自动操作，不需外力作用启闭的阀门，如止逆阀、安全阀、疏水阀、稳压阀、减压阀等。

最常见的分类方式是按结构及形状来分类。化工生产中常用的阀门简介如下。

①截止阀　截止阀的结构主要分为阀盘、阀座、阀体、阀杆、阀盖、手轮等。阀体一般为铸铁材质，阀盘和阀座都为青铜、黄铜或不锈钢材质，需要研磨配合。操作时，通过转动手轮使阀杆上下移动，改变阀座与阀盘之间的距离，从而实现启闭、调节流量的目的。

②闸阀　闸阀的结构主要分为阀座（槽）、阀板、阀体、阀杆、阀盖、手轮等。操作时，通过转动手轮使阀杆上下或升降，改变阀板与阀座（槽）之间的高度，从而实现启闭与调节流量的目的。

③球阀　球阀的结构主要包括中间开孔的球体阀芯和空阀芯阀体等。操作时球阀不用手轮，可控制球体在阀体内自由转动，当球体的孔正朝着阀体的流体是为开启，当它旋转90°时，孔被挡住来切断流体。

④旋塞阀　旋塞阀的结构主要是由穿孔锥形旋塞和阀体等组成。操作时旋塞阀球阀类似，可控制锥形旋塞在空心阀体内自由转动，当旋塞的孔正朝着阀体的流体时为开启；当它旋转90°时，孔被挡住而切断流体。

⑤节流阀　节流阀其实是截止阀的一种，由于阀头的形状为圆锥或流线形状，变化均匀，可以连续、精确地控制流体的流量或进行节流调压等。节流阀制作精度要求较高，密封性能好，且不宜用于黏度大和含固体颗粒介质的管路中。主要用于仪表、控制以及取样等管路中。

⑥止回阀　止回阀又称止逆阀或叫单向阀，一般结构为在阀体内有一个阀瓣或摇板，是一种自动关闭阀门，可使管路中的流体只能单方向流动，不允许反向流动。当介质顺流时流体将阀瓣自动顶开，但当流体倒流时流体（或弹簧力）自动将阀瓣关闭。

⑦蝶阀　蝶阀的结构很简单，外形尺寸小，是靠管内一个可以旋动的圆盘（或椭圆盘）来控制管路启闭的。蝶阀的密封性一般较差，大多只适用于低压的大口径管路中的流量调节，在输送水、空气、煤气等介质的管路中较常见。

⑧减压阀　减压阀主要结构由膜片、弹簧、活塞等零件组成，是利用介质的压差控制阀瓣与阀座的间隙大小将较高的介质压力调节到较低数值的自动阀门。一般阀后压力要小于阀前压力的50％。减压阀的种类很多，常见的有活塞式和弹簧膜式两种。

⑨安全阀　为确保化工生产的安全，在有压力的管路中，常设有泄压装置。大多数化工管路中用安全阀，安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。安全阀的种类很多，大致可以分为弹簧式和杠杆式两种。

（3）阀门的安装与操作

①阀门的安装　阀门的安装要满足生产操作的要求，一般的注意事项包括：经常开关或调节流量的关键性阀门要串联安装两个，其中一个备用（备用阀经常开着不予使用），一旦常用阀坏了，即可使用备用阀，等停电、检修时再维修、更换坏的阀门；对液体管路，要在最低点设置放净阀（最低点排放），以便在停车检修或其他必要时把管路中的液体排净；还要在液体管路的较高处或适当的地方安装排气阀，以便排放在管路中的空气，以免阻塞管路；对气体（或蒸汽）管路，也要设置最低点的排放阀，以便把从气体中冷凝下来的水或冷凝液放出；在气体（或蒸汽）管路的较高处或适当的地方也要安装放空阀，排出不凝气体；为了控制产品质量，在输送化工中间产品或最终产品的管路上经常需要安装取样阀，以便定期取样分析。

②阀门的操作　阀门是控制化工生产的重要部件，任何一个化工生产工艺过程的优化操作，都需要通过阀门的调节来实现。应该注意的事项如下。

并非所有的阀门都是逆时针开顺时针关，许多减压阀（如氧气钢瓶、氮气钢瓶等）都是顺时针开逆时针关（俗称反扣）的。

对于用丝杆启闭的阀门，特别是暗杆式的（如截止阀和闸阀），丝杆比较单薄，在关闭或全开到头时，要退回1/4扣，以免拧得过紧，下次再开时不知是开是关，扭不对扣，易把丝杆扭坏。

当这样的阀门手轮转不动时，可将手轮卸下，用活扳手卡住杆上部方形部分用力扭开，不能用铁棍等敲打或硬扭。

当球阀拧不动时，可以稍稍松一下压盖螺丝，用锤子轻轻敲击，而不能在手柄上套以长管硬扳，以免把阀门拧坏。

截止阀、闸阀的阀盘与阀杆之间是刚性连接，常有活动的余地，有时扭得很轻快，发生空转现象。

对于阀门的启闭，要慢慢拧动，不可转动过快，特别是像蒸汽等压力管路，送气时要缓慢地转动手轮，先微微送气，然后停一会儿，再继续开大阀门，蒸汽就能平稳地送出，若阀门短时间内开启过大，后面的管路会剧烈振动，产生气锤现象。

总之，阀门的操作要根据阀的结构和操作原理，符合操作规范，要小心仔细。

2.2.3　关键的规格及化工管路的连接方法

化工管路中的管子、管件、阀门等构件，都有各自所适用的尺寸和压力，称为公称直径和公称压力，使用时要按照管路要求进行选用。

化工管路，除了使用合适的管子以外，还需要采用合适的连接方法，选用具有对应公称压力和公称直径的管件来进行连接。主要连接方法有螺纹连接、焊接、法兰连接等几种。

2.2.4　管路的布置与安装

一个合理可靠的管路布置和安装才能确保化工管路的正常运行，因此应该做到：①合理的流程设计；②优良的部件选材；③规范的安装；④正确的操作与维护。所以，管路的布置与安装对于化工生产流程来说是至关重要的。

管路的布置是在设备布置的基础上进行的。在管路布置时，首先应考虑安装、检修、操作的方便以及人身安全，同时尽可能减少基础建设的费用，还要根据生产的特点、设备的布置、物料的性质、建筑的结构、美观等方面进行综合的考虑。

管路布置与安装的一般遵循以下原则。

（1）为了节省基础建设的费用，方便安装与检修，管路铺设应尽可能采用明线，且必须有一定的操作空间，个别管道（如上水总管、下水道和煤气管）可埋地铺设。

（2）为了方便安装、检修与操作，并列管路上的管件和阀门一般需要互相错开。

（3）管道的铺设应横平、竖直，各种管线应该尽量集中平行铺设，以便共用管架；铺设时要尽量走直线，少拐弯，少交叉，从而节省管材、减小阻力、整齐美观。

（4）遇交叉管时，一般小管拐弯让大管，支管拐弯让主管，辅料管拐弯让主料管。

（5）当管线穿过墙壁或楼板时，应当尽量集中在开设好的预留孔，并最好在管外添加保护套管，保护套管与管子的空隙应填充填料。

（6）室内的管路安装应当尽量沿墙壁，管与管之间、管与墙壁之间一定要留出适当的操作空间来容纳活动接头、法兰，方便安装与检修。

（7）竖管要设置管卡，横管要设置支架、吊架或钩钉。管路的跨距（管支架间的距离）要按规定铺设。

（8）管路的倾斜度一般为0.3％～0.5％，对含有固体结晶或颗粒较大的物料管应大于或等于1/100。

（9）管路离地面的高度要方便检修，但通过人行横道时，最低点距离地面不得小于2m，通过公路时不得小于4.5m，与铁路路轨净距离不得小于6m。

（10）所有管路，尤其是输送腐蚀性介质的管路，在穿过通道时，不允许装设各种管件、阀门以及可拆卸的连接件，以防止滴漏而造成人身伤害。

（11）平行管路的排列应当考虑管路之间的相互影响。垂直排列时，热介质管路在上，冷介质管路在下；高压管路在上，低压管路在下；无腐蚀介质管路在上，有腐蚀介质管路在下。水平排列时，低压管路在外，高压管路靠近墙柱；需经常检修的管路在外，不经常检修的管路靠墙柱；重量大的管路要靠管架或靠墙；衬橡胶管或聚氯乙烯塑料管应避开热的管路。

（12）承载腐蚀性介质的管路法兰不得位于通道上方，以免泄漏发生危险。

（13）输送易燃、易爆的物料时，由于在物料流动时常有静电产生而使管路成为带电体，为了防止管路的静电积聚，必须将管路接地。

（14）由于季节温度的变化以及管路的工作温度与安装时的温度有差异，管材会产生热应力，过大的热应力将造成管路的变形弯曲，甚至破裂。当金属管线的介质温度在60℃以上并且长度超过50m时，就应当安装补偿器（伸缩器）以解决冷热变形的问题。补偿器的形式有很多，其中Ω形补偿器结构简单、容易制造，补偿能力大，是目前使用最广泛的一种。

（15）蒸汽管路上，每隔一定距离应当安装冷凝水的排出阀门。

（16）管路安装完毕后，必须进行强度和气密性试验；未经试验合格，在焊接及其他连接处不得涂漆和保温。

（17）为了方便区分各种类型的管路，通常应在管路的保护层（底漆）或保温层表面涂以不同的颜色。

（18）管路在第一次使用前或检修停车后需用压缩空气或惰性气体进行整体吹扫。

2.2.5　管路的防腐、保温、涂色及标志

（1）管路的防腐

化工管路中输送的各种介质，大多是具有一定腐蚀性的。即使输送水、蒸汽、空气和油类的管路，有时也会受周围环境影响，对管路产生腐蚀。防止化工管路的腐蚀，从根本上来说要靠合理选择管路的材质来保证，对于具有特定腐蚀性介质的管路，选材料要从实际出发对耐腐蚀材料的性能、制造加工、安装施工以及日常检修等各个方面来进行综合、经济、合理的来考虑。

（2）管路的保温

管路保温的目的是使管内介质在输送过程中，不被冷却、不被加热或不受外界温度的影响而改变介质的状态。管路保温可以采用保温材料包裹管外壁的方法，也可以用蒸汽夹套加热和用水及其他冷却剂进行冷却的结构。

（3）化工管路的代号

输送液体和气体的管道分为23大类，其规定符号见表2-1。

（4）管路的涂色

为了区别不同类型的管道，通常用不同颜色的颜料涂在管道的保护层表面。有的涂单色，也有的在底色上添加色圈，色圈宽度为50～100mm。管路的涂色一般由输送物料而定：主要物料管为红色，水管为绿色，空气为蓝色，放空、有毒及危险物品为黄色。化工厂常用的涂色见表2-2。

（5）管路的标志

在化工厂中往往将管路外壁（或保温层外面）涂以各种不同颜色的材料，涂料除用来保护管路外壁不受环境大气腐蚀外，同时也用来区别化工管路的类别，使人们知道管内输送的是什么介质，这样既有利于生产中的工艺检查，又可避免在管路检修中的错乱和混淆。