化工装置中夹套管管道的配管设计探析

化工装置中夹套管管道的配管设计探析

摘要：夹套管是一种具有双层套管结构的管路，是石油化工实际生产中运用的保温管道类型的一种，夹套管的特点在于它能保持管内输送流体（凝固性流体、粘性流体、高熔点合成液等）的流动性和温度，能有效的防止输送的流体在输送过程中凝结，夹套管的特殊设计让它在石油化工实际生产中得到了广泛的应用。夹套管具有温度调节迅速、伴热均匀、伴热效率高等优点，这些优点为它在石油化工实际生产中的运用奠定了基础。

关键词：化工装置夹套管设计

由于夹套管具有适用性广、温度调节速度快、伴热效率高和伴热均匀等优点，它的使用效果是一般普通伴热管所达不到的效果，此外，夹套管具有两层套管结构，大直径管套内有同心的小直径管道的特殊设计，能为管道内流动的凝固性流体、粘性流体和高熔点流体起到加热或保温的作用，并且可以有效的补充内管在停输或者输送期间的热损失，从而有效的保证了工艺的稳定性。夹套管的配管设计不仅要解决每段管段的长度，还要使内外管的膨胀力度一致，必须要保证加热介质的流动畅通，重点要注意内外管的材料和连接、夹套管的坡度和跨接管等一系列问题。本文将针对夹套管的设计原则、优势和用途，进行充分的分析和研究。

一、夹套管的优点和用途

在石油化工生产中，经常采取对工艺管道伴热的方法设计，是为了防止产品固化和腐蚀性冷凝液的形成，避免在低温环境下产品会

产生成分的分离，不仅能有效的保持高粘度产品的流动性，还能有效的避免工艺流体在低温的情况下产生堵塞，从而使产品的特定温度能保持稳定，最终可以有效的促进生产操作的正常进行。为了减少管内的热损失，必须把管内介质的温度控制在一个适当的范围内，这时我们需要采用补充热量的方式来控制管内的温度，夹套管的用途和作用就是能很好的补充热量。由于夹套管伴热具有伴热均匀和伴热效率高等特点，在使用夹套管时，当管道内某一块区域温度下降时，这个区域的局部压力便会下降，夹套管的作用就是能及时的补充热的介质，气相热载体泠凝会同时释放大量的潜能。由于夹套管的伴热适度范围较广，调节温度的速度较快，因此，比较适用于对于工艺要求较高的场合，尤其适合高温场合的使用。但是所有的事物都不是十全十美的，夹套管也存在一定的缺点，夹套管的内管一旦发生泄漏，检修存在一定的困难，而且不易被发现，制造要求也相对较高。夹套管的加热和保温作用的热载体一般是热媒和蒸汽两种介质组合而成，热媒的优点在于比热大和热稳定性质好，属于很好的热载体，在高温情况下对应的压力相对较低，但是由于在使用前必须另外加设温控系统，热媒加热炉和循环泵等设备，才能正常的提供一定流量的和一定温度的热媒，所以投资较大。蒸汽的优点在于取用方便，但必须在温度低于200℃的环境才能正常的工作。

二、化工装置夹套管的配管设计

1.夹套管的长度

在夹套管的设计当中，为了防止热胀冷缩而造成的移位，夹套管的长度设计是解决此问题的关键。夹套管的长度和尺度是夹套管设计中的重要环节，因为它的长度会直接影响管内流体的特征，随着夹套管长度的增加，热媒体的沿程和局部阻力会导致压力损失增大，管内的流速会不断下降，内外管之间的传热效果也会受到影响而随之下降，所以，夹套管的长度应该取决于保持热媒在最低温度下具有必须的流量所决定，根据经验来说，一般的的蒸汽夹套管的长度为15米左右。

2.夹套管的类型

夹套管按照热媒体的种类可以分为：热油夹套、热水夹套和蒸汽夹套等类型，但它们的设计原则几乎是一样的，这些类型的夹套管分别适用于相应的化工物料，内管焊缝外露型和内管焊缝隐蔽性的形式取决于管道的结构形式和套管和内管的连接形式，这两种形式一般被统称为不完全夹套管和完全夹套管，不完全夹套管仅适合在直管管段上使用。

3.夹套管的焊接与材料选择

在一般情况下，如何选择夹套管的内管和外管材料，完全取决于它们各自管内流体的压力、温度和特性，在选择材料之前必须考虑不同的工作介质对管道的腐蚀性，然后再科学的分析不同材料的性质，同时也必须要考虑管壁的厚度能承受的最大的工作压力，经过对这两个问题的仔细分析，从而最终选择合适的材料。此外，夹套管的管配件一般都是采用对焊的方式。

4.内外管的热应力

因为夹套管的内管和外管的介质不同，所以介质的温度相对也不同，介质所引起的热膨胀应力也存在明显的差异。所以在进行夹套管的设计时，应该分别进行科学的热应力计算，一旦内管道和外管道计算出的热应力不相同时，在夹套管的设计中就必须加入膨胀节的设置，力求达到夹套管膨胀时能够移位的效果，要想满足夹套管内外管的膨胀移位的要求，可以在弯头处的设计时，采用改变外管直径来减少内外管的膨胀差，从而使导向板尽可能的吸收膨胀差。

5.夹套管的跨接管和坡度

夹套管在水平敷设时，如果遇到对坡度有要求时，必须保证套管内介质流向和坡向相同。在每个夹套的伴热系统中必须单独设置疏水阀，对于蒸汽夹套管，蒸汽由套管上部引入，凝结水由套管下部排除，必须分别为排凝管和供气管设置切断阀。因为每节夹套管受到套管与内管热胀量差的限制，所以夹套管的长度由管道布置来决定。每节夹套管是长度一般不能超过6米，夹套阀门要通过跨接管串接，跨接管要采用法兰连接，每节夹套管之间的蒸汽则需要通过跨接管进行串接。水平夹套管的跨接管一般有3种方式：在水平夹套管底部布置跨接管、在水平夹套管底部切线方向布置跨接管、蒸汽上进下出垂直方向跨接。

三、套管的管件选用原则

1.三通

三通的选用情况一般是根据支管的管径来确定的，夹套管的三通

一般使用剖切的方式，剖切的方式分为纵剖和横剖，这个可以根据实际情况进行选择。

2.弯头

如果夹套管内管弯头的曲率半径等于或小于1.5dn时，可以使用标准弯头。内管和套管弯头的曲率半径等于或大于3dn时，套管弯管可采用剖切形，内管弯头和外管弯头之间必须要留有一定的间隙，间隙值必须要符合热应力计算所得出的数值，并且要满足设计规定的要求。

3.异径管

夹套管的异径管应该选择标准的异径管，内外管的异径管必须选择标准的对焊接。要为外管的异径管和内管的异径管的接头部位安排合理的位置，为了避免内管与外管之间的相互影响，在接头部位一定要错开50毫米的距离。

4.定位板

夹套管的内管必须采用定位板定位，定位板应该设置在内管的外壁上，定位板的作用是为了防止内、外管的偏心，定位板的材质必须和内管的材质相同，必须注意安装方位不能影响内管的热位移和介质流动。如果定位板的设置在拐弯处，一定不能影响内管和外管的热位移，一般定位板的长度是40毫米，一般可以设置在离弯头10毫米左右的部位。

5.跨接管

夹套管之间的蒸汽管要使用跨接管进行串接，一般使用法兰连接