17. Оборудование для перемещения продуктов по технологическим схемам.

На предприятиях химической промышленности технологические трубопроводы являются неотъемлемой частью технологического оборудования.

Технологические трубопроводы делятся на внутрицеховые и межцеховые. К. внутрицеховым относятся трубопроводы, соединяющие отдельные аппараты, установки, машины, расположенные на территории цеха; к межцеховым - трубопроводы, соединяю-щие оборудование, которое находится в разных цехах.

В зависимости от расположения трубопроводы могут быть наземными и подземными. Более распространены наземные трубопроводы, поскольку легче их технический надзор.

Технологический трубопровод представляет собой конструкцию, состоящую из ряда элементов: труб, трубопроводных деталей (фитингов) и арматуры, соединенных разъемными и неразъемными соединениями. Вследствие большого разнообразия элементов трубопроводов и значительных объемов их выпуска промышленностью важное значение имеют вопросы унификации и стандартизации этих элементов. В связи с этим трубы, трубопроводные детали и трубопроводную арматуру изготовляют, поставляют и монтируют в соответствии с государственными и отраслевыми нормативно-техническими документами. Проектирование трубопроводов сводится, в сущности, к подбору соответствующих трубопроводных элементов по действующим стандартам и нормалям. При этом важное значение имеют две характеристики трубопровода - условный проход и условное давление.

Номинальный диаметр отверстия в трубе или арматуре, служащего для прохода среды, называется условным проходом и обозначается D_у. Если два любых элемента трубопровода имеют одинаковые значения D_у, то они имеют одинаковые площади  проходного сечения и одинаковые присоединительные размеры. Ряд условных диаметров определен ГОСТ 355-67. Для широкого применения в технологических трубопроводах рекомендуют трубы и арматуру с условными проходами (в мм): 3; 5, 10;, 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; . 2000; 2400; 3000; 3400; 4000.

Под условным давлением р_у понимают максимальное избыточное давление среды с температурой 20°С, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация элементов трубопроводов. При рабочей температуре среды до 200°С условное давление совпадает с рабочим давлением. При более высокой рабочей температуре значение условного давления должно быть больше рабочего. ГОСТ 356-68 устанавливает следующий ряд условных давлений (МПа): 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4-6,4; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 64; 80; 100.

Для объединения трубопроводов в группы по условиям работы выполнена их классификация с учетом трех основных параметров: рабочего давления, рабочей температуры, свойств и параметров перекачиваемой среды.

В зависимости от свойств транспортируемой среды все техно-логические трубопроводы делят на пять групп (А, Б, В, Г, Д), а в зависимости от ее параметров (давления и температуры) - на пять категорий (I, II, III, IV, V).

Группы А-Д включают трубопроводы: для токсичных жидких и газообразных продуктов; Б - для горючих и активных газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; В - для водяного перегретого пара; Г - для водяного насыщенного пара, горячей воды и парового конденсата; Д - для негорючих газов, жидкостей и паров. В пределах каждой группы трубопроводы разделены на категории. Так, в группе Б для перекачивания легковоспламеняющихся жидкостей при температуре 350-700 °С требуется трубопровод категории I, а при температуре от -150 до +120 °С трубопровод категории IV. Для трубопроводов каждой категории установлены определенные нормы проектирования, монтажа, эксплуатации и ремонта.

В технологических трубопроводах широко применяют стальные сварные и бесшовные трубы: горячекатаные, холоднокатаные и холоднотянутые. Сварные трубы можно изготовлять с продольным или спиральным сварным швом; они менее надежны в. работе, чем бесшовные. Последние применяют главным образом для транспортирования ядовитых, взрывоопасных и коррозионно-активных веществ, сварные - во всех остальных случаях.

Стальные трубы изготовляют из сталей различных марок, трубы массового назначения - из стали 10 и 20, а трубы специального назначения - из легированных, высоколегированных, кислотостойких и жаропрочных сталей.

Трубы изготовляют также из чугуна, меди, латуни, свинца, керамики, стекла, фарфора, пластмассы. В настоящее время трубы из цветных металлов и свинца почти полностью заменены пластмассами. Из последних наиболее распространены трубы из винипласта, фаолита, полиэтилена. Эти трубы стойки к агрессивным средам, однако их можно применять только при невысокой температуре транспортируемой среды. Так, температурный предел винипластовых труб 40 °С, полипропиленовых труб 100 °С, а труб из фаолита 110°С.

Все более широко применяют в химической промышленности титановые трубы. Весьма перспективны стальные трубы с защитным покрытием внутренней поверхности полиэтиленом, винипластом, эмалью, стеклом и резиной. Наиболее хорошо освоены отечественной промышленностью трубы, внутренняя поверхность которых покрыта резиной (гуммированные трубы).

К соединительным деталям трубопроводов относятся: колена различных конструкций, служащие для изменения направления трубопроводов; переходы - для изменения площади проходного сечения трубопровода; тройники, крестовины и развилки для ответвления труб в разные стороны. Обычно элементы стальных трубопроводов (трубы, колена, переходники) соединяют сваркой. Если применение сварных соединений в трубопроводах нецелесообразно, например при необходимости частой разборки соединения, используют фланцевые соединения с приварными, накидными или резьбовыми фланцами. Наиболее часто применяют приварные фланцы. Резьбовые фланцы в химической промышленности устанавливают в основном на трубопроводах высокого давления. Вследствие разности температур транспортируемых продуктов и окружающей среды трубопроводы подвержены температурным деформациям. Обычно трубопроводы имеют значительную длину, поэтому их общая температурная деформация может оказаться достаточно большой и вызвать разрыв или выпучивание трубопровода. В связи с этим необходимо обеспечить способность трубопровода компенсировать эти деформации.

Для компенсации температурных деформаций на технологических трубопроводах применяют П-образные, линзовые, волнистые и сальниковые компенсаторы.

П-образные компенсаторы широко применяют для наземных технологических трубопроводов независимо от их диаметра. Такие компенсаторы обладают большой компенсирующей

способностью, их можно применять при любых давлениях, однако они громоздки и требуют установки специальных опор. Обычно их располагают горизонтально и снабжают дренажными устройствами.

Линзовые компенсаторы используют для газопроводов при рабочих давлениях до 1,6 МПа. По конструкции они аналогичны компенсаторам кожухотрубчатых теплообменников.

Волнистые компенсаторы (рис. 17.1) используют для трубопроводов с неагрессивными и среднеагрессивными средами при давлении до 6,4 МПа. Такой компенсатор состоит из гофрированного гибкого элемента 4, концы которого приварены к патрубкам 1. Ограничительные кольца 3 предотвращают выпучивание элемента и ограничивают изгиб его стенки. Снаружи гибкий элемент защищен кожухом 2, внутри имеет стакан 5 для уменьшения гидравлического сопротивления компенсатора.

На трубопроводах из чугуна и неметаллических материалов устанавливают сальниковые компенсаторы (рис. 17.2), которые состоят из корпуса 3, закрепленного на опоре 1, набивки 2 и грундбуксы 4. Компенсация температурных деформаций происходит за счет взаимного перемещения корпуса 3 и внутренней трубы 5. Сальниковые компенсаторы, имеют высокую компенсирующую способность, однако из-за трудности обеспечения герметизации при транспортировании горючих, токсичных и сжиженных газов их не используют.

Трубопроводы укладывают на опоры, расстояние между которыми определяется диаметром и материалом труб. Для стальных труб с диаметром до 250 мм это расстояние составляет обычно 3-6 м. Для крепления трубопроводов применяют подвески, хомуты и скобы. Трубопроводы из хрупких материалов (стекла, графитовых композиций и др.) укладывают в сплошных лотках на сплошных основаниях.

Опоры могут быть неподвижными и подвижными. Последние обеспечивают компенсацию температурных деформаций трубопровода. В неподвижных опорах уголки, хомут и башмак жестко связаны между собой, в подвижных опорах вместо нижнего болта поставлен ролик, который может свободно перемещаться в отверстиях опорной пластины. Такие опоры необходимо периодически смазывать.