延迟焦化装置焦炭塔顶油气管线的管道设计.pdf

2 2 CHEMI CAL ENGI NEERI NG DES l GN 延迟焦化装置焦炭塔顶油气管线 的管道设计 陈江波 中石化洛阳工程有限公司 洛阳4 7 1 0 0 3 摘要 延迟焦化装置中的焦炭塔顶油气管线是多工况的复杂管道系统， 其设计的合理与否直接影响到整 个焦化装置的运行。焦炭塔顶油气管线的设计不但与焦炭塔、焦化炉及分馏塔的平面布置分不开 ，而且管道的 选材、应力分析、支架设置、操作检修措施 也决定着油气管线的设计，配管的优劣会直接影响装置的运行。 关键词 延迟焦化油气管线管道设计 目前 ，提高重 油转化 深度、增加轻 质油 品产 量的主要工艺 技术 是延迟焦化 、渣 油催化裂 化和 渣油加氢处理 等。由于延迟焦化 工艺对原料 的适 应性强 、柴汽 比高 、投资少 、设计和建设 周期短 、 经济效益好等优点 ，近年来在国内被广泛采用。 延迟焦化 工艺是将 减压 渣油、减粘 渣油 、催 化油浆 、溶剂抽提 的半 沥清等重质原油经 热裂化 转化为气体 、轻质 、中质馏分油 和焦 炭 的热加工 过程 。具体是将 重质油在 加热炉 中加热 ，采 用高 的流速及 高的热强度 ，使 油品在加热炉 中短时 问 内达到结焦 反应所需要 的温度 ，然后迅速 离开加 热炉进入 焦炭塔 ，从而使 结焦反应基本不 在加热 炉中进行 ，而延迟 到 焦炭塔 中进 行 的加 工工 艺。 将这些气体 、轻质 、中质馏分油从 焦炭塔顶 转移 到分馏塔进行分馏 的管线便是焦炭塔顶油气管线 ， 本文结合某公 司 1 4 0 0 k t ／ a延迟焦化装置 一炉两 塔 ，对焦炭塔顶油气管线的管道设计 中应 当注意 的问题进行分析。 1 焦炭塔 、焦化炉及分馏塔 的平面布 置 在进行延迟焦化装 置 的平 面布置设计 时 ，要 结合 已有 的地形情况 ，处理好焦炭塔 、加 热炉及 分馏塔 的位置关 系。由于原料在焦 化加热 炉到焦 炭塔 的管道中极 易结焦 ，焦化加热 炉与焦炭塔 的 布置 可 以 不 受 防 火 问 距 的 限 制国 家 标 准 G B 5 0 1 6 0 2 0 0 8第 5 ． 2 ． 2条 ，在满足操作 、检修 要求的情况下 ，布 置得越 紧凑越好 ；分 馏塔也 应 尽量靠近焦炭塔 ，以缩短 油气管线 的长度。加热 炉前副管桥 与焦炭 塔及主管桥平行 布置 ，分馏 塔 布置在焦炭塔 附近，不仅缩短 了焦 炭塔进料 线和 塔顶油气管线 的长度 ，减少 了介质在 管道 内结焦 的可能性，同时也减少 了合金 钢管道 的用 量 ，节 省 了投资。具体布置见图 1 。 电梯问 ～ 园 ； ● 一一● I 1 I 主 管 桥 I I I 上 冒 r ■ ■ ⋯ _。 _ ’ ⋯一 一1 _ 。 _ 一 十 I 嘈什 * 棒I l i i i 广 一 I I I l I }一 一 { 一 _ 一 一 - ～ _ 一 一 加热妒 图 1 延迟 焦化 一炉两塔 布置图 2 焦炭塔顶油气管线的材料选用 延迟焦化装置所 加工 的重质原 油多为高硫 原 油，而塔顶油气管线 的操作 温度较高 ，一般最 高 温度大于 4 2 5 c c。当温度为 2 3 0～ 3 3 0 q C 时 ，油气中 的硫化物分解生成 H s ，开始对管道产生腐蚀 ；随 着温度进一步升高，当温度为 3 3 0～4 0 0 C C时，H ， s 开始分解为 H 和 S，生成 的 S与 F e反应 生成 F e S 覆盖在管道 内表 面形成 一层保护膜 ，防止设备 发 生进一步腐蚀 。但 在有酸存在 的情况下 如环烷 酸 ，酸可以与 F e S发生反应 ，破坏保护膜 ，裸露 陈江波 工程师。2 0 0 5年毕业 于陕西科技 大学 过 程装 备 与控 制 工程 专 业。一 直从 事 石油 化 工装 置 的管 道 设计 工作 。联 系 电话 0 3 7 9 6 4 8 8 5 5 4 4，Ema i l c h e n j b ． 1 p e c s i n o p e c ． C O i l l 。 ． { _ ． 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈江波 延迟 焦化装置 焦炭塔顶 油气管线的管道设计 2 3 的钢材继续发生腐蚀 ，故环境 中酸的存在强 化 了 硫化物对 管道 的腐蚀 ；当温度 为 4 2 5～4 3 0 ℃ 时， 高温硫对碳钢管道腐蚀速率最大；当温度大于 4 8 0 C时，硫 化物 已完 全分 解 ，腐 蚀 速 率反 而 下 降⋯ 。焦炭塔顶 油气 管线 的操作温度 属于高 温硫 对碳钢管道腐蚀最强的温度范围，在高温硫腐蚀 环境下 ，最有效的措施是提高管材的抗腐蚀性能 ， 一 般采用耐蚀合金材料 。该材料抗高 温硫腐蚀 的 能力主要随材料 中铬含 量的增加而增强 。在还原 性的含硫介 质 中，钢材 中 C r质量分数 为 1 5 ％ ～ 2 0 ％，可以大幅增强钢材的抗硫腐蚀能力，但钢材 的造价会随着 C r 含量 的增加而显 著增加。 由于塔 顶油气 管线不 会发生高温环烷 酸腐蚀 ，国 内一般 使用价格低廉 的 1 2 C r 5 Mo耐 热钢。该合 金钢具有 良好的抗氧化性 、耐腐蚀 性和组织稳 定性 ；热强 性能较高，且工艺性能良好 。 阀门选用高温耐 磨球 阀，以防止焦炭粉 造成 阀门失灵 。由于该 阀 门操作 频 繁 ，而且 管径 大 ， 在投资和其他条件允许 的情况下 ，采用 电动程控 执行机构 ，以减轻工人劳动强度 和提高 阀门的安 全性 ，见图 2 。 安装时 阀体 的高压 端应 在各 支管 的汇合 端 ， 不得装反 。这种安装 ，不仅能有效切 断油气 、避 免造成事故，而且还可以延长阀门的使用寿命。 保温材料选用导热系数小 ，并且耐高温的硅酸 图 2 高温耐磨球阀布置图 盐制品，以减少热损失 ，并延长使用寿命 。 3 焦炭塔 顶油气 管线 的管道设计 与应 力 分析 焦炭塔顶油气管线 的管道设计 应按照尽量短 而直的原则 ，以减少 弯头 数 量 和缩 短 管道 长度 ， 减小管 内压 力 降和 防止 介质 在管 内结 焦。但 是 ， 该管系管径较大 本装 置为 D N 6 0 0 ，操作为变温 操作 常温约 4 2 5 ℃ ，介质流速较大 ，操作介质 频繁变化。焦炭塔除正常操作工况外，还有小吹 气 、大吹气、小给水 、大 给水、油气 预热等 多种 工况 ，而且 ，由于两塔频繁 切换操 作 ，因此整个 管系的工况非常复杂 ，管系 的布置应该 进行详细 的、多工况的应 力分 析 J 。焦化装 置焦炭塔及 塔 顶油气管线的操作工况见表 1 。 表 1 焦炭塔及塔顶油气管线的操作工况 ℃ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈江波延迟 焦化 装置焦炭塔 顶油气管线的 管道设计 2 5 向上位移 ，而焦炭塔的温度低 于油气管线温度时， 油气管线将 以管道上 的某一标高 为临界点 ，临界 点以上的管 道 向上位 移 ，临界 点 以下 向下 位移 。 根据应力分析结果 ，本 装置油气 管线 的临界点 位 于距管嘴以下 约 1 5 m 的地方 ，那 么对位 于临界 点 以下的 “ n”型补偿器处支架 的设计就应 特别 注 意 ，在选用弹簧支架 时 ，既 要 留出向上 的位移 空 问，也要满足 向下 的位移要求 ，这就 需要 向弹簧 生产商提 出特别要求 ，将弹簧 的定位销按设计 要 求进行特殊定位 。 5 焦炭塔顶油气管线的操作检修措施及预 制安装 在设计 该管道时 ，应 充分考 虑到该管系容 易 结焦、操作频繁 的特性 ，在 经常操作 的地方须设 置操作 和检修平 台，以方便操作 和在线检修 图 2 。同时还应在 管道上适 当设 一些拆 卸法兰 如 “ n型弯” 头处 ，方便安装及检修 ；并在易结 焦 部位 塔顶设置清焦 法兰和法 兰盖 ，便于在 线 清焦时使用 图 3 。 该管道下料前应核 实各管道组 成件的实际结 构尺寸 ，控制 管道及 阀组 的总 尺寸不 变，合 理利 用直管段调整 连接尺 寸。预制 时 ，应在直 管段 预 留活口，以调节 制造 和施 工带 来 的误差 。安装 时 先从焦炭 塔管嘴开始安装 ，敷设框 架管道要注 意 保证垂直管道 的垂直度。 6 高温耐磨球阀的蒸汽密封管设计 高温耐磨球 阀在密封面和 阀的盘根处需 采取 蒸汽密封和吹扫 ，防止阀内密封面和盘根处结焦。 而各处 的吹扫蒸 汽用 量不 同，为保证球 阀密封面 不结焦和减少蒸 汽的消耗量 ，通 过在用汽点 的管 道上安装限流孑 L 板来 控制。在 管道设 计时 ，对 各 限流孑 L 板编号加 以区分 ，可成 组安装 ，但 同时也 需考虑操作方便 和便 于球 阀的检 修。蒸汽 主管应 为专用管道 ，不 能与管道 吹扫蒸汽 接在一起 ，以 保证稳定的压力和足够的用汽量。 7 结语 在焦炭塔 顶油气管线 的设计 过程 中，以上所 探讨的问题相对 比较典 型 、在设计过 程 中应加 以 重视 ，设计改进也是 在不断吸取 已建 成装置 的经 验而获 得 的。因此 ，只有 在不 断 总结 及摸 索 中， 管道设计的安全性 、合 理性 、经济性及 美观性 等 因素才能更好的得到体现，才会做出精品工程。 参考文献 1 杜荣熙 ，肖翔 ．延迟焦化 装置大 油气管线减 薄原 因分析 [ J ] ．石油化工腐蚀与 防护 ，2 0 0 1 ，1 8 4 91 O ． 2 王桂 华． 大 型 焦 化 装 置焦 炭塔 顶 油 气 管 道 的受 力 分 析 [ J ] ．石油化工设备技术， 2 0 0 9 ， 3 0 3 2 3 2 7 ． 收稿 日期 2 0 1 4 0 42 9 浙江力普纳米钙粉碎成套生产线获发明专利 “ “- * - 一” 日前，中国粉碎技术领航者浙江力普粉碎设备有限公司研发的 “ 一种纳米钙粉碎成套生产线”荣获国家发明专利 专利号Z L 2 0 1 2 1 0 3 7 9 5 5 5 ． 2 。 在此之前，该产品已获实用新型专利，并列入 2 0 1 3年度浙江省新产品，通过了专家鉴定。专家认为该产品自主研发了 旋风粉碎机、分级机、集料装置、除尘装置、回料回风装置等设备 ，优化布置组成用于纳米碳酸钙粉碎的成套生产线 ，实 现了粉料超细粉碎的连续 、高效和清洁生产。该生产线能耗低、噪声小，其解聚后的纳米碳酸钙的粒径分布均匀。核心技 术已申请7项国家专利保护，处于国内领先水平。整条生产线集粉碎、分级 、集料、除尘于一体，处于封闭状态下完成， 不会产生粉尘污染，清洁环保 ，实现纳米钙的规模化生产。 纳米碳酸钙作为科技含量高、附加值高的朝阳产业，大力发展不仅可以使丰富的石灰岩资源变成经济优势，而且可以 提升相关的橡胶、建筑、塑料、油漆 、日化、造纸等行业的产品质量和竞争力，促进这些行业的结构调整和产品升级换 代 ，同时也为碳酸钙产业的发展开辟更广阔的空间。因此，加强研制和开发新的高档超细碳酸钙产品的生产工艺及设备， 成为我国碳酸钙工业发展的重要 目标及迫切需求。 该生产线经国内纳米碳酸钙知名企业使用证实能耗低、产量大 、细度集中、振实密度好 ，是进行纳米碳酸钙的活 化 、分散、粉碎处理的理想设备。与国内碳酸钙企业比较 ，生产纳米碳酸钙的电耗 、煤耗分别要低 5 0 ％、4 0 ％，二氧化碳 气体吸收率提高了9个百分点，年减排二氧化碳 1 ． 5万吨。 目前，该生产线畅销山西 、安徽 、山东 、I t J I I 、广东 、江西等省市 ；远销俄罗斯、日本、中东等国家和地区，深受客 商的青睐 丁文 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m