阀门在炼油装置中的应用.pdf

1 9 9 7 年第4 期 闽 门 3 3一 图 1 】 闸 阀 注一 “ 对于螺纹罔扦， 负值不适用于扭矩特性 每 一种阀 门类 型仅 表示通 用的大致范 围和 曲 线。影响特殊阀门特性曲线的因素包括 a 流 向， 特别是对浇向敏感 的阀类 ， 如截 止阀或偏心蝶阀} b 压降、 流动介质和 或 浇量， 它们影 响曲线的范围； c 阀门尺寸 ， 因为同一类阀门的曲线形 状和曲线范围可随不同阀门零件尺寸因素的变 化而变化 。 d 操作频率可能影响阀门的开启和关雨 力， 特别是不经常操作的阀门。 e 任何特殊类阀门或厂家的独特设计特 点可能改变特性曲线的形状和范围。 阀 『 ]在 炼 油 装 置 中 的 应 用 - 中国石化北京设计院 趑勇佟撮兴 ～ _ ～ Tg 6 9 ； 缴． T} _{ 摘要介绍了石油化工企业炼油装置的几种主要类型和有关管道分毁 分类 的规定。概述了 阀门在炼油装置中的使用情况及存在的主要问题。 针对炼油装置用阀门的密封性、 材料选用和规格 类型进行了分析， 并对阀门新品种和新材料的开发提出了希望和要求。 瓿 词 ； ． ‘ 油 i 竺 三 苎 一 、慨述 石油化工企业中的炼油装置是以加工原油 为目的， 生产不同品种的汽油、 煤油和柴油等燃 料油、 润滑油和化工原料。 装置的主要类型有常 减压装置、 催化裂化装置、 催化重整装置、 延迟 焦化装置、 加氢裂化和加氢精制装置等几十种 不 同类型 。 炼油装置的特点是工艺介 质易燃 、 易爆 ， 温 度压力较高， 开工周期较长且连续性生产。 一旦 阀门泄漏， 出现故障， 轻则停工、 停产， 重则造成 人员伤亡 和财产损失。 近年来 ， 阀门质量 出现滑坡 ， 设计选型 、 施 工安装也不尽合理。 因此， 炼油装置所使用的阁 门必须引起阀门制造、 设计选型及施工、 生产单 一 L 位的重视。 为了说明炼油装置对阀门的要求， 结 合炼油装置特点， 对主要装置做一简要介绍。 二、 主要炼油装置简介 1 ． 常减压装置 该装置是通过蒸馏、 精馏的方法 ， 将原油中 的汽油、 煤油、 柴油及裂化原料馏分分开t 常压 塔底重油再进行减压蒸馏， 以生产润滑油馏分 或增产液体馏分。 该装置处理能力的大小 ， 即为 该炼油企业的生产能力。设计优劣对炼油厂的 产品质量、 收率和原油的有救利用有根大影响。 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 阀 门 1 9 9 7 年第 4 期 原油中舍有腐蚀性化合物 ， 主要有无机盐 的腐蚀、 硫化钫的腐蚀和环烷酸的腐蚀 。 1 无机盐的腐蚀原油 中的盐类受热分 解生成具有强腐蚀性的 HC I 。HC I 与 H, S在蒸 馏过程 中． 随原油 的轻馏分和水分挥发、 冷凝， 在塔顶及冷凝系统形成低温 的 HC 一 H2 S - H2 O 型腐蚀性介质 ， 对初馏塔及塔顶馏出线， 有相变 的部位产生严重腐蚀。 2 硫化物的腐蚀原油中的硫化物主要 是硫醇、 硫化氢、 多硫化合物及元素硫等。温度 小 于 1 2 o ℃且 有 水存 在时形 成 HC 1 - S Hz O 型腐蚀性介质。但无水情况下温度小于 2 4 O C 对设备无腐蚀。沮度大于 2 4 0 ℃时硫化物开始 分解， 生成 H。 S ， 腐蚀加剧 。对常减压炉出口的 转油线 ， 减压塔底臂线部位产生严重腐蚀。 3 环烷酸腐蚀原油 中的酸性物质主要 是环烷酸。温度和气相流速对腐蚀性有很大影 响。温度≤2 2 0 ℃时基本不腐蚀， 2 7 O ～2 8 0 ℃腐 蚀性最强 ， 2 8 0 ～3 5 0 ℃腐蚀性下降 ， 3 5 0 4 2 5 ℃ 腐蚀性加剧， ≥4 2 5 ℃环烷酸已基本全部气化， 腐蚀下降。常压塔柴油馏分侧线和减压塔润滑 油馏分佣线上的弯头等出现环烷酸凝渡处腐蚀 较严重。常压炉出口转油线、 常压塔进料 ， 温 度 3 5 o ～ 4 0 0 ℃环烷 酸大部 气化， 气 相流速 加 快， 腐蚀加剧 。 2 ． 催化裂化装置 催化裂化装置是提高轻质油收率、 生产高 辛烷值汽油、 多产柴油的重要手段。 该装置是 由反应再生系统、 分馏系统 和吸 收稳定系统组成 其反应再生系统 ， 温度较高， 热催化剂和烟气管道可达 7 0 0 “C以上。渣油催 化裂化所使用的催化剂， 强度 高， 对 管道、 阀门 冲刷和磨损严重。临界喷嘴切断阀采用高温闸 阀一般 2 ～3个月就磨损， 目前已采用内村剐玉 闸阔。 该装置是炼油厂效益较高装置 ， 开工周期 长， 一般两年为一检修期。 3 ． 催化重整装置 催化重整装置是从石油生产芳烃和高辛烷 值汽油组分的主要工艺过程 ， 所产生的氢气是 加氢装置用氢重要来源 。 该装 置工 艺过程为原料预处理 和催 化重 整 原料预处理包括原料预分馏、 预加氢和预脱 砷的过程。 催化重整是将 C 6 C 1 l 石脑油馏分 为原料， 在一定的操作条件下， 使环烷烃和烷烃 转化成芳烃或异构烷烃 ， 同时产生氢气的过程 。 催 化剂 再生主要环节是 在高 温下 进行烧 炭。 氯化更新是再生中重要步骤 ， 以提高催化剂 的性能。过去催化剂再生为间断操作。新的技 术为连续再生。其循环系统在各设备上均有一 组程序控制阀门开关， 使催化 剂在设备内脉冲 式地移动。 4 ． 延迟焦化装置 该装置是将减压渣油经深度热裂化生成气 体、 轻质馏分油及焦炭的加工过程 。 是炼油厂提 高轻质油收辜和生产石油焦的重要手段 其工 艺分为焦化和除焦两部分。 焦化为连续性生产， 除焦为间断式生产。加热炉和焦炭塔的进 出口 用 四 通 阀 连 接 。炉 出 口温 度 5 0 0 ℃， 压 力 o ． 5 M Pn。 四通阀是该装置特殊专用阀门。该阀是切 换加热炉进入焦炭塔的重要通道。其质量的优 劣对装置生产有很大影响。 国产 四通阀 ， 结构不 尽合理 笨重、 易发生故障。近年来无论新设计 的， 还是旧装置大都采用进 口四通球阀， 但其价 格昂贵。 5 ． 加氢精制装置 加氢精 制装置能有效地使原料油中的硫、 氯、 氧等非烃化合物氢解。使芳烃、 烯烃选择加 氢饱和， 并能脱去金属和沥青质等杂质。 1 汽油加氢精制焦化汽泊 中硫、 氮及 烯烃古量较高， 稳定性差， 辛烷值低。通过加氢 精制， 提高其品质， 作为汽油调合组分、 重整原 料或乙烯裂解原料。 2 柴油加氢精制 主要是对焦化与催化 裂化的柴油精制。加氢脱氮是加氢改质的主要 目的。以改变其不稳定性。 3 直馏煤 油加 氢精制 主要是 含硫、 氮 和芳烃的煤油馏分进行脱 硫、 脱 氢及部分芳烃 饱和 ， 以改善其燃烧性能， 生产合格的喷气燃料 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 1 9 9 7 年第 4 I 胡 闷 门 或灯用煤油。 ． 6 ． 加氢； 裂化装量 加氢裂 化技术具有产 品灵话性 的特点 ， 采 用不同的催化剂和操作方案， 用不同原料t 可以 有选择地生 产液化石油气、 石脑油、 喷气燃料以 及轻柴油等多种优质产品。加氢裂化尾油又是 优质润滑油料和裂解的原料。 三、 炼油装置中阀门使用概况 阀门是 炼油装置 内的管道重要部件， 用于 管道的启闭、 节流和调压。 常用的阀门类型有闸 阀、 截止阀 止回阀、 蝶 阀、 球阀、 安全 阀和疏水 阀等。各种类型阀门在装置内占阀门总数的 比 例分别为； 闸阀 8 O 、 截止阀8 、 止回阀 6 、 其他 6 ， 阀’ 门投资占装置的 5 ～8 ， 占管道 的 5 O 。 目前 蝶 阀巳开始代替一部分大 口径 闸阀 。 以 2 5 0万吨 ／ 年常减压装置和 1 4 0万吨／ 年催化 裂化装置为例， 阀门规格占阀门总个数的比例 为 ； DⅣ ≥ 4 0 0 3 ％ DⅣ l 5 O～ 3 5 0 l 2 ％ DN5 0～ 1 0 0 2 5 ％ DⅣ ≤ 4 0 6 O ％ 阀门材质主要有碳钢、 合金钢和不锈钢。 几 种不同类型的炼油装置阀门用量见表 l 。 寰 1 几种炼油 装置 罔门用■ 阀 门 装置名韩 碳钢 不锈钢 备注 重量 重量 台 台 t t 2 5 0 万吨常减压蒸馏装置 2 1 e 6 l l 4 ， 8 9 1 l 5 ． 4 1 4 0 万吨／ 年催化重整装置 3 4 5 4 2 6 6 ． 0 6 4 2 B 9 ． 2 8 3 O 万吨／ 年催化重整装置 3 5 2 2 l 5 0 4 3 0 7 8 1 0 0 万吨／ 年延迟焦化装置 2 3 9 0 9 2 ． 1 5 I l 7 9 ． 2 6 8 O 万吨， 年柴油加氢装置 9 9 B l 2 6 0 万吨／ 年、 i 0 0 万吨／ 年重 l 9 5 9 2 7 整加氢联合装置 耘包扣 2 0 0 万吨／ 年常压重抽加氢 3 8 3 7 4 3 3 国外钌 脱硫装置 赞 芳烃联台装置 6 5 9 t 包括合叠钢在内。 炼油装 置主要使用通用阀门， 有些装置的 高压管道也选用 A P I 标准阀门。 今后新的炼油 装置完全采用 A P I 标准阀门是必然趋势。 四、 炼油装置的管道分级 石油化工企业管道按输送介质的危险程度 和设计条件进行分级 类 ， 对管道施工、 设计和 生产管理非常重要。 由于管道进行分级， 所以对 不同级别 的管道使用的阀 门， 检验与验 收有关 标 准 作 了 规 定 。现 将 石 油 化 工 企 业 标 准 S H3 0 5 9 --I 9 9 4有关管道分级 类 进行介绍 标准中规定剧毒、 可燃介质管道应根据输 送介质的温度、 压力、 闪点、 爆炸下限和毒性等 设计条件分级 表 2 。 标准中规定非剧毒、 不燃介质管道应根据 管道材质、 设计温度、 设计压力分类 表 3 。 按行 业标 准 S H3 O 6 4 --1 9 9 4规定， 对不 同 级别管道 所使 用的 阀门， 检验与验收有不同要 求 。 ④ 用于 A级管道的阀体、 阀盖、 铸钢件， 应 按 GB 5 6 7 7的规定进行射线检测。 ② A级管道 阀门的焊缝 ， 应按 GB 3 3 2 3的 规定进行射线检测。 ⑧ A级管道阀门铸钢件射线底片合格等 级， 应按 J B ／ T6 4 4 0的规定确定 。 ④ A级管道阀门的焊缝射线底片合格标 准， 应按 S H J 5 O l中对 A级管道要求确定。 裹 2 管道分级 管道级别 适 用 范 围 1 居 孝介质管道 A 2设计压力大于或等于 9 ． B i MP a 1 O O k g U c m 的易燃、 可燃介质管道 1 ． 介质闲点低于 2 8 ℃的易燃舟质管道 B 2介质爆炸下限低于 5 ． 5 均管道 3 ． 操作温度高于或等于介质自燃点的C级管道 C 1 ． 介质闪点 2 8 6 0 “C的易l j} l 、 可燃介质管道 2 - 介质爆 降下陬高于或等于 5 5 的管道 注一 ① 剧毒介质是指被人吸人或与人体接角 虫 时， 进人人 体的量 、 于或等于 ， 即台5 『 起肌体严重损伤或致死, i l p 使迅 速采取治疗措施也不能恢复健康的物质， 如氟、 氢氟酸， 氢氰 酸， 光气、 氟化氢、 碳酰氟、 丙烯膊和四乙铅等， 以及设计规定 为剧毒介质的物质． 易持 l 介质是指闪点低于或等于 4 5 ℃的被体。 可燃介质 是指闪点高于 I 5 _c 的被饿。 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 3 6 阔 门 1 9 9 7 年第4 期 表 3 管道分类 设计温度 设计匝力 MP a 管道材质 ℃ ≤ 3 7 O 32 1 O ～ 3 2 4 ． O ～ 1 0 1 ． 6 ～ 4 ． 0 ≤ 1 【 _ 6 础素钢 V J 4 O ～l O l _ 6 ～4 ．0 ≤ L ． 6 3 7 O 台盘锕及 ≤一7 0 或≥l 5 D 任意 一 一 一 锈钢 --7 C , 4 5 0 l O l ～l O 1 ． 6 ～4 1 0 4 ～1 0 1 ． 6 ～4 ≤1 ． e 此外， 阀 门试验、 验收， 对不 同级 别管道 所 使用的阀门， 都有不 同要求 。 五、 炼油装置对阀门的要求 炼油装置对 阀门的基本要求是 满足工艺 要求， 保证阀门使用寿命， 方便操作、 维修， 结构 紧凑， 重量轻。 1 ． 对密封要求 密封是阀门的生命 ， 炼 油装置长周期 开工 要求阀门保证密封。 1 阀杆密封阀 门所使用 的填料， 必须 满足工艺介质的要求 ， 适应介质的温度和压力。 许多装置运转中， 阀门填料函经常泄蔼 ， 这一直 困扰着石化企业。许多炼油厂投产前就把所有 的填料全部更换。 柔性石墨环适用于各种工艺介质， 且不易 厂严格按标准执行。 2 中法兰密封阀门中法兰所使用的垫 片， 比较混乱。 所以炼油厂阀门到货都进行解体 更换垫片， 造成人力和物力的浪费 希望各阀门 厂生产石化企业使用的阀门时， 按 s H 3 0 6 4 1 9 9 4选用垫 片。 2 ． 对材料的要求 炼油装置所使用的阀门材料 ， 主要有碳钢、 合金钢和不锈钢。 由于炼油工艺发展， 原油性质 的变化， 原油铎度加工， 操作条件温度和压力升 高， 所以对 阀门材料又有 新的要求 1 耐腐蚀性材料某石化公 司炼油厂常 减压装置 ， 由于腐蚀 严重， 加氢裂化原料中铁离 子含量增多， 影响加氢裂化的正常运行。 所以在 减 压 塔 改 造 中， 对 设 备 、 管 道 及 阀 门采 用 了 3 1 6 L， 有 效地 防止了装置的腐蚀 。表 4为该 装 老化， 在S H 3 0 6 4 --1 9 9 4中已有规定。 要求阀门 置在改造前后原料中铁离子含量情况 表 4 改造前后 V G 0原料铁离子情况 比较 改造前 改造后 采样时间 I 9 9 0 年 1 9 9 1 年 1 9 9 1 芷 v g o l 1 月I 2 日 1 2 月 1日 1 月 7日 2月2 2日 3月1 1 日 8月2 2日 8 月 9日 8月2 4日 8月 2 7日 9月3日 9月l O日 l 至 4 ． 2 6 6 ． 7 9 8 ．1 O 7 ， 3 8 7 ． 6 0 o ． 5 O ． 5 o ． 4 o ． 6 o ‘ o ． 3 碗 二 线1 嬖 1 ． S 8 4 ． 7 4 5 6 l 4 4 9 5 ． 8 4 1 7 l _ 8 l _ 3 I ． 9 l _ 2 L 5 碱 三 线 I 曼 乱 5 5 8 ． 0 8 8 ． 3 1 7 ． 8 6 l 4 2 ． e 2 8 L 5 2 4 L g 2 ． 1 2 耐高温耐磨材料渣油催化裂化是渣 油深度加工工艺， 是提高炼油厂经济效益的重 要手段， 巳为许多国家所重视。我国原油偏重 ， 大于 3 5 0 ℃的常压渣铀 占原 油的 6 0 ～8 o 大于 5 0 0 ℃的减 压渣油占原油的 3 O ％一5 O ％ 所以发展渣油催化裂化是我国加工重质油的必 然趋势。渣油催化裂化反应温度提高 ， 流速增 快， 催化剂强度增强， 工艺要求设备、 管道和阀 门的材质， 能在高温下耐 冲刷和磨损 。 炼油厂含 热催化剂管道用的阀门， 使用两个月即受到严 重的冲刷磨损， 不得不采取加固措施 。 开发耐高 温耐磨 材料是当务之 急。 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 1 9 9 7年第 4期 问 n 3 ． 类型和规格的耍求 炼油工业在国民经济中起着重要作用， 而 炼油厂的经济效益与其规模密切相关， 因此炼 油厂的大型化为世界各国所重视。其优点是节 省投资、 减少占地、 降低成本、 降低能耗。 炼油厂 的大型化主要是单套装置的生产能力的扩大， 这样才能体现大型化的优点。 装置的大型化 ， 必然要求阀门规格的扩大 ， 而规格的扩大， 必然要求 阀门类型和结构形 式 适应多规格的要求 。 例如， 闸阀 由于结构 长度 长， 重量又重 ， 不 适应大直径， 因此， 蝶阀和其他型式的阀门， 必 然取代部分闸阀。 此外， 公称压力4 ． 0 MP a 及其 以上的规格也应扩大， 以满足需要。 4 ． 加氢裂化装置用商压阀门 一 加氢裂化装置所使用的高压阀门， 主要选 用进 口 A P I 标 准阀 门。其 特点是压力 级别 为 9 0 0 1 b 、 1 5 0 0 l b和 2 5 0 0 l b级 ， 材料和检验标准 比 较严格， 国内虽有上述产品， 但不能满足使用要 求。 另外， 加氢裂化装置， 工艺条件苛刻， 发生泄 漏非同小可。但是进口阀门， 价格昂贵， 长期使 用进口阀门， 非长远之计。 开发国产加氮裂化所 使用的阀门， 不但节约外汇、 减少投资， 同时， 也 促进国内阀门技术水平的提高。这一工作难度 很大， 需要有关部门的促进 协作和支持。 六、 结语 随着 国民经济的发展， 需要更多 、 更好的石 油产品。 而 由于原油性质的变化 ， 加工 国外高含 硫原油装置增多 。今后炼油装置为适应上述变 化和装置的大型化及长周期开工的要求， 必须 开发新工艺、 新材料 。因此 ， 炼油的新工艺必将 对阀 门提出新的要求 。开发 新品种 ， 研究新材 料 ， 是阀门发展的必然趋势 参考文峨 1 S H 3 0 5 9 --1 9 9 4 石油化工企业管道设计器材选用通则 2 S H 3 0 6 4 --1 9 9 4 石油化工锕帛 蛹 用阀门选用、 捡验及验收 3 G ]B 5 6 7 7 --1 9 8 5 铸钢阵射线照相及底片等级舟类方法 4 G B 3 3 2 3 --1 9 8 7 钢培化焊对接接头射线照相和质量舟级 5 ] B ／ T 6 4 4 0 --1 9 9 2 阀门铸钢件射线照枢检验 6 1 - 1 ．] 5 O 1 --1 9 8 5 石油{ i T剧毒、 易黼、 可燃舟质管道施工 及验收规定 一 7 一 弓 工业阀门在石化装置应用中的一些问题 洛阳石油化工工程公司岳进才 - _ ●● ___ 一 丁 E H l 摘要本文就阀门制造中所使用的标准方面的问题做了论述。简迷了硬密封蝶阀和高压加氢 阀门的应 用 。 置的配管设计中正确选用阀门， 对保证装置的 正常运行是十分重要的。因阀门选 用不舍理或 阀门质量问题而造成整个装置停产甚至造成重 大的安全事故的例子， 在国内外都曾发生过。 经 验和教训告诉我们必须要严把阀门选用这一 关。 ’ ＼ 尚 压 ，阉 l 我公司是一个集石油化工装置设计、 工程 承包、 炼油工艺研究、 炼油设备研究和炼油试验 于一体的大型综合性工程公 司， 承担大 中型石 化装置的设计任务 ， 公司于 1 9 9 7年 l o月通 过 I S O 9 0 0 1 --G B ／ T 1 9 0 0 1 质量认证。我们在石化 装置的配管设计中， 对工业阀门的选型和应用 积累了一些经验， 同时也遇到了一些困难和问 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载