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    某延迟焦化装置大油气线的管道设计.pdf

    • 资源ID:20009       资源大小:254.91KB        全文页数:4页
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    某延迟焦化装置大油气线的管道设计.pdf

    20 CHEMICAL ENGINEERⅡ G DESIGN 某延迟焦化装置大油气线的管道设计 李永勤 中石化洛阳工程有限公司 洛阳471003 摘要 简要介绍延迟焦化装置焦炭塔大油气线的平面布置与管道设计、材料选用、应力分析和支吊架选 择以及检修操作。 关键词 延迟焦化装置平面布置管道设计焦炭塔 延迟焦化是通过热裂化将石油渣油转化为液 体和气体产品,同时生成浓缩的固体碳材料 石油焦。在该过程中渣油快速流过加热炉的炉管, 加热到反应所需的温度500~505℃,再进入焦炭 塔,在焦炭塔里靠自身带人的热量进行裂化、缩 合等反应。热渣油在炉管里虽然已达到反应的温 度,但由于渣油的流速快,停留时间短,裂化反 应和缩合反应来不及发生就离开了加热炉,所以 反应推迟到焦炭塔里进行,因此叫延迟焦化。 焦炭塔与焦化分馏塔之间的油气管道习惯上 称为“大油气线”,见图1。在延迟焦化装置中, 大油气线的管道设计非常重要。本文对延迟焦化 装置大油气线管道设计中应注意的问题进行分析 论述。 大油气线 圈1大油气线示意图 1 平面布置与大油气线的管道设计 延迟焦化装置的平面布置设计,要结合地形 实际情况,处理好焦化炉、焦炭塔与焦化分馏塔 三者的位置关系,在满足国家标准石油化工企 业设计防火规范GB 501602008的前提下,三 者布置尽可能紧凑。管道设计尽可能缩短大油气 线的长度,减少压降,避免管道结焦和节约工程 投资,同时要考虑管道的热补偿要求,减少管道 对设备管嘴的推力,避免法兰泄漏。所以布置时 焦化炉与焦炭塔尽可能靠近布置;焦炭塔与焦化 分馏塔也应尽量靠近布置,但应与消防、检修和 配管统筹考虑,同时考虑安全生产、长期稳定操 作等要求。现场大油气管线实际走向见图2。 图2现场大油气管线实际走向 2大油气线的材料选用 2.1影响材料选用的因素 管道材料的选用必须依据管道的使用条件 李永勤工程师。2004年毕业于河南科技大学建筑环境与设备工程专业。现从事石油化工项目管理工作。联系电话 64885496,EmaiLiyq.1pecsinopec.COITI。 n 一 L 李永勤 某延迟焦化装置大油气线的管道设计 设计压力、设计温度、流体类别、经济合理性、 耐腐蚀能力、材料的焊接及加工性能,同时应符 合规范提出的材料韧性要求及其他规定。 某公司乙烯原料工程工艺联合装置1200kt/a 延迟焦化装置加工的减压渣油硫含量和环烷酸含 量较高,在材料选用时,对硫腐蚀和环烷酸腐蚀 还需参考加工高硫原油重点装置主要管道设计 选材导则SH/T 31292002适当加以考虑。此 外,由于延迟焦化工艺属于热加工工艺,焦炭塔 顶大油气线的操作温度在350℃以上。因此,高温 是影响大油气线管道材料选用的另一个重要因素。 由于碳素钢在425℃左右会引起石墨化现象, 致使强度下降, 石油化工管道设计器材选材通 用SH 30592001中规定10、20钢的上限使用 温度为425%,日本规定更为严格,上限使用温度 为350cI。铬钼钢由于添加了合金因素Cr、Mo, 阻止了碳化物的分解,提高了碳化物的热稳定性, 从而提高了钢材的高温强度、耐氧化性、抗氢腐 蚀及抗高温硫腐蚀能力,其上限使用温度可 达600℃。 2.2材料选用方案 加工高硫原油对设备腐蚀较严重,且操作温 度较高,一般设计温度大于425%。按照规范的要 求以及对国内外加工高硫原油延迟焦化装置选材 的情况调查,该管系的材料应当选用①管道和 管件为ICr5Mo合金钢;②阀门最好选用高温耐磨 进口球阀,以防止焦炭粉造成阀门失灵。因为该 阀门操作频繁,在投资和其他条件允许的情况下, 最好采用电动程控执行机构,减轻工人劳动强度 和提高阀门的安全性;③保温材料最好选用导热 系数小、耐高温的硅酸盐制品,减少热损失和延 长使用寿命。 3大油气线管道的设计与应力分析 为保证装置的长周期安全运行,必须将管道 的布置和应力分析紧密结合起来考虑,使管系满 足应力分析的要求,为安全操作提供基本保证。 延迟焦化装置的大油气线越 越直,越有利于 减少管道压降和防止管内结焦,但该管系应当满 足应力要求。某焦化大油气线管道应力分析后管 线布置图见图3。 在应力分析时,应当注意A、B两塔是问歇操 作这一情况以及工况的选择,如预热甩油工况、 生焦工况、吹汽放空工况和冷焦工况以及与另外 一个塔所处工况的匹配情况等,具体工况组合见 表1。只有通过全面分析、综合判断,才能保证应 力计算结果真实可信,为管系的支吊架设计打好 基础 图3 某焦化大油气线管道应力分析后管线布置图 4大油气线的支吊架设计 管道支吊架设计是管道设计的重要组成部分。 管道设计时,应当将管系具有间歇操作特点和支 架的生根形式以及应力分析结果结合起来进行考 虑,确定支架的形式,按照应力分析结果进行支 架设计。 以某公司乙烯原料工程工艺联合装置1200kt/a 延迟焦化装置为例,其大油气线操作温度为 415℃,操作压力为0.6MPa,管道规格为q508 15mm,材质为1Cr5Mo合金钢,保温厚度为 120mm的防水型硅酸铝制品。由于焦炭塔塔高、 热位移量大,而弹簧的生根部位又在焦化框架上 EL51100处,在第“1”点,其相对位移理论值 为212 mm,在塔顶采用恒力弹簧支架,弹簧选用 250 m/lq。在第“2”点,弹簧生根部位仍在焦化框 架上EL46600处,其相对位移理论值为l83 mm, 采用恒力弹簧支架,弹簧选用224 mm。在第“3” 22 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2014,241 焦炭塔A正常生产 十焦炭塔B小吹482 370 380 395 425 20 20 20 240 汽1.52h 焦炭塔A正常生产 十焦炭塔B大吹482 370 380 395 425 20 20 20 汽2~2.5h 370~38O~395~42520 20 20340 350 365 4O0 24o 34o 。霈 4250o-20 20 20 焦炭塔A正常生产 焦炭塔B小给482 370 380 395 425 20 20 20 30 水1~1.5h 焦炭塔A正常生产 十焦炭塔B大给482 370 380 395 425 20 20 20 30 水1.52h 焦炭塔A正常生产 焦炭塔B水溢482 370 380 395 425 20 20 20 30 流2~2.5h 焦炭塔A正常生产 焦炭塔B切焦482 370 380 395 425 20 20 20 30 2.5~3h 340~34O~33O~40020 20 20120 140 200 250 12O~l4O~2OO~25020 20 2060 70 80 120 60~70~8O~12020 20 6540 60 65 100 40~6O~65~100~20 20 2560 70 80 80 焦炭塔A正常生产 焦炭塔B空塔482 370 380 395 425 20 20 20 30 40 60 65 80 20 20 20 6h 焦炭塔A正常生产 焦炭塔B预热 6h 482 37O 38O 395 425 20 20 20 30320 43040-6207O62580840l0-20 20 20 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A小吹 240 汽1.52h 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A大吹 240 汽2~2.5h 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A小给 水1~1.5h 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A大给 水1.52h 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A水溢 流2~2.5h 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A切焦 2.5~3h 42oO520 20 20 482 37o 38o 395 425 20 20 20 340。; 。 ; 442o5o20 20 20 482 37o 38o 395 425 20 20 20 。 。 。 2050o20 20 20 482 37o 38o 395 425 20 20 20 ~ ~。 ~ 5102o-20 20 20 482 37o 38o 395 425 20 20 20 。 2loO0-20 20 65 482 37o 38o 395 425 20 20 20 4 080o~20 20 25 482 37o 380 395 425 20 20 20 焦炭塔B正常生产 焦炭塔A空塔 30 4O 6O 65 8O 2O 2O 20 482 370 380 395 425 20 20 20 f6h 嚣 s z 40606580。zz。4s2 s s 4 s如z 焦炭塔A事故工 况安全阀启482 跳 篆 B 舌 器、安全阀启 溢 銎露 跳 器 可能焦炭塔B 37o sso s s zs o 25 20鉴 聋 预热各工况 482 370 380 395 425 20 425 20 注表中温度均为操作温度。 李永勤 某延迟焦化装置大油气线的管道设计 23 点,在EL40800层为刚性导向支架。在第“4” 点,弹簧生根部位仍在焦化框架上EL37600处, 其相对位移理论值为1 12mm,采用恒力弹簧支架, 弹簧选用140 mm。在第“5”点,弹簧生根部位 仍在焦化框架上EL27900处,其相对位移理论 值为55 mm,采用恒力弹簧支架,弹簧选用8O mm。在第“6”点和第“8”点,在EL17900层 为刚性支架。在第“7”点,在EL17900层为刚 性支架,并在四周限位。在第“9”点至“14”点 处设滑动管托。在第“15”点处,其生根在炉前 副管桥,相对位移理论值为22 133//1,采用可变弹簧 支架。 5操作检修措施 1设计时应充分考虑到该管系容易结焦、 操作频繁的特殊性,在经常操作的地方应设置操 作平台和检修平台,同时根据需要,在阀门上配 置风气动装置,以方便操作和减轻操作人员的劳 动强度。 2设计时应在管道上适当设置一些法兰, 以便检修时拆卸,并在容易结焦的部位设置清焦 法兰口和法兰盖,便于在线清焦时使用;在焦炭 塔顶管道的弯头处应当设置弯头吊装钩,以便清 焦时拆卸和吊装。 6 结语 在进行平面布置和管道设计时要充分考虑到 延迟焦化装置的大油气线管道高温、易结焦和间 歇操作的特点,并进行应力分析,做到既满足工 艺要求,又能“长、安、稳”运转,获得更大的 经济效益。 参考文献 1 GB 501602008,石油化工企业设计防火规范[S].中国 计划出版社,2009. 2炼油工业技术知识丛书,中国石化出版社,2007. 收稿日期20131125 上接第11页 故总的内泄漏功率损耗为 784181.445245.4 kW 总的内泄漏功率损耗约占压缩机正常轴功率 的比例约为3.9%,所占比例是相当大的。根据 API 6172002,第7版第2章第2.1.1.3条,关 于压缩机性能保证的要求,正常工况下压缩机的 轴功率不得超过设计值的4%,且驱动机功率在压 缩机额定工况下,应有10%的裕量。由此可见, 在进行压缩机的热力计算中,应考虑密封系统的 内泄漏功率损耗,以保证压缩机设计、汽轮机或 电机的选型设计有合理的裕量。 3结语 通过本文的比较分析,CO 压缩机高压缸的轴 封型式采用迷宫密封更经济合理。 对迷宫密封轴封系统,一是应采用技术先进、 运行可靠的改进型C方案轴封系统,利于机组的 平稳运行;二是在进行压缩机的热力计算中,应 考虑密封系统的内泄漏功率损耗,以保证压缩机 设计、汽轮机或电机的选型设计有合理的裕量。 参考文献 1陈志,李建明,谭清德,申文求.28AT型干气密封的故 障原因分析及系统技术改进[J].流体机械,2007,35 14145. 2高明亮.CO2压缩机干气密封损坏及处理[J].石油化工 设备,2007,36增刊8384. 3赵玉勇,胡兰松.二氧化碳压缩机高压缸长周期运行探索 [J].大氮肥,2006,296401403. 4褚晓斌.CO2压缩机密封气的改造[J].大氮肥,2011, 345347348. 5李亚军等.二氧化碳压缩机轴封选型综合评判[J].中国 设备工程,20104244. 6大连工学院.年产三十万吨合成氨厂离 12,式压缩机[M]. 化学工业出版社,1982. 7吴正业.制冷与低温技术原理[M].北京高等教育出版 社,2004. 8吕瑞典.化工设备密封技术[M].北京石油工业出版 社,2006. 收稿日期20131125

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