夹套管在硫回收装置中的应用.pdf

2015,25(2
廖莹夹套管在碗回收装置中的应用
夹套管在硫回收装置中的应用
廖莹”中国五环工程有限公司武汉430223
摘要硫回收装置中酸性气和液硫均使用蒸汽夹套管伴热。根据两种介质的不同特性,分别从夹套管连接形
式、材质、尺寸、管件、阀门类型等因素分析夹套管在硫回收装置中的应用。为硫回收装置中的夹套管设计提供
参考。
关键词夹套管硫回收装置酸性气液疏
在煤化工工艺中,原煤中含有的硫元素经造采用夹套伴热。
气、变换工序后转化为H2S。硫回收是通过化学方
伴热管的伴热方式:热水伴热、蒸汽伴热、
法将酸性气中的H2S或其它含硫物质转化成硫磺电伴热。电伴热一次性投资高、耗能大;热水伴
并使尾气能够达标排放的工艺技术】。硫回收装热只适用低于130℃的热敏介质管道;硫回收装置
置已成为现代煤化工必建的环保项目之一,回收中自产低压蒸汽,用量充足又可节能减排。因此,
产物硫磺可作为化工、医药工业的原料。
硫回收装置宜统一采用蒸汽伴热。
1夹套伴热管
2硫回收装置中夹套管的应用特点
夹套管是指含有双层管道的管路,供热流体2.1连接形式
在两层管道之间的空隙中循环,提高并维持内管
夹套管按内管与套管的连接形式可分为内管
中介质的温度。夹套管的适用情况如下:
焊缝隐蔽型(全夹套)和内管焊鏠外露型(半夹
(1)在输送过程中,由于热损失而产生凝液,套)。《石油化工管道伴管和夹套管设计规定》
并可能腐蚀管道或影响正常操作的气体管道。
2)在操作过程中,由于介质压力突然下摩SH/T3040-2012中规定,输送有毒介质且需夹套
而自冷,可能冻结导致堵塞的管道
伴热的管道应选用半夹套伴热。根据《职业性接
(3)在输送过程中,由于热损失可能引起管
触毒物危害程度分级》CBZ230-2010规定,H
内介质析出结晶的管道。
属于高度危害(I级),S属于无毒。因此,酸性
气管道应该采用半夹套管伴热,液硫管道应采用
(4)由于热损失可能导致输送介质粘度增高,
系统阻力增加,输送量下降,达不到工艺最小允全夹套管伴热
许量的管道。
全夹套管用夹套法兰连接,半夹套管用管帽
5)经常处于重力自流或停滞状态的易凝介或端板连接。两种夹套管连接方式特点对比见
质管道,宜选用夹套管伴热。
表1。
硫回收装置中符合上述情况的有酸性气和液2,2管道材质
硫管道。酸性气是指来自低温甲醇洗或变换装置
SHI/T3040-2012中规定,夹套管的内管和套
中含有一定浓度的H2S气体。由于酸性气中除H2S管材质不同时,应进行应力校核。夹套管的管道
外还含有部分H20,为了防止在输送过程中冷凝,柔性应符合《石油化工管道柔性设计规范》SHT
与H2S气体生成酸液腐蚀管道,酸性气管道须采3041-2002的规定。在硫回收装置中,由于内管
用夹套伴热;硫磺的熔点为113℃,温度低于与套管中介质对管道材质的腐蚀性不同,液硫管
121℃后,逐渐由固态变成液态,在130℃~160℃线的夹套内管与套管均可使用碳钢,只是内管碳
时粘度最小,流动性最佳。因此,液硫管道也须钢的腐蚀裕量更大。因此,可不必进行应力校核
廖莹:助理工程师。2012年毕业于武汉大学化工工艺专业获硕士学位。从事石油化エ工程管道布置工作。联系电话:(027)
81926350, 15902750833, E-mail: liaoying@ cweec com
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CHEMIICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2015,25(2)
表1两种夹套管连接方式及应用对比
全夹套
半夹套
连接形式夹套法兰
管帽或端板
管帽:①普通焊接
类型
①对爆式法兰连接
②平焊式法兰连接
②带墊板焊接
③不锈钢衬墊承插式法兰连接
端板:①外置端板
②内置端板
缺点存在保温死角
无法消除管道热应力补偿
应用范围管道可拆卬,不宜动火焊接
管道不拆卸,可动火焊接,易检査泄点
注意事项①在保证法兰螺栓拆卸空间够用的前提下,尽量缩短拆卸空间焊缝处焊接应力大,焊接管越长,热膨胀量越大,相
②蒸汽跨越管安装在管道上部,排凝管安装在管道下部
应的热应力也越大,设计中应注意热补偿
酸性气管线的内管,可根据项目投人资金充足程
(3)蒸汽由套管的上部引人,凝结水由下部
度选择不锈钢或特殊碳钢,如满足抗硫化氢腐蚀排出。每节夹套管之间的蒸汽管采用跨接管串接
NACE实验且腐蚀裕量极大的碳钢。若选择酸性气为方便检修,跨接管宜用法兰连接。同时,为防
管线的夹套内管是不锈钢,则需进行应力校核,止积液和堵塞,跨接管拐弯处宜用煨弯弯头。
反之,则不必。
2.4夹套管管件的选用
2.3夹套管组合尺寸及管道布置要求
2.4.1三通
根据SH/T3040-2012中规定,夹套管内、外
夹套管三通的选型应当符合夹套管组合尺寸
直径组合,以及供气、排凝管和跨接管尺寸见的标准三通。三通应采用剖切型。型式有横切和
表
纵切两种,见图1(左图为横切型,右图为纵切
型)。应根据现场实际情况选择三通的型式。
表2夹套管管径组合尺寸
套管
跨接管供气、排凝管
15
15
15
15
图1夹套管三通剖切型式
2.4.2异径管
夹套异径管的选型应当符合夹套管组合尺寸
的标准异径管。为减小材料应力集中,内管异径
20
200
250
管与套管异径管的大口端之间的焊缝最小距离为
300
50mm。其连接型式见图2。
标准的无缝同心或偏心异径管
350
400
硫回收装置中夹套管均应遵循表2设计。同
时,硫回收装置中蒸汽夹套管布置应注意以下
几点
(1)液硫管线极易堵塞,内管要求有坡度,
套管也必须与内管有相同坡度,保证套管内介质
流向与坡向一致。
图2夹套异径管连接型式
(2)受内管与套管的热膨胀差的限制,每节2.4.3弯头
夹套管的长度不宜超过6m,即每6m应设置可拆
当夹套管内管弯头的曲率半径小于1.5DN时,
卸的夹套法兰。
夹套管弯头的结构型式见图3(a)。内管和套管弯