加氢装置高压管道配管设计浅谈.pdf

管救求
石油化工设计
Petrochemical Design
2011,28(2)47-49
加氢装置高压管道配管设计浅谈
朱小辁
(中国石化工程建设公司,北京100101)
摘要:按高温高压管道及常溫高压管道分癸讨论了不同高压管道的配管设计要点;根据相连设各的
不同,举例论述了加氢装置中部分关键高压管道的管设计,以及部分关鍵高压管道支架的设置特点;通
过对高压管道特点的分析,闻述了高压管道在配管设计中的设计原则及设计难,点,以及高压管道支架的
选用及设置原列;通过对设计经验的总结和对比,对加氩装置中高压管道配管设计的设计特点及注意事
项进行了探讨,以期为以后的同美装置设计提供参考
关键词:加氮高乐加热炉反应器高压換热器
加氢工艺是石油精加工的重要手段,它通过1.1反应器进料加热炉入口管道
高压、氢气、催化剂等条件改变原料油的化学组
目前的加氢装置,按照加热炉的进料组成来
成,起到脱硫脱氮、提高饱和率的作用,它不仪能分,有炉前混氢、帅后泥氢、炉后混油3种。以炉
够提高单位原油的轻油收回率,而且能提高燃料前混氢来说,原料油经过反应进料泵加压,氢以
油的质量。加氢装置能为石油化工装置提供优质后经过高压换热器换热,成为髙温高压的混氢油
的原料,因此在石化行业中被广泛运用。加氢装分两路进入加热炉。此段管道介质为汽液两相,
置有加裂化、加氢精制、加氢改质等等,其共同易振动,因此在进炉子前有一定的直管段要求,让
的突出特点是:(1)高温环境多。加热炉,反应器,两相介质充分混合,进入炉子的各路管道要求完
操作温度都在400℃左右;(2)高压。一般的加氢全对称布置,使各路的流量均匀分配。
装置,压力多在10MPa以上;(3)介质腐蚀性强且
以某厂800kta加氢改质装置为例,见图1。
易然易爆。氢气,硫化,铵盐等的存在,极其危加热炉入管道DN300,材质321S5;操作温度
险,对设备及管道的腐蚀情况非常复杂。
2℃,操作压力12.7MPa工艺要求人前需
以上特点决定了在加氢装置的配管设计中,要有大于20倍管径的水平育管段,大于2500mm
高压管道的设计非常重要且占据一-定比例。通常的立管直管段:;图中①②两点的垂直向上的荷载
公称压力在10~100MPa的管道被称为高压管为3t,在炉前立柱子及横梁,安装D型弹資。
道。在加氢装置中,既有高温高压管道,又有常温
高压管道,本文根据管道所连接的设备温度的不
大于20倍管径
同,举例将高压管道进行分类讨论
大于2500run
1高温高压设备所连接的管道
一般情况下,与高温高压设备(代表设备:反
图1加热炉入口管道
应进料加热炉、加氢反应器、高压换热器)所连接
的管道也称为高温高压管道,这类管道具宥壁厚
收稿日期:2010-09-07
值大、材质高等特点,并且伴随着设备操作温度的
作者简介:朱小维,女,2001年毕业于南京工业大学过
升高,设备膨胀及管道应力对于配管设计有非常
程装备与控制专业,工学学士,高级工經师,现从事压
力管道的设计工作。联系电话:010-84877348;E
重要的影响。这里举例说明。
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石油化工设计
第28卷
1.2加热炉出口至反应器入口管道
急冷氢管道
混氢油气从加热炉出来,进人加氯反应器。
为了控制反应器催化剂床层的温度,每个催
加热炉出口处攴管管道要求完全对称。加氢反成化剂床层都要随时注入急冷氢。由于急冷氢管道
器基础直接生根在地面上并设置框架,梯子平台本身操作温度只有约70℃,反应器温度在400℃
及附反应器管道支架均落在框架上。由于反应器上:ド,因此当反应器热膨胀时,冷氢管道也会随之
温度比较高,反应器本身筒体会有比较大的热膨有向上.的位移,所以冷氢管道的布置要有一定的
胀,因此与反应器直接相连的管道,要充分考虑设柔性,并肌与上层平台梁之间留有足够空间,以防
备的热胀来设汁管道走向及敷设管道支架
止止回阀与平台梁相撞;急冷氢管道上的单向阀
?2为加热炉出口至加氢精制反应器入口管应尽量靠近反成器安装;急冷氢调节阀组应落地
道,管道DN3OO,材质321s;设计温度/操作温度布置,使于应急挑作:为防止支架脱空,该管道应
386℃/352℃,设计压/操作压ノ15.2MPa/増加Ⅱ弯或设凿弹簧支架。图3中冷氢管道
12.1MPa。按照图中加热炉与反应器位置的布置,DNI00,材质为321SS,设计温度/操作温度150/73
该管道走向形成了一个自然的π弯,能有效补偿℃,设计压力/操作压力14.4/13MPa,按图ψ管道
部分管道热应力
走向①点处应力计算结果为叮变弹簧支架。
这根管道的支架有几种方案:(1)②两点为
可变弹簧攴架,③点为恒力蝉簣承重,の点为导向
支架;(2)①②两点为可变弹簧支架,③点为恒力
弹贅承重+导向,②点无支架;(3)①②两点为恒
力弹簧支架,③点为导向支架,点为普通承重支
架
图3急冷氧管道
1.4反应器出至高压换热器管程入管道
为了节约高压管道的长度,反应器与高压换
热器一般靠近布置。反应器出门管道一般操作温
度近400℃,因此这根管道在布置时需要充分考
ょ管道的热膨胀。图4中,管道DN400,操作温度
399℃,操作压力1.4MPa。图中弯长度可以根
据应力计算结果的需要进行调节。
图2反应器入口管道
在3个方案中,第(1)、(2)个方案基本一致,
在③点处设置恒力弹支槊,③点的具体位置可
以调节,只要弹簧的力合适,就可以保证对反应器
嘴子的受力不会过大,在③(少两点中选择合适的
向支果的位置即可;第(3)个方案中,④点承重
支架的位置,要求在①点以上的那段管于的膨胀
量与反应器从裙座切线到顶部嘴子的膨胀最相
当,才能满足嘴子的受力要求。这三个方案中,第
图4反应器山口至高牀换热器人门管道
(1)、(2)种方案更为常冗并且更容易实现:第(3)1.5高压换熱器管道
种方案比较特殊,对④点位置有要求,需结合实际
高压换热器的T艺流程要求相对简单,配管
的土建梁的条件才能实现
设计的难点在于管道的热膨胀会对高压换熱器产