夾套閥在聚甲醛裝置中的應(yīng)用

張麗

（中國五環(huán)工程有限公司，武漢430223）

在石化、化工生產(chǎn)中，夾套管被廣泛用于凝固點高或需保持高黏度流體溫度的場合（如硫磺，三聚甲醛等介質(zhì)）。筆者以某60kt／a聚甲醛項目為例，介紹夾套閥的應(yīng)用。該項目采用共聚甲醛技術(shù)，利用精甲醇作為原料生產(chǎn)共聚甲醛，共聚甲醛主要由三聚甲醛和其他單體共聚制備。質(zhì)量分數(shù)為60%～70%的甲醛，在濃硫酸或陽離子交換樹脂催化下得到三聚甲醛并精制為高純品，然后與少量共聚單體（如二氧戊環(huán)）在路易斯酸存在條件下開環(huán)聚合為共聚甲醛，再加入抗氧劑等助劑，造粒成共聚甲醛產(chǎn)品，其中三聚甲醛凝固點較高，需夾套保溫系統(tǒng)。

1 伴管伴熱與夾套管伴熱

按伴熱介質(zhì)分類，常見的伴熱形式有蒸汽伴熱、熱水伴熱、熱油伴熱、電伴熱等。從伴熱方式上，可分為伴管伴熱和夾套管伴熱。所謂夾套管伴熱就是在夾套管中的內(nèi)管輸送工藝介質(zhì)，內(nèi)管和外管間隙中通以蒸汽、熱油或熱水等熱介質(zhì)，對介質(zhì)輸送管加熱保溫的伴熱方式。夾套管常用于高凝固點介質(zhì)的輸送。

SH／T3040—2002［1］提到的伴管伴熱與夾套管伴熱的伴熱方式選用原則：對于輸送介質(zhì)的終端溫度或環(huán)境溫度接近或低于其凝固點的管道，介質(zhì)凝固點低于50℃時，宜選用伴管伴熱；介質(zhì)凝固點為50～100℃時，宜選用夾套管伴熱；介質(zhì)凝固點高于100℃時，應(yīng)選用內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管伴熱。

另外，在確定選用夾套管之前，必須滿足下列要求：輸送介質(zhì)凝固點大于50℃；夾套管的介質(zhì)溫度不低于被伴熱介質(zhì)溫度，但溫差不宜超過50℃。

由于聚甲醛裝置中，介質(zhì)三聚甲醛的質(zhì)量分數(shù)在15%以上，溫度低于65℃則凝固，故需80℃熱水夾套保溫系統(tǒng)。通常夾套管上的閥門、法蘭、過濾器等也都為夾套型。以下針對與儀表設(shè)計密切相關(guān)的夾套閥進行探討。

2 夾套閥

夾套閥的閥體為雙層結(jié)構(gòu)，其間可以流通一定溫度的介質(zhì)，以維系閥門內(nèi)介質(zhì)的溫度。當工藝介質(zhì)的結(jié)晶溫度或因流體溫度降低而造成黏度增加或流體凝固時，需在調(diào)節(jié)閥閥體和上閥蓋處增設(shè)保溫夾套裝置，使工藝過程按要求自動進行。閥體部分采用的形式根據(jù)其工作條件而定。夾套法蘭是一種常用于夾套管上的法蘭，其技術(shù)要求詳見SH／T501—1997［3］。

2.1 夾套閥的常見形式

2.1.1 部分夾套形式

在需要標準法蘭尺寸，并且不需要全夾套形式的情況下，一般選用部分夾套形式。在半夾套設(shè)計中只有中間閥體部分包含在夾套中，連接法蘭尺寸為閥門標準法蘭尺寸，夾套閥體與法蘭之間有小段距離沒有夾套，適用于縮頸夾套管或管道配對法蘭為標準尺寸的情況，如圖1所示。

2.1.2 全夾套形式之一

夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間。采用該種夾套形式的閥門需要增加其閥體長度及法蘭尺寸，其法蘭的面－面尺寸要與增加后的法蘭尺寸對應(yīng)的標準閥門法蘭的面－面尺寸一致。比如：7.62cm×10.16cm（3″×4″）的夾套球形閥門采用該種夾套形式，其法蘭尺寸要增大到10.16cm。該夾套閥門法蘭相應(yīng)的面－面尺寸要與10.16cm閥門法蘭的標準面－面尺寸相同。該種夾套閥門適用于配合標準夾套管使用的情況，如圖2所示。

圖1 部分夾套形式

圖2 全夾套形式之一

2.1.3 全夾套形式之二

夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間。夾套終點位于法蘭的邊緣，法蘭的螺栓孔嵌在夾套中，需通過單頭螺栓與管道配對法蘭連接。該種夾套閥門適用于縮徑夾套管或配合標準尺寸管道配對法蘭使用的情況，如圖3所示。

圖3 全夾套形式之二

2.1.4 全夾套形式之三

夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間。采用該種夾套形式的閥門需要增加其法蘭尺寸，其法蘭的面－面尺寸為標準閥門法蘭的面－面尺寸，閥體尺寸隨著夾套法蘭的尺寸有所變化。比如：7.62cm× 10.16cm的球形閥門采用該種夾套形式，其法蘭尺寸要增大到10.16cm，該閥門法蘭相應(yīng)的面－面尺寸仍為7.62cm閥門法蘭的標準面－面尺寸。該種夾套閥門適用于配合標準夾套管且管道系統(tǒng)安裝空間較小的場合，如圖4所示。

圖4 全夾套形式之三

2.2 夾套閥的跨接管線

該裝置夾套管線中使用的閥門均為法蘭連接的全夾套閥。根據(jù)文獻［1］，套管上應(yīng)使用跨接管串接，跨接管宜采用法蘭連接。夾套閥門的跨接管線如圖5，圖6所示。

5 水平管道上夾套閥門的跨接管

圖6 垂直管道上夾套閥門的跨接管

這些跨接管線的安裝方向有一定要求。比如，水平管道上帶夾套閥門的跨接管若是蒸汽跨接管，應(yīng)高進低出；若是熱水跨接管，應(yīng)低進高出?？缃庸苓B接應(yīng)防止積液和堵塞，并考慮安裝空間。另外，套管、內(nèi)管、跨接管等的尺寸也有一定關(guān)系，見表1所列［1］。

2.3 夾套閥在聚甲醛裝置中的應(yīng)用

該項目聚甲醛裝置中，由于用戶要求采用了兩種形式的全夾套閥門。第一種為圖2所示的標準全夾套形式；第二種是圖3所示的全夾套形式之二，即法蘭尺寸為標準閥門尺寸，夾套包含閥體，并且延伸到法蘭之間，其與管道配對法蘭連接的單頭螺栓由閥門廠家自帶。與夾套管的跨接管線連接口通常為法蘭連接，跨接管與夾套管的對應(yīng)關(guān)系見表1。閥門廠商內(nèi)部的跨接管線連接口的連接形式通常由廠商選定。

表1 夾套管組合尺寸mm

對于同一項目，筆者認為夾套閥門的形式應(yīng)盡量保持統(tǒng)一，便于和夾套管道連接形式一致，以免現(xiàn)場安裝時出現(xiàn)不必要的麻煩。在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同的工況，選擇合適的夾套閥，并在數(shù)據(jù)表中標注清楚。另外，夾套法蘭與夾套管的連接尺寸以及跨接線連接口尺寸也需倍加關(guān)注。

3 結(jié)束語

聚甲醛裝置中的夾套設(shè)計是一大難點，夾套關(guān)系比較復(fù)雜，儀表的夾套種類繁多，涉及面比較廣泛，其設(shè)計的好壞直接影響到裝置能否安全、長周期運行。筆者僅對夾套閥門進行了初步探討，其他夾套儀表如夾套流量計等的基本原理與此類似。

［1］ 國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.SH／T3040—2002石油化工管道伴管及夾套管設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國石化出版社，2003.

［2］ 國家石油和化學(xué)工業(yè)局.HG／T20549.5—1998化工裝置管道布置設(shè)計技術(shù)規(guī)定［S］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［3］ 中國石油化工總公司工程建設(shè)部.SH／T501—1997石油化工鋼制夾套管法蘭通用圖［S］.北京：中國石化出版計，1997.

［4］ 國家石油和化學(xué)工業(yè)局.HG20514—2000儀表及管線伴熱和絕熱保溫設(shè)計規(guī)定［S］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［5］ 胡雄，劉敏，徐瑩，等.三聚甲醛裝置中熱水夾套管施工［J］.石油化工設(shè)備，2011，40（03）：48－50.

［6］ 齊芳.夾套容器的設(shè)計［J］.石油化工設(shè)計，2006，23（02）：15－18.

［7］ 孫文強，孫光磊.夾套管道施工技術(shù)與工藝［J］.石油化工建設(shè)，2009（03）：67－68.

［8］ 陳慧文，劉雨民.夾套管的配管設(shè)計及管件選用原則［J］.煉油與化工，2007（01）：37－39.

［9］ 劉慶耀.電伴熱及蒸汽夾套伴熱在硫磺回收裝置中應(yīng)用的比較［J］.煉油技術(shù)與工程，2004，34（09）：53－55.

［10］ RADLE J.Steam Tracing Keeps Fluids Flowing［J］.Chemical Engineering，1997，104（02）：94－97.

［11］ 戚學(xué)貴，譚曉勇，徐宏，等.伴熱系統(tǒng)及外伴熱管體系性能優(yōu)化技術(shù)評述［J］.天然氣工業(yè)，2007，27（04）：108－111.