延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案

朱孟光

天津石化煉油部聯(lián)合四車間

延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案

朱孟光

天津石化煉油部聯(lián)合四車間

延遲焦化是采用分裂、縮合等反應(yīng)將以各種工藝形成的重原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品、中間餾分油以及焦炭的一種熱加工方式。因?yàn)樵摷庸し绞皆诠ぷ鞴こ讨衅溲b置核心區(qū)域的管理溫度高、容易結(jié)焦且操作也存在間歇性，因此遲焦化裝置核心區(qū)域管道的設(shè)計(jì)是非常重要的。本文主要是針對(duì)延遲焦化裝置中焦化爐、焦化塔的管道特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)進(jìn)行研究探討。

延遲焦化；高溫；管道設(shè)計(jì)；焦化爐；焦化塔

重原油原料通常為減壓渣油、減粘渣油、催化油漿、溶劑抽提的半瀝青等，而為了將這些重原油轉(zhuǎn)換為可使用的輕質(zhì)油品，延遲焦化是目前運(yùn)用最為廣泛的熱加工工藝之一。其主要是采用分裂、縮合等技術(shù)降重原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品、中間餾分油以及焦炭。加工過程中，延遲焦化裝置的管道由于工藝的影響有著自身的特點(diǎn)，因此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合管道的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提高施工質(zhì)量。

一、延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道特點(diǎn)

1.1管道高溫且直徑大

延遲焦化裝置在工作的過程中，其管道的溫度很高，而溫度高會(huì)對(duì)塔頂開口的位移量造成影響，例如，將裝置中塔體的直徑設(shè)置為9m，塔體基礎(chǔ)到塔頂開口之間的距離設(shè)置為34.5m，那么在管道造成塔體的溫度上升達(dá)到最高溫時(shí)開口處會(huì)向上移動(dòng)，位移量為200mm，因此與塔頂開口處相連接的管線主要是為了補(bǔ)償位移量設(shè)置的。另外，由于溫度高，在高溫作用下會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，因此管道還有管徑大的特點(diǎn)。需要注意的是高溫管線自身也有熱脹量，延遲焦化裝置中需要考慮這一因素，還需要對(duì)高溫管線、大口徑管線以及所有重要的管線進(jìn)行應(yīng)力分析。

1.2工況復(fù)雜

在延遲焦化裝置中，一爐加上兩塔為一個(gè)組合，該組合中每個(gè)單獨(dú)的塔的操作是一個(gè)循環(huán)的過程，兩個(gè)塔之間是進(jìn)行交替操作的，單個(gè)塔的操作過程主要是預(yù)熱、甩油、進(jìn)料生焦、給汽、給水冷焦和切焦。因此，一個(gè)塔在操作過程中的溫度變化時(shí)非常大的，進(jìn)料生焦的時(shí)候塔的溫度可高達(dá)500℃，而給水冷焦的過程中塔的溫度會(huì)降低至90℃以下。又因?yàn)閮蓚€(gè)塔是交替工作的，那么一個(gè)塔在進(jìn)料生焦時(shí)，另一個(gè)塔卻處于給水冷焦的狀態(tài)，造成兩個(gè)塔之間的溫差很大，而這時(shí)兩個(gè)塔之間連接的管線就會(huì)受到牽制。正是由于這種復(fù)雜的工況對(duì)管線的牽制，所以在對(duì)管線進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)一定要把每一種可能的情況都考慮到。

1.3管道內(nèi)原料流速快

在進(jìn)料生焦時(shí)，進(jìn)料過程一定要注意不能讓原料在爐管中出現(xiàn)結(jié)焦的情況，同時(shí)還必須保證原材料在進(jìn)入焦炭塔后的溫度保持在較高的一個(gè)狀態(tài)。為了確保進(jìn)如焦炭塔的原材料的溫度，那么就必須確保原材料在經(jīng)過管線進(jìn)入時(shí)的流速一定要快。但是，原材料在管線內(nèi)流速過快則會(huì)使管線出現(xiàn)振動(dòng)的情況，憑操作經(jīng)驗(yàn)來看，連接爐出口和塔底之間的進(jìn)料管線(即轉(zhuǎn)油線)可能會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，所以在管道設(shè)計(jì)過程中不僅要對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析，同時(shí)還要采取相應(yīng)的措施預(yù)防管線振動(dòng)。

二、延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道設(shè)計(jì)

現(xiàn)在，延遲焦化裝置也在不斷的改進(jìn)，逐漸向大型化、冷焦水密閉處理、切焦水的環(huán)?；约绊斏w機(jī)和底蓋機(jī)的自動(dòng)化方向發(fā)展，而裝置的不斷改進(jìn)也使管道設(shè)計(jì)的要求不斷提高。

2.1油氣線管道設(shè)計(jì)

連接焦炭塔頂?shù)挠蜌獬隹诤头逐s塔之間的管線即為油氣線，該管線具有溫度高、管徑較大、距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，塔頂位移對(duì)它的影響也較大。因此，在油氣線的管道設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)工程的實(shí)際情況，分析兩個(gè)塔之間的油氣線互相牽制的位置，然后可以在該處的平臺(tái)生設(shè)置水平“П”型補(bǔ)償，而且設(shè)計(jì)后需要進(jìn)行應(yīng)力分析，確認(rèn)設(shè)置后的管系應(yīng)力和管嘴受力是否能滿足要求。

2.2安全閥線管道設(shè)計(jì)

在延遲焦化裝置中，安全閥處于裝置的較高位置，而且重量較大，這使得塔體的輕微振動(dòng)在安全閥處會(huì)得到放大的效果，從而造成較為強(qiáng)烈的振動(dòng)，不利于進(jìn)行安全生產(chǎn)。因此，在進(jìn)行安全閥線管道設(shè)計(jì)時(shí)不僅要在塔頂設(shè)置彈簧用于補(bǔ)償向上位移，還需要在塔頂安裝防振、減振支架，確保生產(chǎn)安全。

2.3開工線管道設(shè)計(jì)

從焦炭塔的頂部開口連接到四通閥的管線稱為開工線，該管線通常情況下保持常溫狀態(tài)。但是，該管線的有一端是與焦炭塔相連的，而焦炭塔是交替工作，總有一臺(tái)塔體處于工作的狀態(tài)，而塔體工作中會(huì)出現(xiàn)向上熱位移，從而對(duì)開工線造成影響。因此，該管道設(shè)計(jì)過程中一定要注意管道的補(bǔ)償和支撐問題，對(duì)裝置操作中的各種工況進(jìn)行注意分析，確保塔頂部開口和管系應(yīng)力值在安全的范圍內(nèi)。

2.4法蘭氣密線和蒸氣吹掃線管道設(shè)計(jì)

法蘭氣密線和蒸氣吹掃線均為管徑較小的管線，而在這類管線的設(shè)計(jì)過程中，需重點(diǎn)關(guān)注的問題是塔頂在出現(xiàn)向上熱位移時(shí)管線的支撐問題。這類小管徑管線的支撐不能采用鋼結(jié)構(gòu)，因此我們可以選用管線附近設(shè)備的管嘴作為管線的支撐點(diǎn)。

2.5轉(zhuǎn)油線管道設(shè)計(jì)

延遲焦化裝置中，連接焦化爐出口和焦炭塔抵扣進(jìn)料口之間的管線被稱為轉(zhuǎn)油線，該管線具有溫度高、容易結(jié)焦、流速快、容易振動(dòng)等特點(diǎn)。該管線的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品出量以及生產(chǎn)效益有著直接的影響，因此在整套裝置中具有重要作用。由于該管道是原料進(jìn)去焦炭塔的必經(jīng)之路，為了避免原料在管道內(nèi)出現(xiàn)結(jié)焦以及原料高速流動(dòng)使管線出現(xiàn)振動(dòng)的情況，在管線的設(shè)計(jì)過程中需要降低管道壓降、縮短管道長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)油線管道設(shè)計(jì)因此應(yīng)該遵循設(shè)計(jì)原則，即管線短而直，盡可能的減少?gòu)澋赖臄?shù)量以及縮短管道的長(zhǎng)度。

三、管線水力清焦處理

延遲焦化裝置進(jìn)行熱加工所采用的原料一般為重質(zhì)原油，因?yàn)椴僮鬟^程中溫度高等情況使?fàn)t管內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)焦的情況，久而久之裝置內(nèi)的管道阻力會(huì)增加，出現(xiàn)這種情況的主要管線是連接焦化爐入口和四通閥之間的管線，這種狀況不僅會(huì)對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)造成影響，還會(huì)影響爐管的壽命。因此，在管道阻力增加到一定程度的時(shí)候，就需要進(jìn)行除焦處理。它能夠?qū)芫€中的結(jié)焦情況進(jìn)行有效地處理，而且不需要使用任何化學(xué)物品，環(huán)保、無污染而且對(duì)人體無害，也不會(huì)對(duì)管道造成腐蝕，還因設(shè)備簡(jiǎn)單具有造價(jià)低但工效高等特點(diǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

延遲焦化裝置的核心區(qū)域管道因?yàn)榫哂袦囟雀?、容易結(jié)焦以及塔體交替操作等特點(diǎn)及工況，在管道設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡力將各種情況都考慮在內(nèi)，以確保操作的安全穩(wěn)定以及產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

[1]劉亞麗，牛國(guó)光，單紀(jì)軍. 延遲焦化裝置焦炭塔一層、二層平臺(tái)標(biāo)高的確定[J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014，02：129+146.