循環(huán)油漿泵的布置及配管特點

楊 旭

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510000)

循環(huán)油漿泵的布置及配管特點

楊 旭

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510000)

催化裂化是石油煉廠用重質(zhì)油生產(chǎn)汽油的主要工藝之一。催化裝置的循環(huán)油漿泵尺寸大，工作介質(zhì)溫度高，含固體顆粒，布置難度大，體現(xiàn)了催化裝置的特色。本文重點結(jié)合中國石化股份有限公司金陵分公司350萬t/a重油催化裂化裝置的實例來講述循環(huán)油漿泵的布置和配管特點。

催化裂化；循環(huán)油漿泵；配管布置

催化裂化是在470～530℃溫度和0.1～0.3MPa的條件下，在熱和催化劑的作用下，使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?、汽油和柴油等的過程。新鮮原料(減壓餾分油和重油)經(jīng)過換熱后，在提升管反應(yīng)器內(nèi)與高溫催化劑接觸并立即汽化，高溫油氣從反應(yīng)器頂部流出，進分餾塔，經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回?zé)捰秃陀蜐{。

油漿容易結(jié)焦、結(jié)垢，從而造成油漿循環(huán)系統(tǒng)堵塞，給裝置的安全生產(chǎn)帶來隱患。為防止油漿系統(tǒng)設(shè)備及管道結(jié)垢，設(shè)置阻垢劑化學(xué)藥劑加料成套系統(tǒng)注入循環(huán)油漿泵(P-209ABC)入口管線。

在泵的配管時，要結(jié)合物料特性，合理布置，確保設(shè)備平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，裝置安全生產(chǎn)。

1 泵的布置要點

金陵催化裝置的泵區(qū)共分為三個部分，冷油泵區(qū)、熱油泵區(qū)及水泵區(qū)。冷熱油泵區(qū)獨立布置，間隔約8m。熱油泵包括原料油泵(P-201AB)、頂循環(huán)油泵(P-204AB)、輕柴油泵(P-205AB)、貧吸收油泵(P-206AB)、分餾一中泵(P-207AB)、分餾二中泵(P-208AB)、循環(huán)油漿泵(P-209ABC)、產(chǎn)品油漿泵(P-212AB)。

除水泵為頂進頂出形式外，其余泵均為端進頂出的離心泵。

成排布置的泵端基礎(chǔ)邊與管橋軸線距離為1350 mm。泵端基礎(chǔ)邊取齊布置整齊美觀，同時泵的排水溝可取齊布置。1350 mm這個距離是從循環(huán)油漿泵出口線支架設(shè)置來考慮的。如圖1所示，P-209ABC出口線為DN500，管線在地面層緊貼泵水溝，向上跨過管橋一層側(cè)梁。支架1為P01型底部設(shè)管墩的支架，要求B值≥300 mm，支架2為P15型管托(l=300 mm)，DN500的彎頭長度為762 mm，要求C值≥300/2 + 762 + 100=1012 mm，A= B + C =1312 mm，圓整至1350 mm。

圖1 泵基礎(chǔ)布置Fig.1 Layout of foundation

按整齊劃一考慮，泵出口嘴子對齊。除循環(huán)油漿泵尺寸較大不好統(tǒng)一外，管橋西側(cè)所有泵出口距管橋軸線700mm。這個尺寸是綜合所有泵的設(shè)備外形尺寸后圓整得到的。

2 泵的管道選材和管道布置

按工藝流程要求，油漿自分餾塔底經(jīng)循環(huán)油漿泵抽出后分為兩路，一路作為回?zé)捰蜐{與回?zé)捰突旌虾笾苯铀椭撂嵘芊磻?yīng)器(R-101A)，另一路先與自常減壓裝置來的初底油經(jīng)原料油初底油換熱器(E-215A/B)換熱，再經(jīng)原料油-循環(huán)油漿換熱器(E-212A/B)、循環(huán)油漿蒸汽發(fā)生器(E-213A～D)產(chǎn)生3.5MPa級飽和蒸汽將溫度降至280℃后，分為三路，其中兩路返回分餾塔，第三路產(chǎn)品油漿進入產(chǎn)品油漿-熱水換熱器(E-214A～D)冷卻至90℃，作為產(chǎn)品油漿送出裝置。

循環(huán)油漿泵的介質(zhì)入口溫度350℃,出口溫度375℃，吸入壓力0.35MPa，吐出壓力1.32MPa，介質(zhì)密度為857kg/m3，。油漿系統(tǒng)的管線等級均為3H5S1R,材料為合金鋼12Cr5Mo。該材料適用于高溫含硫油品，可抵擋240℃以上的高溫硫腐蝕。

泵采用兩開一備的運行方式?；A(chǔ)尺寸為5500 mm×1940 mm。

圖2 泵管道布置Fig.2 Arrangement of pipe

如圖2所示，三臺泵配管一致，入口線包著出口線在同一層側(cè)梁上繞π彎。管橋跨距為9000 mm，一跨放置一臺泵合適；如果一跨放置兩臺，則上層管道距結(jié)構(gòu)柱子間距不夠或地面層管道離柱子太近，操作檢修空間不夠。出入口管線布置在泵同一側(cè)，另一側(cè)供電纜接線和檢修操作。這樣做的好處還包括出入口的連通線距離最短、泵的輔助管線便于集中引線。

泵的入口管線為DN550，出口管線為DN500，入口管道按介質(zhì)流向步步低布置，且不應(yīng)存在“氣袋”[1]。油漿含固體顆粒，且粘度大，為防止管道堵塞積聚，循環(huán)油漿泵(P-209ABC)和產(chǎn)品油漿泵(P-212AB)進口管采用底平安裝。其他泵進口均采用頂平安裝。

按慣例，熱泵出口管道走下“U”形狀增加管嘴柔性時，“U”形管底部標高與泵體中心標高取齊，使泵嘴至“U”形底部兩段豎管上熱脹相等，應(yīng)力最小。但P-209ABC泵中心高度較高，為滿足豎管上的安裝空間，沒有采用水平管與泵中心標高取齊的走法。

考慮到油漿的顆粒容易損壞閥門，PID要求P-209ABC出口線使用兩個切斷閥，在介質(zhì)對第一道閥磨損嚴重時使用第二道閥進行控制。因此配管時，將止回閥和第一道切斷閥布置在地面水平段上，第二道切斷閥布置在豎管上。水平布置的切斷閥手輪向上，豎直管上的切斷閥手輪偏30°朝向通道，便于操作。由于兩道閘閥的手輪操作比一道閘閥占據(jù)了更多的空間，所以在布置P-209ABC的附屬小管線時，需要考慮避開這些空間，合理規(guī)劃。

主管橋一層側(cè)梁高度為TEL+4000 mm，不能滿足 P-209ABC出口管道最小連接所需高度。泵的出口嘴子標高為NEL+2303 mm，按最小連接接法蘭、大小頭、彎頭，管頂保溫外層標高為EL+3864 mm，加凈空100 mm，加側(cè)梁高300 m圓整后，將P-209ABC所在⑥至⑨軸線一層側(cè)梁抬高至TEL+4500 mm。

本裝置要求泵的切斷閥≥DN300時使用電動閘閥，共有53處電動閥。

3 泵管道支架設(shè)置的要點

圖3 P-209(ABC)入口管道應(yīng)力分析空視圖

Fig.3 Stress analysis of inlet pipe

泵進出口管道應(yīng)進行熱應(yīng)力計算。作用于泵管嘴處的力，不得超過泵管嘴子允許受力。泵管嘴允許受力應(yīng)由制造廠提供，當制造廠無數(shù)據(jù)時，泵管道對泵接管法蘭的最大允許推力和力矩應(yīng)符合API610的規(guī)定[2]。

如圖3所示，循環(huán)油漿泵入口管線由T-201進泵。共使用了4處吊簧、4處支簧。主管南北方向跨度約15 m，為吸收南北方向的熱脹，入口線分支在TEL+4500 mm的側(cè)梁上各自繞1個平π彎。入口線在過濾器處設(shè)置彈簧支架1，來調(diào)節(jié)泵嘴受力，地面彎頭處選用剛性支架2，為可調(diào)式支架，在剛支2后選用彈簧吊架3，解決此處管道易脫空的情況。在T-201開口處最近的支架選用彈簧支架4來調(diào)節(jié)管嘴受力。T-201的開口方位朝北，走一段'“L”形管后再入管橋，這種走法柔性比開口方位朝東直接接入要好。若開口方位朝南，則“L”彎比較長。圖中管線走法柔性好，且經(jīng)濟合理。

如圖4所示，出口管線均為剛性支架。出口分支走了一個下“U”來增加管道柔性，減少管嘴受力；出口分支各自繞了一個1個平π來吸收南北方向的熱脹；主管距離較長，南北方向跨度約54 m，設(shè)置了一個π彎來吸收熱脹。

圖4 P-209(ABC)出口管道應(yīng)力分析空視圖

Fig.4 Stress analysis of outlet pipe

圖5 泵頂?shù)趿旱牟贾?/p>

Fig.5 Arrangement of crane beam

如圖5所示，泵的輔助管線布置在緊靠管橋A軸線1600 mm長的衍生梁(TEL+3600BOP)上。距A軸線6000 mm處設(shè)一道梁(TEL+4500BOP)，支撐出口管線。距A軸線2000 mm處設(shè)一道梁(TEL+4500BOP)，并從它下面設(shè)P-209ABC的三根電機吊梁(P-209ABC的每臺泵重約6t，電機重約5t，底座重約4t)。

4 泵的保護線和輔助管道

在泵進出口管線的豎管上設(shè)置DN100的連通線，從切斷閥后引出。出入口立管上沒有足夠長的直管段(需要L≥300 mm)供連通線安裝，或者高度操作不便(EL+3100以上)，因此將連通線接在切斷閥后大小頭上，以降低安裝高度。值得注意的是，須使用偏心大小頭，在平的那一側(cè)開洞接管。為防止連通線小閥門處堵塞，將小閥門布置在位于低點的水平管上，在水平管上設(shè)排凝，此排凝兼做入口線的閥前排凝用。

在出口線上設(shè)置DN25的暖泵線，形式為兩切斷閥中間加一個限流孔板。一端設(shè)在止回閥前豎管上，一端設(shè)在第一道切斷閥后。暖泵線緊貼出口線布置，盡量短，少拐彎，最小距離水平管后接閥，閥門均水平布置，防止暖泵線堵塞。由于泵體積大，通過出口返回入口的暖泵線可能在泵出入口之間短路，無法預(yù)熱整個泵體，影響暖泵效果。因此泵自身設(shè)置暖泵回路，并從暖泵線上引一個分支接泵體的暖泵線接口，這個DN25的暖泵線分支要設(shè)止回閥和切斷閥。

從管橋上引一根蒸汽線做泵用蒸汽線，泵用吹掃線從主管線頂部引出；最靠近主管末端的泵吹掃線從主管底部引出，其三閥組處的排凝可用作主管低點排凝。

按裝置要求，從埋地循環(huán)水線上引一根作泵用循環(huán)水線。為防止管線凍凝，循環(huán)水線不宜有死角，接完分支后直接接管帽。循環(huán)水線上設(shè)防凍跨線，應(yīng)靠近閥門最近處布置，防止死角處凍凝；循環(huán)水線上的排凝閥應(yīng)靠近閥門最近處布置。此外泵的相關(guān)管線還有密封氮氣線、封油線、重污油線。這些管線應(yīng)盡量成組布置，以便安裝支架[3]。

5 總結(jié)

隨著裝置大型化的發(fā)展趨勢，泵的管路系統(tǒng)會更加完善，包括輔助管線和工藝相關(guān)切換管線。泵實際到貨與廠家發(fā)布的設(shè)計圖紙不一致，增加未知接管的情況也會隨著制造廠設(shè)計的成熟而好轉(zhuǎn)。對泵設(shè)備的配管設(shè)計而言，做到整個裝置風(fēng)格統(tǒng)一，并且在細節(jié)處規(guī)范合理，才是設(shè)計的精品。

[1] 張德姜,王懷義,劉紹葉,等.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊.第一篇[M]. 北京：中國石化出版社，2009:185.

[2] 張德姜.全國壓力管道設(shè)計審批人員培訓(xùn)教材[M].2版.北京：中國石化出版社，2011:360.

[3] 王懷義.石油化工管道安裝設(shè)計便查手冊[M].北京：中國石化出版社,2003:586.

(本文文獻格式：楊 旭.循環(huán)油漿泵的布置及配管特點[J].山東化工,2017,46(13):109-111,116.)

Layout and Piping Design of Circulating Slurry Pump

YangXu

(Guangzhou Petrochemical Engineering Corporation/SINOPEC,Guangzhou 510000,China)

Catalytic cracking is one of the major processes for the production of gasoline with heavy oil in refineries. The layout of circulating slurry pump in catalytic device is difficult for its characteristics mainly include large size, high temperature of working medium and high solid content. This paper explains the layout and piping design of circulating slurry pump with an example of 3.5 million tons/year heavy oil catalytic cracking unit of Jinling Petrochemical Industries.

catalytic cracking; circulating slurry pump; piping design

2017-04-30

楊 旭(1986—)，女，河南信陽人，工程師，2007年畢業(yè)于河南科技大學(xué)，從事石化裝置的管道設(shè)計工作。

TE964

B

1008-021X(2017)13-0109-03