低分氣脫硫塔主要管線及構(gòu)架的配管設(shè)計(jì)

朱小旭

（中國石化工程建設(shè)有限公司配管室，北京 100101）

0 引言

近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，環(huán)保要求也進(jìn)一步提升。為響應(yīng)國家油品質(zhì)量升級(jí)的號(hào)召，某公司決定實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)改造。60 萬t/年柴油加氫裝置作為油品質(zhì)量升級(jí)的核心裝置，在高溫、高壓、催化劑等條件的共同作用下，脫除直餾柴油、催化柴油等原料油中的硫、氮等雜質(zhì)，生產(chǎn)符合國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油。

1 裝置概況

60 萬t/年柴油加氫裝置主要由加氫精制反應(yīng)部分、分餾部分、低分氣脫硫部分3 個(gè)部分組成。

低分氣脫硫部分主要由低分氣脫硫塔、脫硫后低分氣聚結(jié)器、貧胺液緩沖罐等主要設(shè)備構(gòu)成。低分氣脫硫塔作為其中的核心設(shè)備，其管線及平臺(tái)布置成為重中之重。由于本裝置的低分氣脫硫塔與類似裝置相比，直徑僅為800mm，且長(zhǎng)徑比較大。本文針對(duì)其特點(diǎn)為該塔設(shè)計(jì)了構(gòu)架并且對(duì)該塔管線進(jìn)行了合理布置。

2 低分氣脫硫部分構(gòu)架方案

根據(jù)工藝流程，低分氣首先進(jìn)入冷卻器，隨后經(jīng)分液罐進(jìn)入低分氣脫硫塔內(nèi)反應(yīng)，脫硫后的低分氣經(jīng)過低分氣聚結(jié)器進(jìn)入PSA 系統(tǒng)或者燃料系統(tǒng)。

2.1 初版平面布置圖特點(diǎn)及存在問題

初版平面布置方案如圖1 所示，從圖中可以看出，低分氣脫硫部分相關(guān)設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集中布置，滿足基本要求。但是由于本裝置中低分氣脫硫塔的直徑為800mm，高度卻達(dá)到28400mm，長(zhǎng)徑比達(dá)到35.5。在采用設(shè)備平臺(tái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)按照傳統(tǒng)的布置方案，由于塔的直接較小，梯子平臺(tái)布置難度較大。在既有人孔又有儀表嘴子及工藝管嘴的部位（如塔上切線以上的部位），難以滿足布置的要求。尤其是塔頂安全閥，在小直徑的塔頂，既有塔頂油氣出口又有壓力表，再布置兩組安全閥，塔頂平臺(tái)需要做很大。經(jīng)過與相關(guān)設(shè)計(jì)人員確認(rèn)，無法滿足布置要求。本裝置的工藝管道的口徑大部分不大于DN100，這樣與管帶相接的管道，為了滿足管線跨距的要求，就要在設(shè)備與管帶之間增加立柱。綜合這些考慮，修改了采用設(shè)備平臺(tái)的方案。

圖1 低分氣脫硫部分局部放大

2.2 調(diào)整后平面布置圖及框架方案

綜合考慮以上因素，對(duì)平面進(jìn)行如下調(diào)整，修改了采用設(shè)備平臺(tái)的方案，采用將塔、罐、聚結(jié)器集中布置在構(gòu)架中的布置方案。結(jié)合全裝置的平面布置圖考慮，構(gòu)架距離管廊距離定為7000mm。因?yàn)楸狙b置小直徑管線較多，按照工藝管道安裝設(shè)計(jì)的要求，DN80 以下的管道均無法滿足跨距的要求。因此在EL3100 層平臺(tái)增加一根懸挑的梁，懸挑的距離為2000mm。根據(jù)工藝流程，低分氣脫硫塔和分液罐的相關(guān)管線較多，貧胺液緩沖罐相關(guān)管線較少，為便于管線布置和支撐，將貧胺液緩沖罐與低分氣脫硫塔的位置調(diào)換，將低分氣脫硫塔和低分氣分液罐調(diào)整到靠近管廊的位置。根據(jù)設(shè)備提供的相關(guān)圖紙信息，低分氣脫硫塔裙座直徑約為2500mm，低分氣分液罐直徑為1200mm，為保證設(shè)備安裝要求及通行要求，設(shè)備中心間距為2500mm。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)工藝流程及設(shè)備簡(jiǎn)圖，調(diào)整了低分氣脫硫塔的裙座高度，盡可能的使塔和其他設(shè)備的平臺(tái)高度一致，或經(jīng)過梯子相連。在布置有儀表嘴子（如玻璃板液位計(jì)）處，為了能夠準(zhǔn)確清晰的確認(rèn)玻璃板液位計(jì)的液面高度同時(shí)滿足閥門的操作需求，又在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾恿藘x表梯。調(diào)整后的平面如圖2 所示，構(gòu)架初步方案如圖3 所示。

圖2 低分氣脫硫部分局部放大

圖3 構(gòu)架初步方案

3 低分氣脫硫區(qū)主要管線布置及構(gòu)架具體設(shè)計(jì)

3.1 塔底富胺液出口線布置

富胺液管線主要參數(shù)：管線等級(jí)5TB13R，保溫；直徑DN50；設(shè)計(jì)溫度：150℃；設(shè)計(jì)壓力：1.6MPa；相關(guān)要求：流量計(jì)安裝在水平管上，且與低分氣脫硫塔保持足夠的靜液柱。

根據(jù)石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定[1]，結(jié)合裝置的實(shí)際情況，將低分氣脫硫塔四周分為操作區(qū)和配管區(qū)。在滿足工藝要求的同時(shí)，方便相關(guān)設(shè)備和管道的操作和檢維修。因?yàn)樗赘话芬盒枰鲅b置進(jìn)入溶劑再生裝置，所以該管線需要經(jīng)過主管廊然后出裝置，結(jié)合圖3 的構(gòu)架初步布置方案，富胺液出口嘴子方向設(shè)為朝向正西方。因工藝專業(yè)要求流量計(jì)安裝在水平管上且與塔保持足夠的靜液柱，同時(shí)孔板流量計(jì)的安裝需要滿足儀表專業(yè)前10DN 后5DN 的要求，管線的最終布置方案如圖4 所示。

圖4 塔底富胺液出口線布置

3.2 構(gòu)架EL3100 層平臺(tái)布置

為了便于操作和檢修，同時(shí)保持盡量做到整齊美觀，脫硫塔底、和分液罐底閥組以及閥門集中布置在地面，如圖5 所示。根據(jù)石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]的相關(guān)要求，人的通行和操作通道最小寬度為800mm，同時(shí)上方應(yīng)有不少于2200mm 的凈空要求。考慮到第一層平臺(tái)下方需要布置以平臺(tái)梁作為支撐的小管線，小管線中心距梁的距離暫定為500，因此第一層平臺(tái)的標(biāo)高至少為2700。結(jié)合脫硫塔設(shè)備圖紙，塔的人孔高度為EL4000，根據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)定要求，人孔中心距離平臺(tái)面的高度宜為600～1200mm，800mm 為最適宜的高度。同時(shí)考慮到EL3600 的液位計(jì)安裝問題，最終第一層平臺(tái)的標(biāo)高定位EL3100。

圖5 構(gòu)架地面層布置

因?yàn)闃?gòu)架高度較高，經(jīng)過結(jié)構(gòu)專業(yè)的計(jì)算與綜合考慮，每層平臺(tái)都需要設(shè)置斜撐。因?yàn)闃?gòu)架的地面層需要作為操作和檢修的空間，因此通常的人字斜撐設(shè)置會(huì)帶來巨大不便，經(jīng)過與土建專業(yè)的反復(fù)協(xié)商計(jì)算，最終確定了如圖6 所示的斜撐布置方案。在人員經(jīng)常通行的位置，將人字斜撐調(diào)整為八字斜撐，經(jīng)過計(jì)算，按照?qǐng)D6 所示的布置方式，人的通行空間增加達(dá)70%。

圖6 斜撐布置方案

3.3 聚結(jié)器出入口管線布置

工藝要求：聚結(jié)器的低分氣出入口管線均有自流要求，脫硫后低分氣去燃料氣系統(tǒng)和PSA 系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥組需要高于相應(yīng)的設(shè)備管嘴。入口管線的氮?dú)獯祾咝枰拷鞴馨惭b，且相關(guān)采樣線中包含硫化氫，需保證采樣安全。

管線主要工藝參數(shù)：工藝介質(zhì)為低分氣，管線設(shè)計(jì)壓力為1.4MPa；低分氣聚結(jié)器出入口管線的設(shè)計(jì)溫度為150℃，去燃料氣系統(tǒng)低分氣的管線設(shè)計(jì)溫度為250℃；管線直徑為DN100。

為滿足自流要求，聚結(jié)器入口管線必須滿足步步低的原則，同時(shí)因?yàn)樵摴芫€長(zhǎng)度達(dá)到20m 以上，為了滿足管線柔性的要求同時(shí)保證設(shè)備專業(yè)對(duì)嘴子的受力的要求，管線最終布置方案如圖7 所示。

圖7 聚結(jié)器低分氣入口管線布置

根據(jù)PID 的要求，聚結(jié)器出口管線的調(diào)節(jié)閥組需要高于相應(yīng)的設(shè)備管嘴，因此調(diào)節(jié)閥組需要布置在聚結(jié)器的上層平臺(tái)上即EL17400 層平臺(tái)。同時(shí)為保證相應(yīng)的閥組操作和檢修要求，閥組之間需要留出800mm以上的通道，經(jīng)過調(diào)整對(duì)比，將調(diào)節(jié)閥組與聚結(jié)器低分氣入口線的間距定為1200mm，兩組調(diào)節(jié)閥組之間間距定為2000mm。管線的最終布置方案如圖8 所示。

圖8 聚結(jié)器出口調(diào)節(jié)閥組布置方案

4 結(jié)語

由于60 萬t/年柴油加氫裝置中所采用的低分氣脫硫塔直徑較小，使得其設(shè)計(jì)與國內(nèi)類似裝置產(chǎn)生了很大不同，相關(guān)主要管線及調(diào)節(jié)閥組的布置及支撐難度較大。通過為低分氣脫硫部分合理的設(shè)置構(gòu)架和平臺(tái)，解決了小直徑塔平臺(tái)和及管線難于布置的問題。同時(shí)因?yàn)樵O(shè)置了構(gòu)架及平臺(tái)，也使得操作和檢修更為方便，在以后的設(shè)計(jì)中，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，通過更為合理的設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)成本。