中国石油集团东北炼化工程有限公司沈阳分公司 辽宁沈阳 110167
摘要:转油线是炼油化工装置结构中的重要组成部分,转油线的布置直接的影响到了其是否安全、合理、经济。本文结合我国某石工企业50万吨/年开车方案以及连续催化重整工艺技术,对其转油线管道布置以及相关的支吊架设置方案进行了分析研究。
关键词:炼油化工装置;转油线;布置与设计
某企业50万吨/年催化重整装置采用的美国UOP企业开发出的连续催化重整技术,该项技术具有低压、高温以及低氢油比等特殊工艺操作特征。
一、影响管线布置与支架设置的因素分析
1.管道压力降对管道布置的影响
由于工艺的要求,需要重整反应器进行串联运行,并能够在低压状态下进行作业,因此便需要其能够具备较低的管道压力降、催化剂床层阻力以及加热炉炉管的压力降。且在管道布置设计方面,为了能够满足管道布设的小压力降需求,在进行管道布置时应当尽可能的采取短直的布置方式,同时需要在管道上设置能够对管道热能进行吸收的膨胀弯。
2.管道布置工艺以及过程对于管道布置、支架布置的影响
具体来讲,在对支架以及管道进行布置时,最少应当对以下四种作业状况进行考虑:
2.1在一般操作工作情况下:在进行常规操作时,应当注意管道的转油线、反应器壳体、炉管的温度,且温度可通过管道数据表以及设备数据表进行查看,确保其温度稳定。
2.2在开车操作中:通常在开车环节,由于管道的反应器催化剂具备一定的比热容性质,同时其在温度提升过程中需要对热量进行吸收,所以通常情况下,反应器入口温度会高于反应器壳体的温度,需要注意,在常规操作下,每个反应器入口转油线温度会大约高于反应器壳体115℃。
2.3在冷却工作环节:在管道冷却过程中,通常需要将重整进料口切断,使管道内部的氢进行反复、循环运行,使其缓慢冷却,而在此环节中,反应器的、内充足反应基本已经停止,所以需要注意,通常在当前条件下,反应器入口转油线温度会低于或接近反应器壳体温度;
2.4在紧急停车情况下:如出现紧急情况停车,便需要将整个物流以及氢循环进行切断,使转油线与反应器采取自然空气冷却,由于在通常情况下的反应器因为催化剂而吸收、储存了大量热量,所以在此条件下,反应器壳体一般会高于反应器出口转油线的温度大约250℃,所以在发生紧急状况时需要进行关注。
3.转油线进料介质保持的状态对于管道、支架布设的影响
依据通常管道运转时的参数内容来讲,在正常运作状态下,管道内介质通常是气体状态,且气体的密度可忽略。而在选择弹簧型号时,一般情况下是根据管道正常运转状态以及管道内介质在通过热态调零的原则下采取荷载测试的方式进行型号选择的。且根据管道布设的UOP操作手册表明,我们能够有效明确在管道重整开车时需要使氢气处于稳定循环状态,并使反应器的温度大约达到370℃才可进料操作,而在停车以及停止重整进料后,应当继续维持氢气循,同时使炉子的温度自然冷却,之后在停止氢气循环以及关闭炉子;而出现紧急停车现象时需要直接的对进出口进行切断。
4.炉子规范(API560)对支架、管道布设的影响
首先需要将炉子温度超出既定范围的数值以及相关的要求提交给相关分析部门以及炉子生产制造商,并在获取其许可之后在按照双方约定的款项以及炉子的数值等要求进行炉子设计制造。
二、炼油化工管道的应力分析
想要对转油线管道的应力进行分析,首先需要将反应器设备安装的刚性原件以及炉管要按照实际工作中的规范与约束条件来进行管道应力模拟,且本管线应当按照实际情况以及需求来进行设计,同时对于温度的考虑也应当从设计、开车(2)、紧急停车(2)、常规、冷却(2)8个状况进行。
1.风荷载现象
一般情况下,竖直的转油线管道会比较长,且为了使管道能够在一定情况下应对突发性荷载的状况,需要在管道上设置相应的导向支架,同时也需要注意导向支架不可太过接近反应器的出口管道位置,同时也不可太过接近管道的地步位置,否则会阻碍管道的热涨发生,所以通常来说,支架的设立会给予大约15-20mm的导向间隙。
2.冷紧状况
2.1通常情况下,如果竖直的管道上设有弹簧,想要在这样的管道上做冷紧便需要在设计管道支架时,弹簧的底部位置应当在冷紧状态下采取相应的标高设计,并且在现场安装弹簧时,其应当在完成冷紧之后再进行相应的标高安装;
2.2在一般情况下,在水平方向的管道上进行冷紧作业,其不会对管道弹簧的竖直方向的安装与位移造成太大的影响。
2.3由于温度对于材质造成的物理冷缩现象存在,所以冷紧施工作业的质量与误差通常都会存在较小的变化,冷紧作业一般具有一个在0.67范围的有效数值,所以在进行管道冷紧作业是需要增设0.5-0.6左右,以便查看冷紧状态下管道弹簧的唯一以及受力情况。
2.4通常情况下,冷紧作业的原则上是不能对二次应力的范围进行改变的,所以在冷紧施工是通常都需要按照有效的方式来对管线二次应力进行校核。
3.管道弹簧
3.1在弹簧热态凋零状态下对荷载进行选择时,仅需要对其阶段的参数按照相关情况进行设置,同时作业中的荷载38000N处可不加设数值,可等待弹簧程序选型完毕之后按照生产商的弹簧表来选择一个能够适应实际作业情况的荷载性能与刚度加入参数内容中。
3.2在弹簧完成位移以及选择完毕后,应当对弹簧节点来模拟弹簧可能出现的顶死以及卡死现象进行充分考虑。并且在实际运行中,如果弹簧无法再次向下位移,而人们通常认为还能够依照弹簧刚度继续向下进行位移活动,势必会因为出现热涨现象而被限制,并无法及时的发现管道入口处的受力状况;
3.3在设计弹簧的安装图纸是,其弹簧的生根方式应当能够沿着管道水平方向进行移动,且在作业的原则上,弹簧在位移过程中其选择的角度不得大于4度;
结束语
综上所述,在对转油线管道以及支架进行设计以及应力进行分析时,应当对管道工艺以及相关设备存在的特性以及限制等进行充分考虑,同时也需要明确的认识到管道、支架、弹簧在布置设计中存在的各种因素、现象,同时,由于重整转油线管道设计、应力分析以及支架设置都需要多方协调而成,所以在实际作业中需要其即能够满足经济性生产活动需求的同时也具备一定的安全性与可靠性。
参考文献
[1]赵君.炼油化工设备检修过程中的安全决策[J].化工管理,2019(19):136-138.
[2]林春光.新型减压裤型转油线设计在锦州石化常减压装置的应用[J].当代化工,2017,46(02):350-352.
[3]谷峥.减压转油线的设计[J].石油化工设备技术,2001(04):18-19+3.