加氢装置高压管道配管设计探讨

2022-09-11

利用加氢工艺对石油进行精加工, 不仅能保证燃料油质量的提高率, 还能提高单位原油中轻油回收率, 因此利用加氢装置精加工石油的手段, 在石化行业应用十分广泛。加氢装置的特点有:操作需高温环境;需10 MPa以上的高压;介质具有强腐蚀性并易燃易爆。这些特点决定了加氢装置中配管的设计具有一定的独特性。在加氢装置中会根据设计需要区别使用高温高压管道和常温常压管道。

1 关于高温高压管道的设计

一般在与高温高压设备连接时使用高温高压管道, 这类管道管壁较厚, 对材质要求也较高。加氢装置中高温高压代表设备有高压换热器、反应进料加热炉以及加氢反应器。

高压换热管器的工艺操作流程与其他相比相对简单, 其配管的设计难点主要由以下几个原因造成管道热膨胀从而对高压换热管器产生影响较大的作用力:一, 介质温度高达400℃。二, 介质压力高, 管壁本身较厚。三, 高压换热管器间的空间狭小。所以对管道进行设计时要注意对应力进行分析, 要保证管道的设计能吸收热膨胀, 解决其产生的较大作用力对高压换热管器产生的影响。

反应进料加热炉的进料组成有3种方式, 炉前混氢、炉后混氢、炉后混油。炉前混氢通过反应进料泵对原料油进行加压, 注入氢气再通过高压换热器进行换热, 变成高温高压混氢油, 再分成两路进到加热炉。此管道中介质为气态和液态两种, 容易产生振动, 所以在进炉前应加设直管, 让两者介质混合保持进入管道流量均匀。

混氢油气由加热炉进入加氢反应器, 加热炉出口的支管管道设计要求对称, 由于加氢反应器需要的温度较高, 反应器本身会产生较大的热膨胀, 因此对与反应器直连管道设计时, 应考虑热膨胀对管道的影响。

2 关于常温高压管道的设计

一般在与常温高压设备连接时使用常温高压管道, 常温高压管道的作用仅为高压力管, 此管管壁较厚, 且管道热应力比高温高压管道的热应力要小, 其设备的热膨胀也不大, 在管道设计上比高温高压管道相对简单。常温高压代表设备有冷高压分离器, 循环氢脱硫塔。

冷高压分离器, 循环氢脱硫塔需要的操作环境温度为5O-6O℃。一般将设备梯子平台和附属管道支架放在设置的框架上, 角式调节阀有降压的作用, 经过介质通过角式调节阀的降压作用将部分气体闪蒸, 让液态和气态两极相流, 因此对设角式调节阀的管道保留不少于10-15倍管径长度的直管以保证介质平稳。当角式调节阀开启时, 整个管道系统都会有振动, 所以对该组管阀均采用卡箍型的支架, 确保结实牢固。由于角式调节阀的前后阀门都是高压阀门, 所以在角式调节阀后面都要求留一定长度的直管道, 但这样一来, 此组管阀布置起来占地面积较大, 因此要特别注意留出充足的操作空间作为方便设备检查和维修的出入口。

3 关于高压管道支吊架的设计

对于高压管道的支吊架选用一般遵循两个原则: (1) 通常根据支吊架的支承点所承受荷载的方向以及大小, 还有支撑管道的位移情况等各种情况选用适合的管道支吊架。 (2) 对于管道内介质温度等于或者超过400℃的碳钢管道、不锈钢以及合金钢材质的管道除非特殊情况, 否则都不会使用焊接型的管吊和管托。

对于使用焊接型支吊架的情况, 则要注意对照材质的热处理要求标准, 判断支吊架与管道是否需要进行热处理, 一般不会在高压设备上确定支吊架的生根处。像少数类似循环氢脱硫塔这种高压设备, 有时候会单独进行放置, 不会设置框架, 对于这种情况通常对其附塔支架的操作是通过每一个在塔壁上生根的支架位置, 再提出准确的关于预埋件的详细资料, 从而满足在进行整体焊接后对热处理的需要。

4 关于管道的热处理设计

加氢装置中关于管道设计有一个需特别注意的问题, 那就是关于管道的热处理。在进行热处理前一定要对热处理需要的设备进行仔细的检查, 防止在热处理进行时发生加热片烧断和断偶现象。在对具有延迟裂纹倾向材质的管道, 进行焊缝完毕后要立马进行30分钟300-350℃的后热消氢处理和保温缓冷, 再进行及时的热处理。

对于热处理进行时需要的参数条件, 要严格执行国内外的标志要求。冬季施工时, 要确保相应延长恒温时间, 从而保证热处理施工中焊缝热处理的质量。对高压管道进行焊缝热处理时, 其处理范围一般是焊缝两边不小于焊缝宽度的3倍, 并且大于或等于25mm, 对加热范围外的100mm内也要进行保温处理, 并要把管道两端的管口封闭。

5 结语

综上所述, 本文主要对高温高压管道及常温高压管道配管设计要点进行了分类论述, 阐述了高压管道在配管设计中的设计原则及设计难点, 以及高压管道支架的选用及设置原则, 对加氢装置中高压管道配管设计的设计特点及注意事项进行了探讨, 为以后同类装置的设计提供了参考。

摘要：石油精加工最常用的的手段是加氢工艺, 通过加氢工艺利用氢气、高压以及催化剂等条件对原料油的化学组成比列重新配置, 从而达到脱硫脱氧和增加饱和率的石油精加工目的, 因此进行加氢工艺的装置需严格进行设计研究, 文中通过对加氢装置中高压管道配管设计的特点进行探讨研究, 分析了在进行加氢装置高压管道配管设计时遇到的问题, 以期为以后同类装置设计提供资料参考。

关键词：加氢装置,高压,管道配管,设计探讨