加氫進料泵進出口管道設計探討

摘 要：在化工生產過程中，需要使用高溫高壓加氫進料泵，但是這些重要設備都是從國外進口的，泵的進出口管道對受力環境和力矩要求較高，因此對進料泵及其管道的布局設計顯得尤為重要，將影響到泵的使用狀態和年限。文中重點探討了進料泵的平面布局設計、管道布局設計、管道設計標準要求。

關鍵詞：高溫高壓 進出口管道 加氫進料泵

中圖分類號：TE966 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0075-01

隨著化工技術的快速發展，化工工藝趨向于標準化，普遍推廣使用大型化的加氫設備。但是目前這些加氫設備主要依賴于進口，加氫設備對設置安裝環境和布局的要求苛刻，因此在安裝加氫設備的時候，設計人員必須全面考慮設備的安裝實施環境，同時要做好管道應力分析工作，才能設計合理的布局環境，從而保障加氫進料泵及其管道的安全作業環境，確保加氫設備的長時間運轉。

1 進料泵平面布局設計

加氫進料泵主要采用露天環境來安裝實施，將其布局在管道的正下方或側面。其主要的優勢在于通風良好、節約空間。針對多雨的季節，一般都會安裝防雨棚。加氫進料泵的機軸比較長，為了節省空間，需要將進料泵和管廊進行平行的布局。而在進料泵的動力部分及其側面留置安裝活塞好欄桿抽出的位置。與此同時，在管道的上方要安裝檢修吊車。考慮到設施設備呈現大型化的發展趨勢，進料泵安置在管道下方的時候，吊車安置的空間過高，因此通常將進料泵安置在管道的外側，可以節省空間。

2 進料泵管道布局設計要求

（1）進料泵處于高速運轉狀態，對受力狀態敏感，因此要求進出口管道的受力和力矩要低于進出口處的受力和力矩。

（2）進料泵都有潤滑油管道，對于潤滑油輸送管道的布置來說，不能影響泵的安檢和維修；切斷閥的布置要合理，方便操作；同時要合理布置進料泵管道上的閥門和儀表操作柱，以方便泵的啟動、切換、停止操作為宜；另外，還要充分考慮泵維修時所需要的空間。

（3）加氫進料泵屬于精密設備，對受力狀態敏感，一旦受到外力的作用，容易導致變形，出現震動、噪聲等現象，往往容易導致泵軸承損壞等情況。那么，為了降低熱態管系對出入口處的推動力和力矩，出入口管道的要安置一定的縫隙，方便吸收管系的熱膨脹，同時要盡量縮短管道口處的附加位移量。在保障管道柔性的前提下，要盡量縮短出入口管道。

3 進料泵進出口管道設計

3.1 進料泵入口管道設計

（1）為了保障進料泵的正常工作狀態，必須防止出現汽蝕現象。在布局設計層面上來講，當確定原料罐液面和泵入口處的高度差值以后，要盡量縮短管道的長度，降低彎頭的使用量。

（2）進料泵在運轉的時候也會吸入大量的空氣，因此也會產生汽蝕現象，所以要保障原料吸入管道以后不會形成氣袋。泵入口處的變徑管宜采用“頂平安裝”，保障凝液在經過入口處的底部過濾器時是干凈的。

（3）通常大型的的進料泵入口處位置較高，因此入口處的管道布局不宜出現U型的管道，因此一般都在檢修泵入口處安置閥門。

3.2 進料泵出口管道設計

由于進料泵的出口管道所受的壓力較高，管道壁較厚，出口嘴的受力達不到標準。因此，在滿足原料工藝流速的條件下，可以將出口變徑安置在較遠處，從而提高出口管道的柔性。一般的作法是，將出口閥門組安置在泵兩側的管橋1 m及以上的地方，比如大連某化工企業的加氫工藝采用構架為1 m以外。如果由于平面位置的原因，也可以考慮將進料泵安置在二層平臺。由于加氫設備的進出口管道支架安置也很重要，主要會影響到進出口管嘴的受力狀態，如果安置不當講產生振動的現象。主要從下述四個方來加以改進。

（1）在出入口管道的管嘴處要設置彈簧支架或吊架，主要目的是為了保障泵嘴的熱位移的正常化，同時也是為了防止管道受熱變形，從而阻止泵出入口處產生附加受力及其力矩。

（2）為了降低進料泵出入口處的受力力矩，應該在和管口相連的管道好靠近管嘴的垂直方向設置支架或吊架，從而保障管道沿著管嘴的正常位移，避免垂直方向的位移力矩。

（3）如果進料泵出口到原料緩沖罐的壓力差值超標，容易造成管道震動現象，所以在減壓閥或者孔板后面要有足夠的管段來安置防振動支架或吊架。

（4）一般來說，靠近泵的管道支架或吊架并不需要固定在底座上面，對于DN值超過150的管道需要設置相應的管墩（管道橋墩）。同時，為了減低管系對進料泵出口處的推動力和彎曲力矩值，需要在管道的水平面兩側安置一段管道，而且出口閥門組一般安置在泵兩側的1 m以外的地方。PS-1是彈簧支架，P2-2代表彈簧的加軸限位，限位的主要作用是降低管系對出口處的推動力以及彎曲力矩值。

4 進料泵管道應力設計標準

在進料泵處于運作狀態下，管道受力主要表現在幾個方面：溫度荷載、壓力荷載、附加位移量、管內介質荷載及受力狀態。在進行進料泵的管道應力計算的過程中，需要考慮管道上各處的持久性受力荷載，要充分考慮到管道重力、介質重力、管內壓力、管內溫度等基本受力情況。而針對二次應力的計算主要包括溫度荷載以及附加位移荷載。為了保證加氫進料泵的長期、高效、安全運行，就必須對管道的應力以及各種作用力進行受力分析和評估，保證作用力不會超過設計標準值。嚴格來說，如果設備制造廠商沒有提供標準數值，在進料泵管道應力設計層面要滿足API610設計標準。

5 結語

通過上面的分析，可以了解到加氫進料泵布局設計及安裝實施工作是非常重要的。設計管道的布局是最關鍵的技術問題，為了滿足進料泵的管口的正常受力和力矩，需要設置合理的管系，合理安排走向和位置，留出適當的空間，架設必要的支架，才能改善管嘴的受力，只有這樣才能設計出合理的加氫進料泵進出口管道設計及施工方案，以滿足化工企業的安全生產需要，同時有利于促進加氫進料工藝技術的長遠發展。

參考文獻

[1] 孫厚祥，劉繼華，宋永一.FH-UDS催化劑對焦化柴油的加氫脫氮反應性能研究[J].當代化工，2011（1）.

[2] 鄭云弟，李曉軍，王宗寶，等.載體改性對重整預加氫催化劑性能的影響[J].現代化工，2012（2）.

[3] 陳遠文.焦化汽油加氫裝置反應系統結垢原因分析及對策[J].石油煉制與化工，2011（4）.