加氫裝置高壓管道配管設計探討

常春良（中國石油工程建設公司華東設計分公司，山東 青島 266071）

利用加氫工藝對石油進行精加工，不僅能保證燃料油質量的提高率，還能提高單位原油中輕油回收率，因此利用加氫裝置精加工石油的手段，在石化行業應用十分廣泛。加氫裝置的特點有：操作需高溫環境；需10 MPa以上的高壓；介質具有強腐蝕性并易燃易爆。這些特點決定了加氫裝置中配管的設計具有一定的獨特性。在加氫裝置中會根據設計需要區別使用高溫高壓管道和常溫常壓管道。

1 關于高溫高壓管道的設計

一般在與高溫高壓設備連接時使用高溫高壓管道，這類管道管壁較厚，對材質要求也較高。加氫裝置中高溫高壓代表設備有高壓換熱器、反應進料加熱爐以及加氫反應器。

高壓換熱管器的工藝操作流程與其他相比相對簡單，其配管的設計難點主要由以下幾個原因造成管道熱膨脹從而對高壓換熱管器產生影響較大的作用力：一，介質溫度高達400℃。二，介質壓力高，管壁本身較厚。三，高壓換熱管器間的空間狹小。所以對管道進行設計時要注意對應力進行分析，要保證管道的設計能吸收熱膨脹，解決其產生的較大作用力對高壓換熱管器產生的影響。

反應進料加熱爐的進料組成有3種方式，爐前混氫、爐后混氫、爐后混油。爐前混氫通過反應進料泵對原料油進行加壓，注入氫氣再通過高壓換熱器進行換熱，變成高溫高壓混氫油，再分成兩路進到加熱爐。此管道中介質為氣態和液態兩種，容易產生振動,所以在進爐前應加設直管，讓兩者介質混合保持進入管道流量均勻。

混氫油氣由加熱爐進入加氫反應器，加熱爐出口的支管管道設計要求對稱，由于加氫反應器需要的溫度較高，反應器本身會產生較大的熱膨脹，因此對與反應器直連管道設計時，應考慮熱膨脹對管道的影響。

2 關于常溫高壓管道的設計

一般在與常溫高壓設備連接時使用常溫高壓管道，常溫高壓管道的作用僅為高壓力管，此管管壁較厚，且管道熱應力比高溫高壓管道的熱應力要小，其設備的熱膨脹也不大，在管道設計上比高溫高壓管道相對簡單。常溫高壓代表設備有冷高壓分離器，循環氫脫硫塔。

冷高壓分離器，循環氫脫硫塔需要的操作環境溫度為5O-6O℃。一般將設備梯子平臺和附屬管道支架放在設置的框架上，角式調節閥有降壓的作用，經過介質通過角式調節閥的降壓作用將部分氣體閃蒸，讓液態和氣態兩極相流，因此對設角式調節閥的管道保留不少于10-15倍管徑長度的直管以保證介質平穩。當角式調節閥開啟時，整個管道系統都會有振動，所以對該組管閥均采用卡箍型的支架，確保結實牢固。由于角式調節閥的前后閥門都是高壓閥門，所以在角式調節閥后面都要求留一定長度的直管道，但這樣一來，此組管閥布置起來占地面積較大，因此要特別注意留出充足的操作空間作為方便設備檢查和維修的出入口。

3 關于高壓管道支吊架的設計

對于高壓管道的支吊架選用一般遵循兩個原則：（1）通常根據支吊架的支承點所承受荷載的方向以及大小，還有支撐管道的位移情況等各種情況選用適合的管道支吊架。（2）對于管道內介質溫度等于或者超過400℃的碳鋼管道、不銹鋼以及合金鋼材質的管道除非特殊情況，否則都不會使用焊接型的管吊和管托。

對于使用焊接型支吊架的情況，則要注意對照材質的熱處理要求標準，判斷支吊架與管道是否需要進行熱處理，一般不會在高壓設備上確定支吊架的生根處。像少數類似循環氫脫硫塔這種高壓設備，有時候會單獨進行放置，不會設置框架，對于這種情況通常對其附塔支架的操作是通過每一個在塔壁上生根的支架位置，再提出準確的關于預埋件的詳細資料，從而滿足在進行整體焊接后對熱處理的需要。

4 關于管道的熱處理設計

加氫裝置中關于管道設計有一個需特別注意的問題，那就是關于管道的熱處理。在進行熱處理前一定要對熱處理需要的設備進行仔細的檢查，防止在熱處理進行時發生加熱片燒斷和斷偶現象。在對具有延遲裂紋傾向材質的管道，進行焊縫完畢后要立馬進行30分鐘300-350℃的后熱消氫處理和保溫緩冷，再進行及時的熱處理。

對于熱處理進行時需要的參數條件，要嚴格執行國內外的標志要求。冬季施工時，要確保相應延長恒溫時間，從而保證熱處理施工中焊縫熱處理的質量。對高壓管道進行焊縫熱處理時，其處理范圍一般是焊縫兩邊不小于焊縫寬度的3倍，并且大于或等于25mm，對加熱范圍外的100mm內也要進行保溫處理，并要把管道兩端的管口封閉。

5 結語

綜上所述，本文主要對高溫高壓管道及常溫高壓管道配管設計要點進行了分類論述，闡述了高壓管道在配管設計中的設計原則及設計難點,以及高壓管道支架的選用及設置原則，對加氫裝置中高壓管道配管設計的設計特點及注意事項進行了探討，為以后同類裝置的設計提供了參考。

[1]SH 3012-2000.石油化工管道布置設計通則[S].2000.

[2]張發有.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].石油化工設備技術，2010(03).