加氫裝置高壓管道配管設(shè)計探討

常春良（中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計分公司，山東 青島 266071）

利用加氫工藝對石油進(jìn)行精加工，不僅能保證燃料油質(zhì)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(yè)應(yīng)用十分廣泛。加氫裝置的特點有：操作需高溫環(huán)境；需10 MPa以上的高壓；介質(zhì)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(shè)計具有一定的獨特性。在加氫裝置中會根據(jù)設(shè)計需要區(qū)別使用高溫高壓管道和常溫常壓管道。

1 關(guān)于高溫高壓管道的設(shè)計

一般在與高溫高壓設(shè)備連接時使用高溫高壓管道，這類管道管壁較厚，對材質(zhì)要求也較高。加氫裝置中高溫高壓代表設(shè)備有高壓換熱器、反應(yīng)進(jìn)料加熱爐以及加氫反應(yīng)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(shè)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(chǎn)生影響較大的作用力：一，介質(zhì)溫度高達(dá)400℃。二，介質(zhì)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(jìn)行設(shè)計時要注意對應(yīng)力進(jìn)行分析，要保證管道的設(shè)計能吸收熱膨脹，解決其產(chǎn)生的較大作用力對高壓換熱管器產(chǎn)生的影響。

反應(yīng)進(jìn)料加熱爐的進(jìn)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(yīng)進(jìn)料泵對原料油進(jìn)行加壓，注入氫氣再通過高壓換熱器進(jìn)行換熱，變成高溫高壓混氫油，再分成兩路進(jìn)到加熱爐。此管道中介質(zhì)為氣態(tài)和液態(tài)兩種，容易產(chǎn)生振動,所以在進(jìn)爐前應(yīng)加設(shè)直管，讓兩者介質(zhì)混合保持進(jìn)入管道流量均勻。

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

2 關(guān)于常溫高壓管道的設(shè)計

一般在與常溫高壓設(shè)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(yīng)力比高溫高壓管道的熱應(yīng)力要小，其設(shè)備的熱膨脹也不大，在管道設(shè)計上比高溫高壓管道相對簡單。常溫高壓代表設(shè)備有冷高壓分離器，循環(huán)氫脫硫塔。

冷高壓分離器，循環(huán)氫脫硫塔需要的操作環(huán)境溫度為5O-6O℃。一般將設(shè)備梯子平臺和附屬管道支架放在設(shè)置的框架上，角式調(diào)節(jié)閥有降壓的作用，經(jīng)過介質(zhì)通過角式調(diào)節(jié)閥的降壓作用將部分氣體閃蒸，讓液態(tài)和氣態(tài)兩極相流，因此對設(shè)角式調(diào)節(jié)閥的管道保留不少于10-15倍管徑長度的直管以保證介質(zhì)平穩(wěn)。當(dāng)角式調(diào)節(jié)閥開啟時，整個管道系統(tǒng)都會有振動，所以對該組管閥均采用卡箍型的支架，確保結(jié)實牢固。由于角式調(diào)節(jié)閥的前后閥門都是高壓閥門，所以在角式調(diào)節(jié)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(shè)備檢查和維修的出入口。

3 關(guān)于高壓管道支吊架的設(shè)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(jù)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(nèi)介質(zhì)溫度等于或者超過400℃的碳鋼管道、不銹鋼以及合金鋼材質(zhì)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(zhì)的熱處理要求標(biāo)準(zhǔn)，判斷支吊架與管道是否需要進(jìn)行熱處理，一般不會在高壓設(shè)備上確定支吊架的生根處。像少數(shù)類似循環(huán)氫脫硫塔這種高壓設(shè)備，有時候會單獨進(jìn)行放置，不會設(shè)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(zhǔn)確的關(guān)于預(yù)埋件的詳細(xì)資料，從而滿足在進(jìn)行整體焊接后對熱處理的需要。

4 關(guān)于管道的熱處理設(shè)計

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

對于熱處理進(jìn)行時需要的參數(shù)條件，要嚴(yán)格執(zhí)行國內(nèi)外的標(biāo)志要求。冬季施工時，要確保相應(yīng)延長恒溫時間，從而保證熱處理施工中焊縫熱處理的質(zhì)量。對高壓管道進(jìn)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(nèi)也要進(jìn)行保溫處理，并要把管道兩端的管口封閉。

5 結(jié)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(shè)計要點進(jìn)行了分類論述，闡述了高壓管道在配管設(shè)計中的設(shè)計原則及設(shè)計難點,以及高壓管道支架的選用及設(shè)置原則，對加氫裝置中高壓管道配管設(shè)計的設(shè)計特點及注意事項進(jìn)行了探討，為以后同類裝置的設(shè)計提供了參考。

[1]SH 3012-2000.石油化工管道布置設(shè)計通則[S].2000.

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