加氫裝置雙法蘭差壓液位計(jì)選型及安裝

文 /劉儉 惠爽 洪梅

本文作者供職于中國寰球新疆分公司。

高溫、高壓工況下雙法蘭差壓液位計(jì)的儀表選型和兩種不同安裝方式介紹——加氫工藝是近年來石油化工行業(yè)大量采用的加工工藝，加氫裝置操作壓力高、溫度高，極容易導(dǎo)致管道、設(shè)備泄漏，后果非常嚴(yán)重。加氫裝置由開工前的冷態(tài)到正常生產(chǎn)時(shí)的熱態(tài)，或由正常生產(chǎn)時(shí)的熱態(tài)到停工時(shí)的冷態(tài)，因?yàn)闊崦浝淇s，工藝管道會產(chǎn)生較大的位移，這會牽拉與之聯(lián)接的儀表引壓管路以及測量儀表。因此，加氫裝置工況對儀表安裝影響非常大。針對國內(nèi)各類石油化工企業(yè)的加氫裝置高溫、高壓工藝條件的特殊性，基于工程設(shè)計(jì)實(shí)例，對該類裝置的高壓設(shè)備液位測量中雙法蘭差壓液位計(jì)的儀表選型及儀表安裝的工程設(shè)計(jì)給予介紹。

隨著現(xiàn)代石油石化行業(yè)的飛速發(fā)展，石化產(chǎn)品遍布國計(jì)民生各行各業(yè)。但面對國際復(fù)雜的石油行情和我國石油煉制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不完善、高端化產(chǎn)品市場占有率低的特點(diǎn)，石化企業(yè)必須選用先進(jìn)的工藝，以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)品質(zhì)量。目前，石油化工企業(yè)多采取高壓加氫工藝路線以提高產(chǎn)品附加值。加氫裝置工藝設(shè)備具有高溫、高壓和臨氫（并含有硫化氫、少量鹽酸或氫氟酸等）特點(diǎn)，一般設(shè)計(jì)壓力12~22 MPa，設(shè)計(jì)溫度約200~400℃，對液位測量儀表的安全性及穩(wěn)定性要求相對更加苛刻。因此，在高溫、高壓設(shè)備液位測量選擇時(shí)，雙法蘭差壓液位計(jì)在眾多液位測量儀表中有著極為突出的地位。

雙法蘭差壓液位計(jì)選型

雙法蘭差壓液位計(jì)是為避免被測介質(zhì)與變送器的隔離膜片直接接觸而設(shè)計(jì)的液位儀表。它將變送器的測量膜室用不銹鋼毛細(xì)管和保護(hù)涂層連通到一起，中間充滿傳導(dǎo)介質(zhì)硅油。

1.普通工況雙法蘭差壓液位計(jì)毛細(xì)管填充液選用DC200普通型硅油，其適應(yīng)溫度為-40~205℃，高溫高壓工況雙法蘭差壓液位計(jì)毛細(xì)管填充液選用DC704高溫型硅油，其適應(yīng)溫度為0~316℃。但在北方冬季氣溫較低時(shí)需考慮伴熱問題。若根據(jù)現(xiàn)場要求，減少現(xiàn)場伴熱點(diǎn)，也可以考慮寬溫硅油。寬現(xiàn)在一些知名儀表廠商均有含寬溫硅油的雙法蘭液位計(jì)產(chǎn)品，比如霍尼韋爾syltherm800寬溫型硅油其適應(yīng)溫度為-40~316℃。實(shí)際項(xiàng)目里的選型要根據(jù)所在地的環(huán)境溫度具體選擇。

2.普通工況雙法蘭差壓液位計(jì)與高溫、高壓工況雙法蘭差壓液位計(jì)的過程聯(lián)接選擇區(qū)別對比見表1。

表1 雙法蘭差壓液位計(jì)的過程聯(lián)接選擇區(qū)別對比

3.接液材質(zhì)如膜片和結(jié)構(gòu)組件材質(zhì)，大多為奧氏體不銹鋼316L（00Cr17Ni14Mo2）。316L含 碳 量比較低且含有鉬元素，這種材質(zhì)對于均勻腐蝕和坑點(diǎn)腐蝕具有極大優(yōu)勢。316L在抗晶間腐蝕、高溫硫、高溫環(huán)烷酸和坑點(diǎn)腐蝕性能較好。但316L在Cl離子和F離子腐蝕環(huán)境中應(yīng)力腐蝕失效的概率大于50%，并將很快形成坑點(diǎn)腐蝕形態(tài)進(jìn)而形成電化學(xué)腐蝕。

在某化工企業(yè)新建1.5萬t/a C9石油樹脂加氫裝置項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，其高壓加氫裝置熱高壓分離器中介質(zhì)含有氫氣、樹脂油、硫化氫和少量氫氟酸。在對液位儀表選型時(shí)，選用雙法蘭差壓液位計(jì)，其與介質(zhì)接觸的接液材質(zhì)選擇316L加厚處理，并采用外層鍍金組合的方式以抵抗硫化氫和少量氫氟酸的腐蝕。現(xiàn)在裝置已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行3年，計(jì)劃停工拆裝高壓雙法蘭差壓液位計(jì)時(shí)接液材質(zhì)無明顯腐蝕痕跡，儀表無假顯示，長周期運(yùn)行測量較為準(zhǔn)確，收到非常滿意的效果。

雙法蘭差壓液位計(jì)安裝

根據(jù)石油化工企業(yè)工藝操作與儀表操作分工界面不同，雙法蘭差壓液位儀表安裝方式分兩類：一類是雙法蘭差壓液位計(jì)的膜片法蘭直接與配管專業(yè)配對法蘭或法蘭式閥門聯(lián)接，如圖1所示。另一類是雙法蘭差壓液位計(jì)的膜片法蘭與配管專業(yè)配對法蘭或法蘭式閥門之間加一段短管過渡，短管兩端分別與配管專業(yè)配對法蘭和儀表法蘭聯(lián)接，如圖2所示。針對安裝方式一，儀表專業(yè)材料比較簡單，見表2。針對安裝方式二，儀表專業(yè)材料比較復(fù)雜，尤其是壓力等級選到Class1500和Class2500時(shí)，見表3、表4。

表2 安裝方式一儀表專業(yè)材料

表3 安裝方式二儀表專業(yè)材料，壓力等級Class2500時(shí)

表4 安裝方式二儀表專業(yè)材料，壓力等級Class1500時(shí)

圖1 安裝方式一

圖2 安裝方式二

由于儀表高壓管閥件要求苛刻，制造工藝和成本高，所以儀表高壓管閥件大多采用進(jìn)口產(chǎn)品。國外引進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)周期長，價(jià)格不菲，儀表材料設(shè)計(jì)時(shí)，材料的材質(zhì)、規(guī)格以及數(shù)量等一定要準(zhǔn)確無誤，而且很少有備用余量。少買會造成影響建設(shè)工期，錯(cuò)買、多買會造成浪費(fèi)。因?yàn)椴捎眠M(jìn)口產(chǎn)品，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)也均為國外標(biāo)準(zhǔn)，如上面常用的ASME B16.5、ASME B36.10M以 及ASTM、API、MSS、NACE MR0103 等標(biāo)準(zhǔn)要求。

對于操作溫度高于200℃，介質(zhì)中含有氫氣的碳鋼及低合金耐熱鋼管道，應(yīng)根據(jù)管道最高操作溫度加20~40℃的裕量和氫氣分壓，按照臨氫作業(yè)用鋼防止脫碳和微裂的操作極限（API-941 Nelson曲線）選擇適當(dāng)?shù)目箽滗摬摹Ａ硗猓螦STM材料標(biāo)準(zhǔn)的奧氏體不銹鋼則不用考慮脫碳問題。

高壓管閥件的壓力等級選擇依據(jù)主要來自工藝配管專業(yè)的管道等級索引表，配管專業(yè)會根據(jù)不同的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力和操作介質(zhì)的不同，通過計(jì)算選用不同的管線材質(zhì)以及不同的腐蝕裕量，就此得出符合某個(gè)工況管道等級號。例如：在某煉油廠高壓潤滑油加氫裝置改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中涉及兩種高壓等級表號26CP13R和42SJ1。兩種等級表號對比見表5。

表5 26CP13R和42SJ1兩種等級表號對比

結(jié)束語

雙法蘭差壓液位計(jì)在石油化工工業(yè)生產(chǎn)中起著極其重要的作用，因?yàn)楦邷亍⒏邏貉b置具有極高的危險(xiǎn)性，所以對儀表安全性和可靠性的要求更加嚴(yán)格。本文結(jié)合工程建設(shè)中儀表設(shè)計(jì)實(shí)例，對高溫、高壓工況下雙法蘭差壓液位計(jì)的選型特點(diǎn)和兩種不同安裝方式進(jìn)行了闡述，從而能對高溫、高壓裝置儀表設(shè)計(jì)積累更多的經(jīng)驗(yàn)以更好地執(zhí)行，并提高技術(shù)服務(wù)的綜合保障能力。 ●