冷壁减压塔转油线的设计和运行
炼油常减压装置中减压塔技术优化范文
炼油常减压装置中减压塔技术优化范文炼油常减压装置中的减压塔是一项关键设备，对炼油过程的效率和产品质量影响重大。
因此，减压塔技术的优化至关重要。
本文将从减压塔结构、操作参数、节能环保等方面，对炼油常减压装置中减压塔技术的优化进行详细探讨。
一、减压塔结构的优化1. 塔底部结构设计减压塔底部结构的设计直接关系到分离效果和设备的安全性。
为了提高分离效果，减压塔塔底应设计成锥形结构，并保证出口处的尾气速度不超过限定值。
此外，为了提高设备的安全性，塔底还应设计防冲击板，以防止尾气对塔底设备的冲击。
2. 塔内填料设计减压塔内填料对于提高分离效果至关重要。
填料应具有较大的表面积和孔隙率，以增加液体和气体的接触面积，促进质量传递和物质分离。
同时，填料还应具有良好的耐腐蚀性能，以确保长期稳定运行。
常用的填料有金属填料、陶瓷填料和塑料填料等，具体选择应根据工艺条件和使用要求进行优化。
3. 安装附件和仪表减压塔的安装附件和仪表的优化对于设备的正常运行和维护保养至关重要。
应根据工艺要求，合理选择和布置安装附件和仪表，如分离器、排出阀门和液位计等。
此外，应确保安装附件和仪表的合理布局和接线准确，以方便操作和实施管理。
二、操作参数的优化1. 减压塔进料温度控制减压塔进料温度对于提高分离效果和防止结焦等问题具有重要意义。
应根据不同原料的特性确定合理的进料温度范围，并通过恰当的控制手段，如加热器和冷却器等，保持进料温度稳定在预定值。
2. 减压塔压力控制减压塔的压力控制是保证设备正常运行的重要因素。
应根据工艺要求和设备性能，合理确定减压塔的操作压力范围，并通过调节减压阀的开度和操作参数等手段，保持减压塔内的压力稳定在预定值。
3. 减压塔操作流量控制减压塔操作流量的控制对于保证分离效果和设备稳定运行具有重要意义。
应根据进料性质和工艺要求，合理确定减压塔的操作流量范围，并通过调节出口阀门的开度和操作参数等手段，保持操作流量稳定在预定值。
减压塔课程设计
减压塔课程设计引言 (2)第1章减压塔工艺流程简介 (3)第2章塔顶影响因素及系统建模 (4)2.1塔顶影响因素 (4)2.2系统建模 (5)第3章节流装置的计算机辅助设计计算 (6)3.1 概述 (6)3.2 程序框图 (7)3.3计算实例 (8)第4章调节阀的选型及口径计算 (10)4.1调节阀的选型 (10)4.2调节阀口径计算 (11)4.3计算实例 (12)参考文献 (13)附录 (14)引言减压塔是石油炼制工业中的重要设备，它的质量控制受到多方面的关注，出现多种控制方案。
基于专家经验的PID控制方案对减压塔中的关键质量指标进行串级控制，有效的增强了系统控制的精确性和抗干扰性，但应用的成功与否建立在对装置模型的正确估计之上。
1、基于RBF神经网络建模的双模型结构控制方案将神经网络与系统辨识技术结合起来，使得RBF神经网络模型具有很好的泛化能力和自适应能力，能适应处理量的变化和原料的变化。
2、基于鲁棒多变量预估控制技术(RMPCT)的控制方案可以预估过程的未来动向并确定控制器的输出，同时用对象的实际输出与模型预测输出的差值校正过程模型，从而实现最优控制。
减压塔质量控制中各个指标因素互相约束，运动特性一般都存在非线性，显然是一类比较复杂的模型。
当控制系统在运行过程中出现局部故障，希望进行局部检修，而其余部分仍正常运行时，上述的控制算法就不能达到令人满意的效果了。
JAN C.WILLEMS以撕分(tearing)、聚焦(zooming)和关联(linking)为基础提出开放和关联系统的行为方法，是解决一类复杂系统控制问题的一种新方法。
通过结构分解，以控制关联链描述开放和关联系统动态行为的链系统方法也是一种较好的方法，并且在实际系统中成功应用。
本文通过对减压塔的质量控制进行分析，找出影响塔顶温度和真空度的主要控制关系链，建立了由4个子系统根据系统本质结构组成的链系统模型，该模型具有很强的稳定性，抗干扰能力和容错性。
炼油常减压装置中减压塔技术优化范本（2篇）
炼油常减压装置中减压塔技术优化范本炼油常减压装置是石油炼制过程中的重要设备之一，其主要功能是将原油中的高温高压气相成分分离出来，以满足后续工艺的需要。
减压塔是炼油常减压装置的核心组件，对其进行技术优化可以提高炼油装置的效率和经济性。
本文将针对减压塔的技术优化进行深入探讨。
1. 温度控制优化炼油常减压装置中，减压塔内部温度的控制是非常重要的一项技术优化。
通过合理地控制减压塔内部温度，可以提高塔内的分离效果，降低产品中的杂质含量。
此外，还可以减少不完全反应和产生有害反应产物的可能性，提高产品的质量。
为了实现温度的优化控制，可以采取以下措施：- 优化冷却水系统，保证冷却效果，并采用优化的冷却介质，以提高冷却效率。
- 合理设置加热系统，使得塔内温度在合适的范围内波动，以充分利用热量，提高装置的能量利用率。
- 通过优化塔内的温度传感器的位置和数量，实时监测和控制塔内的温度分布，以保证整个系统的稳定性和安全性。
2. 压力控制优化减压塔的压力控制是另一个重要的技术优化点。
通过合理地控制减压塔的压力，可以提高分离效率，降低能耗，提高产品的质量。
对于压力控制的优化，可以采取以下措施：- 设置优化的压力调节阀门，以实现快速、平稳地调节压力，避免压力过高或过低对系统造成的不利影响。
- 通过设置合理的压力传感器和控制系统，实时监测和控制减压塔内的压力，以保证整个系统的稳定性和安全性。
- 利用模拟仿真方法，对减压塔的压力控制进行优化，找到最佳的压力控制策略，并对系统进行调优。
3. 流体动力学优化炼油常减压装置中的减压塔是一个典型的多相流动系统，其流体动力学行为对系统的稳定性和分离效率有着重要影响。
对减压塔的流体动力学进行优化，可以提高减压塔的性能。
以下是一些流体动力学优化的措施：- 优化静态混合分离器的设计，使气液两相在分离器内充分混合，以提高分离效果。
- 通过合理设置横隔板、直隔板和填料层，优化塔内的流动分布，减小气液的相互干扰，提高分离效率。
常压及减压转油线管道设计技术规定
1范围1.1本标准规定了常压和减压蒸馏装置加热炉出口转油线管道设计的有关原则。
1.2本标准适用于常压转油线和减压转油线的管道设计。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为标准的条文。
在标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB150 钢制压力容器GB6654 压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板GB8163 输送流体用无缝钢管GB9948 石油裂化用无缝钢管GB/T13148 不锈钢复合钢板焊接技术条件GB/T14976 流体输送用不锈钢无缝钢管SH3059 石油化工企业管道设计器材选用通则SH3010 石油化工设备与管道隔热技术规范SHJ520 石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程SH3501 石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范JB4730 压力容器无损检测JB4733 压力容器用爆炸不锈钢复合钢板40B118 钢板卷制焊接钢管3术语常压转油线—指输送自常压加热炉（简称常压炉）至常压蒸馏塔（简称常压塔）间工艺物料的管系。
常压转油线是由主管段、分支段、过渡段和末端炉管组成。
第2 页共18 页40B229-1998减压转油线—指输送自减压加热炉(简称减压炉)至减压蒸馏塔(简称减压塔)间工艺物料的管系。
减压转油线是由主管段、分支段、过渡段和末端炉管组成。
主管段—指转油线中与蒸馏塔直接相连的管段。
分支段—指转油线中主管段与过渡段间连接的管段。
过渡段—由加热炉炉管至分支段或主管段称为过渡段。
同轴布置—指蒸馏塔、加热炉与转油线主管段中心线在同一轴线上布置。
管系—单独一组设计条件相互联系的管道。
4相关设备布置要求4.1 减压塔与减压炉之间的净距以保证主管段15m为宜，常压塔与常压炉之间的净距可不受限制。
4.2蒸馏塔、加热炉与转油线主管段宜采用同轴布置。
4.3主管段支架宜设计为独立的支架。
5转油线结构设计5.1整体结构设计要求5.1.1 常用的四种转油线结构设计，见图-1～图-4。
减压转油线的应力分析及对疲劳损坏的探讨卓强
减压转油线的应力分析及对疲劳损坏的探讨卓强发布时间：2021-09-26T03:42:56.421Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：卓强[导读] 减压转油线的设计是常减压蒸馏装置设计的重点所在，其设计质量直接关乎减压塔的产品质量以及减压塔的拨出率。
中国昆仑工程有限公司葫芦岛分公司辽宁葫芦岛 125000【摘要】减压转油线的设计是常减压蒸馏装置设计的重点所在，其设计质量直接关乎减压塔的产品质量以及减压塔的拨出率。
在减压转油线的整个设计过程中，工艺、管道、应力、材料、加热炉等多个专业需紧密协作，才能实现减压转油线的最优设计。
本文结合常减压蒸馏装置的自身特点及实际情况，对减压转油线的应力分析和疲劳损坏展开了相关的探讨。
【关键词】减压转油线；应力分析；疲劳损坏减压转油线是指常减压蒸馏装置中减压炉出口到减压塔入口的一段管线，这一段管线是常减压蒸馏装置中最为重要的管道，其设计的安全合理性及经济适用性直接关乎装置能否正常、平稳、长期的运行。
减压转油线在接近400℃，负压的状态下工作，若能有效控制减压转油线的压力降和温度降，则能有效提升减压塔中油品的拔出率，进而有利于降低减压炉的燃气消耗，有效提升蒸馏装置的经济效益。
加强减压转油线疲劳损坏问题的研究分析，并提出相应的优化策略，有利于解决疲劳损坏的问题，能够保障减压转油线的应用效果，进而有利于炼厂装置的生产运行。
1.减压转油线的特征研究减压转油线的主要作用是将常压渣油由减压炉传送至减压塔。
而油品气、液两相混合物在减压转油线的流动过程中会产生压降和温降，汽化率逐渐增加，而汽化率直接关系到减压塔拔出率的高低。
为了保证各种馏出油的数量和质量，要求减压炉能够在较低的温度下产生较高的汽化率，对减压转油线的设计提出了更高的要求。
减压转油线由过渡段和低速段组成。
过渡段是指从减压炉辐射室炉管出口至低速段这一管段，其特点是管径小、管内介质为气液两相、管内介质流速高；低速段是指从过渡段到减压塔这一水平管段，其特点是管径大、管内介质为气液两相、管内介质流速低。
减压塔汽提段冷壁塔体研究
３０℃。 ５ 虽然塔体包裹 ２ ０ ３０ ｉ 的保温层， ０ ～ ０ ｌ ｍｌ 保温 层 塔壁 的温 度仍有 ４ ０℃（ 环境 温度 为 １ ） ５℃ 。根 据 传热学稳定流傅立叶定律 ， 单层保温结构传热计算 的基本公 式 为［： ３ 】 Ｑ Ｔｔ －
其 中：
卜
塔壁散热的热流密度 ，Ｊ Ｉ ． ） ｋ／ ｎ ｂ ； （２
’收 稿 日期 ：２ １ ．７２ ０００ ．６
作者简介 ：张 龙（ ９ ３ ） 男， 士， １７一 ， 硕 高级工程师 ， ０ 年 毕业于辽宁石油化工大学， ２ ７ ０ 现从事石油化工工艺工程设计与研 究。
电话 ：４ ３６ ８ ７ ２ Ｅｍａｌｚａ ｇｏ ｇｆ ｙ ｉｏ ｅ．ｏ ０ １．３ ９ ９ ， — ｉ ｈ ｎ ｌｎ ．ｈ ＠ｓ ｐ ｃ ｍ。 ： ｓ ｎ ｔ
塔 内介质温度 ， ℃；
Ａ ——保温材料导热系数 ，Ｊ（ ｈ ℃） ｋ／ｍ・・ ；
ｎ 一
空气传热膜 系数 ，Ｊ ｍ ・ ・ 。 ｋ／ ℃） （ ｈ
由热流密度 Ｑ和保温层壁温 ｔ可 以算出塔壁 的热损失 很大 ， 如表 １ 所示 。
表 １ 不 同操 作 温 度 下塔 体 散 热 损 失量
对 于 目前 炼 厂装 置规 模 大 型化 发展 的趋 势 ， 原 油 蒸 馏 塔 的塔 径 达 到 ４—１ 有 的高 达 １ 以 ０ｍ， ２ｍ
上【 ４ ］ ３０￣ｔ 。在 ７ Ｃｓ ］ 以上的操作温度条件下 ， 原油蒸馏 减 压 塔汽 提段 塔 体 的散 热损 失量 尤 为 巨大 ， 成 汽 造 提段塔底温度上不去 ， 使减压渣油中有一定量的轻 馏分蒸发不上去，减压渣油中 ＜ ０ ℃馏分含量仍 ５０ 然 ＞５ ，减压 蒸馏 的切 割点 多数 在 ５ ０℃以下 ［ ％ ４ ６ ３ ， 减压塔的拔出率受到了限制。
减压塔施工方案范文
减压塔施工方案范文一、项目概述减压塔是一种用于调节管道系统中压力的装置，通过塔内的层板和填料来减低气体的压力。
本方案是针对减压塔的施工工作进行详细规划和安排，确保施工的顺利进行。
二、施工准备1.环境准备：对施工现场进行清理和平整，确保施工的通道畅通，提供充足的施工空间。
2.材料准备：根据设计要求，准备所需的钢材、焊材、螺栓、填料等施工材料。
3.设备准备：准备施工所需的起重机械、焊接设备、切割设备等。
4.人员准备：组织施工队伍，确保每个施工环节都有专业的操作人员进行。
三、施工步骤1.基础处理：根据设计要求进行减压塔的基础施工，包括地基开挖、混凝土浇筑和基础排水等工作。
2.钢结构施工：按照设计图纸进行减压塔的钢结构安装，包括主体结构的搭建和次要结构的焊接。
3.板焊接：将层板按照设计要求进行连接焊接，确保层板的密封性和强度。
4.填料安装：根据设计要求，在层板之间安装填料，填料的种类和数量要根据实际需要进行调节。
5.联接螺栓安装：根据设计要求，将减压塔的各个部分进行联接，并进行螺栓的紧固。
6.检测与试验：对减压塔进行压力测试，检测其内部的压力和密封性，确保其可以正常工作。
7.涂漆和防腐处理：对减压塔进行喷涂防腐漆，提高其使用寿命和耐腐蚀性能。
8.安全措施：施工过程中，要严格执行相关的安全规定，加强施工现场的安全管理，确保施工人员的安全。
四、施工注意事项1.施工现场的管理要加强，对施工人员进行合理分工和培训，确保每个人都熟悉自己的工作内容。
2.施工过程中要注意材料的质量，对每批材料进行质量检测，确保使用的材料符合要求。
3.施工过程中要严格按照设计要求进行施工，不得随意改动或省略工序，确保施工质量。
4.施工现场应设立明显的警示标志，提醒人员注意安全，避免事故的发生。
5.在施工过程中，要及时清理现场的垃圾和废料，保持施工现场的整洁。
6.施工完工后，要对减压塔进行维护保养，定期进行检查和维修，保证其正常运行。
五、总结本方案对减压塔的施工进行了详细的规划和安排，从施工准备到施工步骤，再到施工注意事项，都进行了全面的考虑和安排。
减压转油线布置方案探讨
崔娜新
（ 中石化 洛 阳工程有限公司 ， 河南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ）
摘 要： 文章 就 北 海 ５ ０ ０ ｘ １ ０ ４ ｔ ／ ａ常减 压 改造 装 置减 压 转 油 管道 ， 介 绍 了装 置平 面布 置 特 点 、 管道 设 计要 点 ， 以及 低速 段 支 架设 计和 不 同 管道 布 置方 案 的 比较 ， 从 应 力分 析 角度 ， 分 析 各种 方 案 的优 缺点 供设 计 参考 。
２ ０ １ ５ 年ｌ ０ 月
求。 由于高速 段是 两相 流介 质 ， 加之 管系 柔性 好 ， 易 振 动， 所以， 在第２ 层 和第 ３ 层尽可能采用 刚性支架 ， 增加管
系刚度 ， 并 在每一路 管道不 同位置增加 了４ 个 止推 或导
面， 水平方 向热胀力相 互抵 消 ， 由表２ 可知 ， 减 压塔 嘴子
… １ 唐永 进 ． 压力 管道 应力 分析 （ 第一版） ［ Ｍ】 ． 北京 ： 中国石 化
出版社 ， ２ ０ ０ ３
调度监控人员保障 电网安全 的能力 ， 提高了供 电可靠性 。 因为该 系统 目前只能处理单条线路 过载的问题 ， 所 以应
常减压蒸馏装置减压转油线试压方案探讨
第52卷第10期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.10 2023年10月 Liaoning Chemical Industry October，2023收稿日期： 2022-10-10常减压蒸馏装置减压转油线试压方案探讨薛姣龙，陈晓勇，梁卓，李建波（中国石油天然气第一建设有限公司，河南 洛阳 471000）摘 要： 在常减压蒸馏装置中，转油线直径大、温度高、柔性要求苛刻，且介质为气液两相，运行条件复杂，因此，在常减压蒸馏装置的管道安装中，转油线是极其重要的管系，其安装质量直接影响整个装置的安全、平稳运行和最终的产品质量。
为了保证转油线的安装质量，压力试验是必不可少的重要检验环节，但由于减压转油线结构的特殊性，其压力试验难度较大。
通过分析某项目1 600万t ·a -1常减压蒸馏装置减压转油线的结构，提出了一种切实可行的试压方案，并在该装置得到了成功应用，取得了良好的工程效益和经济效益，可供广大工程建设人员参考。
关 键 词：常减压装置；减压转油线；压力试验中图分类号：TQ050.7 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）10-1469-04近年来，随着我国经济的飞速发展，对能源的消耗越来越大，相应的石油化工生产规模不断扩 大，石油化工行业对当今社会的发展起到举足轻重的影响[1-5]。
由于石油化工生产过程中涉及到的技术十分复杂，通常在系统内的各种介质都为易燃、易爆和有毒物质[6]。
工艺管道担任着重要的作用，因此必须对石油化工工艺管道安装质量进行控制[7-8]。
而为了保证其安装质量及使用安全，压力试验是使用前必不可少的一项工作。
在常减压蒸馏装置中，减压转油线是极其重要的管系，其安装质量直接影响整个装置的安全运行和最终的产品质量[2]。
由于本装置减压转油线口径较大，其管道压力试验难度较大，因此本文对减压转油线的压力试验方案进行探讨分析。
1 减压转油线概况常减压装置减压转油线可以分为高速段（又称过渡段）和低速段两大部分。
大型常减压装置减压转油线管道设计方案探讨
大型常减压装置减压转油线管道设计方案探讨郭兆阳（中石化广州工程有限公司，广东省广州市510620）摘要：阐述了减压转油线的结构和管内介质流动特点。
结合某炼油厂10Mt/a常减压装置扩能改造的实际情况，从工艺、管道应力和经济性等方面对4种减压转油线布置方案进行了综合比较，分析了各种方案的优缺点。
结果表明：高速段插入低速段的方式对转油线性能具有较大影响，端部插入受尺寸限制不能满足工艺要求，侧面对称插入有利于改善低速段受力情况，而顶部插入方案在满足工艺和管道应力要求的同时具有较佳的经济性。
根据项目实例，设计了一种用于大口径管道的支架，总结了大型减压转油线的支架设置和一些应注意的设计要点，为同类装置设计提供一定的借鉴。
关键词：减压转油线两相流压力降管道应力经济性支吊架新建项目的常减压装置，减压转油线的布置在装置设备布置时就应考虑，力求减压塔和减压炉同轴布置［1-2］，使转油线低速主管段呈水平直通型且使其长度不小于15m［3-4］。
但在扩能改造项目中，由于受地形和原有设备的限制及工期的要求，转油线难以按理想的条件设计。
此时，转油线设计应同时协调转油线内油气的流动情况和管道受力，以满足转油线工艺和机械两方面的要求。
文中阐述了减压转油线的特点，基于此，以某炼油厂10Mt/a常减压装置扩能改造项目为例，探讨减压转油线设计过程中应考虑的要点和问题。
1减压转油线的特点减压转油线是指减压加热炉至减压蒸馏塔间的管线，分为高速段和低速段两部分。
低速段为一直接与减压蒸馏塔相连的水平管段，管径大、管内流速低；高速段是减压加热炉至低速段之间的一过渡段，其管径相对较小，管内介质流速高。
整个管系的热胀主要通过高速段来吸收，因此设计时应保证高速段具有足够的柔性。
转油线的操作条件比较苛刻，具有管径大、温度高及介质呈气液两相的特点［5］。
随着油气在转油线内流动，压强逐渐降低，液相逐渐汽化，容易使管系产生振动。
转油线的结构设计就是在保证转油线中油品的温降和压力降满足工艺要求的前提下，使得管道稳定性、管道应力和管嘴受力等管道机械性能满足要求。
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冷壁减压塔转油线的设计和运行成 枫 谢崇亮 丁洪春 成 亚(中国石油天然气总公司华东勘察设计研究院,山东省胶州市266300) 摘要 剖析了传统的热壁减压塔转油线存在的低速段水平直管热位移量大,对减压蒸馏塔和支架的推力大,硫腐蚀严重等问题。
详细介绍了冷壁减压塔转油线技术的开发以及成功地用于500 k t a常减压蒸馏装置的情况。
主题词:常减压蒸馏装置 冷壁转油线 热应力1 前 言减压转油线是常减压蒸馏装置的关键设备之一,由于减压转油线一般直径较大,并在高真空和高温下操作,因此管系的热应力问题历来都是一个难以解决的问题。
特别是加工的原油中硫化物和环烷酸含量较高时,减压转油线不得不采用奥氏体钢制造,这就大大增加了解决热应力问题的难度。
同时,热壁转油线温降大,散热损失也大。
解决转油线管系热应力的方法有两种[1,2]:一是靠增加过渡段管线的长度、高度和弯头数量,利用过渡段管线的弹性来吸收低速段的热膨胀量,减少对减压蒸馏塔的推力;另一种方法是利用减压炉出口的最后一根炉管不固定来吸收转油线低速段的热膨胀量。
这两种方法都存在缺点。
因此开发了冷壁减压转油线技术,以简化转油线的设计,彻底解决减压转油线的热应力和热补偿问题,同时减少转油线对减压蒸馏塔的推力。
2 热壁减压转油线存在问题剖析2.1 低速段热位移量大国内外常减压蒸馏装置减压转油线技术的发展经历了由高速转油线到低速转油线过程。
国内外资料推荐减压炉低速段水平直管长度15m[3],实际设计长度一般为20～25m。
其目的是延长流体在水平段的流动时间,使气液两相更好地分离。
由于减压炉管的逐级扩径和炉出口至过渡段、扩大段、低速段管线的扩径,流体至低速段后、侧线产品接近全部汽化[4]。
在流动过程中,气液两相逐渐分离和分层后进入减压蒸馏塔,而后进一步分离。
故在塔内上升的气体不但几乎没有雾沫夹带,而且重组分和杂质也极少,所以产品质量得到改善和保证。
转油线的温降和压力降90%集中在过渡段和扩大段。
这是由于流体在这两段中汽化和流速增大的缘故,过渡段和扩大段可以看成炉管扩径的延续;低速段的温降一般是散热损失引起的。
为了减少低速段水平直管对减压蒸馏塔的推力,设计中必须保证低速段的热应力和热膨胀量由过渡段吸收。
由于炉出口温度一般在395～400℃之间,因此流体在低速段的温度约380℃。
在这样高的温度下,采用碳钢的低速段管线热位移量一般为110mm左右;而采用奥氏体钢制造的低速段热位移量一般为150mm,要吸收这样大的热位移量,过渡段必须有足够大的补偿弯,过渡段管线加长一般要25m左右、弯头和弹簧支架吊架增多,钢材用量和投资增加,给设计和施工安装都带来了困难。
热壁转油线常见的安装布置方式见图1。
2.2 低速段对减压蒸馏塔和支架的推力大由于热壁减压转油线低速水平段管道平均壁温约350℃,它对减压蒸馏塔的推力为80kN左右,对支架的推力也很大。
如此大的推力给减压蒸馏塔的设计和制造带来了更大的困难,减压蒸馏塔进料口以下筒体壁厚不得不加厚;减压蒸馏塔进料口补强圈不得不加大、加厚,增加了钢材耗量和设备投资。
收稿日期:1996212225;修改稿收到日期:1997207201。
作者简介:成 枫,高级工程师,学士,从事石油化工工艺设计,发表论文28篇,已获得8项发明和实用新专利。
1998年1月PETROL EUM PROCESS I N G AND PETROCH E M I CAL S第29卷第1期 图1 热壁减压低速转油线安装示意图2.3 腐蚀严重热壁转油线管内流体温度约380℃,管道平均壁温约350℃。
油品中含硫有机物在温度高于240℃时,开始转化为硫化氢和元素硫,且随温度的升高其转化率加快。
当温度达到350～400℃时,硫化氢开始分解生成活性硫。
活性硫和硫化氢都是直接腐蚀的介质,而活性硫的腐蚀更为严重。
对于不同的原油该类腐蚀对碳素钢的腐蚀速率可达1.5～8.0 mm a。
加工低硫、酸值较低的原油如大庆原油时,热壁转油线一般选用低铬钼钢或碳素钢,如20g板材。
加工硫、酸值较高的原油时,需采用1C r18N i(或1C r18N i9T i)的复合钢材[2]。
原油中酸值越高,在高温下腐蚀越严重。
据有关资料报道,环烷酸对碳素钢的腐蚀速率为7～18 mm a。
对于加工酸值大于1m gKO H g的原油时,热壁转油管线材质应该选用316L复合钢材;加工酸值小于或等于1m gKO H g的原油时,可选用1C r18N i(或1Cr18N i9T i)复合钢材。
2.4 散热损失大热壁转油线尽管外保温采用100mm厚的保温材料,但其散热损失仍很大。
低速段的温降主要是热损失产生的,低速段的温降一般都在3℃以上,这是很可观的。
3 冷壁减压转油线的设计3.1 低速段衬里采用新型材料,避免了硫腐蚀减压转油线低速段内流体为气、液两相,温度380～390℃,介质流速为36～50m s[4],减压转油线低速段内介质流速较高,且其中有60%～70%的流体是液相,所以减压转油线低速段的衬里必须选用耐冲刷耐油浸蚀又有良好隔热性能的材料。
为了选到适宜的衬里材料,和耐火材料厂共同开发研制了适合于减压转油线低速段衬里的新型材料HD21、HD22。
减压转油线低速段衬里分为耐磨层和隔热层,其结构示意图见图2。
由于冷壁减压转油线的碳素钢管道不直接接触管内的含硫和环烷酸的介质,因此避免了硫腐蚀问题,避免了热壁减压转油线采用奥氏体钢材增加工程投资的问题。
图2 冷壁减压低速转油线结构简图3.2 低速段对减压蒸馏塔的推力减小由于采用了冷壁转油线,其低速段水平直管的热应力和热膨胀量大大减小。
现以大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置冷壁转油线为例讨论如下。
该装置加工大庆原油,原油含硫量低、酸值低,热壁转油线材质一般需选用20g钢板或低铬钼钢;冷壁转油线材质为Q2352A。
钢材的热膨胀量与其温度的变化成正比[5]△L=L×E t(1)式中 △L——管系的热胀量,c m; L——管线的长度,m; E t——单位线胀量,由20℃至t℃的单位长度管线热胀量,c m m。
设热壁、冷壁减压转油线低速段水平直管对减压蒸馏塔的推力分别为K p r和K pc。
如不考虑其它因素,定性地分析该推力,则推力K p r和K pc与水平直管段的热胀量成正比。
大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置减压低速转油线内径为5600mm,热壁转油线的壁厚∆=10mm,外径为5620mm,低速段水平直管长15m。
冷壁转油线衬里壁厚100mm,管道壁厚为10mm,外径5820mm,(以下均以大庆联谊化工厂常减压蒸馏装置减压转油线为例说明。
热壁减压转油线和冷壁减压转油线的热膨胀量分别为△L r和△L c,碳钢材质的热壁转油线由20℃升温至350℃时,单位长度管线的热膨胀量为0.738c m m,碳钢材质的冷壁转油线由20℃升温至50℃时,单位长度管线的热膨胀量为0.046c m m。
则: △L r=65.7mm83 石 油 炼 制 与 化 工 1998年 第29卷 △L c=6.9mm热壁减压转油线和冷壁减压转油线低速段水平直管对减压蒸馏塔的推力K p r和K pc可以近似认为: K p r K pc=△L r △L c=9.5由上述分析可知,冷壁减压转油线低速段水平直管对减压蒸馏塔的推力是同样操作条件下热壁减压转油线低速段水平直管对减压蒸馏塔推力的1 9,大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置冷壁转油线低速段水平直管对减压蒸馏塔的推力计算和核算结果是:径向推力为3.8kN,纵向推力为14.1 kN,此值远远小于减压蒸馏塔在365℃和真空操作条件下壁厚∆=16mm、材质16M nR筒体的许用应力[5]。
因此减压蒸馏塔进料口补强圈以及进料口下筒体壁厚的设计可以按常规受外压容器考虑,筒体和补强圈的厚度不必因转油线推力的影响而特殊采取加厚措施。
3.3 取消了过渡段大U型补偿弯由于冷壁减压转油线低速段水平直管的热膨胀量仅仅是热壁减压转油线热膨胀量的11%,因此冷U 型补偿弯去吸收低速段水平直管的热膨胀,所以在设计冷壁减压转油线时,过渡段的U型补偿弯可以取消。
3.4 冷壁减压转油线支架设计可以简化由3.2一节的分析可知,冷壁转油线对管道支架的推力也大大减少,故该支架的设计也可以大大简化,支架的截面积可以缩小,因此可节省钢材。
3.5 冷壁减压转油线设计安装实例由3.2节举例计算结果可知大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置采用热壁减压转油线低速段水平直管的热膨胀量为66mm,而相同条件下采用冷壁减压转油线低速段水平直管的热膨胀量仅为6.9mm,因此冷壁减压转油线的设计和布置大大简化,不仅取消了过渡段的大U型补偿弯,而且过渡段的长度由热壁转油线25m缩短到10m以下,原来的多个弯头变为一个弧形弯头,同时加热炉出口的最后一根炉管也可以固定,简化了加热炉的设计,避免了因炉出口炉管不固定产生漏气的问题。
采用冷壁减压转油线不仅节省钢材和投资,而且施工安装方便,避免了热壁减压转油线低速段水平直管冷紧的安装过程。
大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置冷壁减压转油线设计布置示意图见图3。
图3 冷壁减压低速转油线安装示意图4 冷壁减压转油线的运行情况我国第一套冷壁减压转油线在大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置投入使用二年多来,经过三次开停工的考验,生产运行安全,该转油线压降小、温降小。
停工时检查,衬里完好无损没有一处裂缝和成块脱落现象,耐磨层经过油的浸渍后,其硬度比投用前更大,比预期的还好。
该装置第二次开工后于1995年11月初进行了标定,结果见表1。
表1 大庆联谊化工总厂冷壁减压低速转油线标定数据项目标定值装置处理量 k t・a-1500转油线低速段公称直径 mm DN8005内600转油线类型冷壁过渡段直径×根数DN300×1过渡段压降 kPa5.712低速段压降 kPa0.136转油线总压降 kPa5.848过渡(扩大)段温度 ℃7低速段温降 ℃1转油线总温降 ℃8 从标定数据可以看出,温降集中在过渡段,达7℃,低速段的温降仅1℃。
转油线的压降分为三部分,即磨擦力压降、加速度压降和位差压降。
对于大庆联谊化工厂500k t a常减压蒸馏装置减压低速转油线,其过渡段的压降既有摩擦力压降,又有流体汽化引起流体速度升高的加速度压降,同时也有位差压降,而低速段只有摩擦力压降0.136kPa,故转油线的压降几乎全部集中在过渡段,过渡段的压降为5.712kPa。
93第1期 成 枫等.冷壁减压塔转油线的设计和运行 5 结 论(1)传统的热壁减压转油线不仅压降大、温降大、热膨胀量大、热应力和热补偿较难处理,而且钢材用量大、投资高,给施工安装带来了很大困难。