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        夾套閥在聚甲醛裝置中的應(yīng)用

        2012-01-12 02:04:50張麗
        石油化工自動(dòng)化 2012年2期
        關(guān)鍵詞:聚甲醛夾套閥體

        張麗

        (中國(guó)五環(huán)工程有限公司,武漢430223)

        在石化、化工生產(chǎn)中,夾套管被廣泛用于凝固點(diǎn)高或需保持高黏度流體溫度的場(chǎng)合(如硫磺,三聚甲醛等介質(zhì))。筆者以某60kt/a聚甲醛項(xiàng)目為例,介紹夾套閥的應(yīng)用。該項(xiàng)目采用共聚甲醛技術(shù),利用精甲醇作為原料生產(chǎn)共聚甲醛,共聚甲醛主要由三聚甲醛和其他單體共聚制備。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%~70%的甲醛,在濃硫酸或陽(yáng)離子交換樹脂催化下得到三聚甲醛并精制為高純品,然后與少量共聚單體(如二氧戊環(huán))在路易斯酸存在條件下開環(huán)聚合為共聚甲醛,再加入抗氧劑等助劑,造粒成共聚甲醛產(chǎn)品,其中三聚甲醛凝固點(diǎn)較高,需夾套保溫系統(tǒng)。

        1 伴管伴熱與夾套管伴熱

        按伴熱介質(zhì)分類,常見的伴熱形式有蒸汽伴熱、熱水伴熱、熱油伴熱、電伴熱等。從伴熱方式上,可分為伴管伴熱和夾套管伴熱。所謂夾套管伴熱就是在夾套管中的內(nèi)管輸送工藝介質(zhì),內(nèi)管和外管間隙中通以蒸汽、熱油或熱水等熱介質(zhì),對(duì)介質(zhì)輸送管加熱保溫的伴熱方式。夾套管常用于高凝固點(diǎn)介質(zhì)的輸送。

        SH/T3040—2002[1]提到的伴管伴熱與夾套管伴熱的伴熱方式選用原則:對(duì)于輸送介質(zhì)的終端溫度或環(huán)境溫度接近或低于其凝固點(diǎn)的管道,介質(zhì)凝固點(diǎn)低于50℃時(shí),宜選用伴管伴熱;介質(zhì)凝固點(diǎn)為50~100℃時(shí),宜選用夾套管伴熱;介質(zhì)凝固點(diǎn)高于100℃時(shí),應(yīng)選用內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管伴熱。

        另外,在確定選用夾套管之前,必須滿足下列要求:輸送介質(zhì)凝固點(diǎn)大于50℃;夾套管的介質(zhì)溫度不低于被伴熱介質(zhì)溫度,但溫差不宜超過50℃。

        由于聚甲醛裝置中,介質(zhì)三聚甲醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%以上,溫度低于65℃則凝固,故需80℃熱水夾套保溫系統(tǒng)。通常夾套管上的閥門、法蘭、過濾器等也都為夾套型。以下針對(duì)與儀表設(shè)計(jì)密切相關(guān)的夾套閥進(jìn)行探討。

        2 夾套閥

        夾套閥的閥體為雙層結(jié)構(gòu),其間可以流通一定溫度的介質(zhì),以維系閥門內(nèi)介質(zhì)的溫度。當(dāng)工藝介質(zhì)的結(jié)晶溫度或因流體溫度降低而造成黏度增加或流體凝固時(shí),需在調(diào)節(jié)閥閥體和上閥蓋處增設(shè)保溫夾套裝置,使工藝過程按要求自動(dòng)進(jìn)行。閥體部分采用的形式根據(jù)其工作條件而定。夾套法蘭是一種常用于夾套管上的法蘭,其技術(shù)要求詳見SH/T501—1997[3]。

        2.1 夾套閥的常見形式

        2.1.1 部分夾套形式

        在需要標(biāo)準(zhǔn)法蘭尺寸,并且不需要全夾套形式的情況下,一般選用部分夾套形式。在半夾套設(shè)計(jì)中只有中間閥體部分包含在夾套中,連接法蘭尺寸為閥門標(biāo)準(zhǔn)法蘭尺寸,夾套閥體與法蘭之間有小段距離沒有夾套,適用于縮頸夾套管或管道配對(duì)法蘭為標(biāo)準(zhǔn)尺寸的情況,如圖1所示。

        2.1.2 全夾套形式之一

        夾套包含閥體,并且延伸到法蘭之間。采用該種夾套形式的閥門需要增加其閥體長(zhǎng)度及法蘭尺寸,其法蘭的面-面尺寸要與增加后的法蘭尺寸對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)閥門法蘭的面-面尺寸一致。比如:7.62cm×10.16cm(3″×4″)的夾套球形閥門采用該種夾套形式,其法蘭尺寸要增大到10.16cm。該夾套閥門法蘭相應(yīng)的面-面尺寸要與10.16cm閥門法蘭的標(biāo)準(zhǔn)面-面尺寸相同。該種夾套閥門適用于配合標(biāo)準(zhǔn)夾套管使用的情況,如圖2所示。

        圖1 部分夾套形式

        圖2 全夾套形式之一

        2.1.3 全夾套形式之二

        夾套包含閥體,并且延伸到法蘭之間。夾套終點(diǎn)位于法蘭的邊緣,法蘭的螺栓孔嵌在夾套中,需通過單頭螺栓與管道配對(duì)法蘭連接。該種夾套閥門適用于縮徑夾套管或配合標(biāo)準(zhǔn)尺寸管道配對(duì)法蘭使用的情況,如圖3所示。

        圖3 全夾套形式之二

        2.1.4 全夾套形式之三

        夾套包含閥體,并且延伸到法蘭之間。采用該種夾套形式的閥門需要增加其法蘭尺寸,其法蘭的面-面尺寸為標(biāo)準(zhǔn)閥門法蘭的面-面尺寸,閥體尺寸隨著夾套法蘭的尺寸有所變化。比如:7.62cm× 10.16cm的球形閥門采用該種夾套形式,其法蘭尺寸要增大到10.16cm,該閥門法蘭相應(yīng)的面-面尺寸仍為7.62cm閥門法蘭的標(biāo)準(zhǔn)面-面尺寸。該種夾套閥門適用于配合標(biāo)準(zhǔn)夾套管且管道系統(tǒng)安裝空間較小的場(chǎng)合,如圖4所示。

        圖4 全夾套形式之三

        2.2 夾套閥的跨接管線

        該裝置夾套管線中使用的閥門均為法蘭連接的全夾套閥。根據(jù)文獻(xiàn)[1],套管上應(yīng)使用跨接管串接,跨接管宜采用法蘭連接。夾套閥門的跨接管線如圖5,圖6所示。

        5 水平管道上夾套閥門的跨接管

        圖6 垂直管道上夾套閥門的跨接管

        這些跨接管線的安裝方向有一定要求。比如,水平管道上帶夾套閥門的跨接管若是蒸汽跨接管,應(yīng)高進(jìn)低出;若是熱水跨接管,應(yīng)低進(jìn)高出??缃庸苓B接應(yīng)防止積液和堵塞,并考慮安裝空間。另外,套管、內(nèi)管、跨接管等的尺寸也有一定關(guān)系,見表1所列[1]。

        2.3 夾套閥在聚甲醛裝置中的應(yīng)用

        該項(xiàng)目聚甲醛裝置中,由于用戶要求采用了兩種形式的全夾套閥門。第一種為圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)全夾套形式;第二種是圖3所示的全夾套形式之二,即法蘭尺寸為標(biāo)準(zhǔn)閥門尺寸,夾套包含閥體,并且延伸到法蘭之間,其與管道配對(duì)法蘭連接的單頭螺栓由閥門廠家自帶。與夾套管的跨接管線連接口通常為法蘭連接,跨接管與夾套管的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。閥門廠商內(nèi)部的跨接管線連接口的連接形式通常由廠商選定。

        表1 夾套管組合尺寸mm

        對(duì)于同一項(xiàng)目,筆者認(rèn)為夾套閥門的形式應(yīng)盡量保持統(tǒng)一,便于和夾套管道連接形式一致,以免現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)出現(xiàn)不必要的麻煩。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的工況,選擇合適的夾套閥,并在數(shù)據(jù)表中標(biāo)注清楚。另外,夾套法蘭與夾套管的連接尺寸以及跨接線連接口尺寸也需倍加關(guān)注。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        聚甲醛裝置中的夾套設(shè)計(jì)是一大難點(diǎn),夾套關(guān)系比較復(fù)雜,儀表的夾套種類繁多,涉及面比較廣泛,其設(shè)計(jì)的好壞直接影響到裝置能否安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行。筆者僅對(duì)夾套閥門進(jìn)行了初步探討,其他夾套儀表如夾套流量計(jì)等的基本原理與此類似。

        [1] 國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).SH/T3040—2002石油化工管道伴管及夾套管設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)石化出版社,2003.

        [2] 國(guó)家石油和化學(xué)工業(yè)局.HG/T20549.5—1998化工裝置管道布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999.

        [3] 中國(guó)石油化工總公司工程建設(shè)部.SH/T501—1997石油化工鋼制夾套管法蘭通用圖[S].北京:中國(guó)石化出版計(jì),1997.

        [4] 國(guó)家石油和化學(xué)工業(yè)局.HG20514—2000儀表及管線伴熱和絕熱保溫設(shè)計(jì)規(guī)定[S].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

        [5] 胡雄,劉敏,徐瑩,等.三聚甲醛裝置中熱水夾套管施工[J].石油化工設(shè)備,2011,40(03):48-50.

        [6] 齊芳.夾套容器的設(shè)計(jì)[J].石油化工設(shè)計(jì),2006,23(02):15-18.

        [7] 孫文強(qiáng),孫光磊.夾套管道施工技術(shù)與工藝[J].石油化工建設(shè),2009(03):67-68.

        [8] 陳慧文,劉雨民.夾套管的配管設(shè)計(jì)及管件選用原則[J].煉油與化工,2007(01):37-39.

        [9] 劉慶耀.電伴熱及蒸汽夾套伴熱在硫磺回收裝置中應(yīng)用的比較[J].煉油技術(shù)與工程,2004,34(09):53-55.

        [10] RADLE J.Steam Tracing Keeps Fluids Flowing[J].Chemical Engineering,1997,104(02):94-97.

        [11] 戚學(xué)貴,譚曉勇,徐宏,等.伴熱系統(tǒng)及外伴熱管體系性能優(yōu)化技術(shù)評(píng)述[J].天然氣工業(yè),2007,27(04):108-111.

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