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.