朱孟光

天津石化煉油部聯(lián)合四車間

延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道特點和設(shè)計方案

朱孟光

天津石化煉油部聯(lián)合四車間

延遲焦化是采用分裂、縮合等反應將以各種工藝形成的重原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品、中間餾分油以及焦炭的一種熱加工方式。因為該加工方式在工作工程中其裝置核心區(qū)域的管理溫度高、容易結(jié)焦且操作也存在間歇性，因此遲焦化裝置核心區(qū)域管道的設(shè)計是非常重要的。本文主要是針對延遲焦化裝置中焦化爐、焦化塔的管道特點以及設(shè)計進行研究探討。

延遲焦化；高溫；管道設(shè)計；焦化爐；焦化塔

重原油原料通常為減壓渣油、減粘渣油、催化油漿、溶劑抽提的半瀝青等，而為了將這些重原油轉(zhuǎn)換為可使用的輕質(zhì)油品，延遲焦化是目前運用最為廣泛的熱加工工藝之一。其主要是采用分裂、縮合等技術(shù)降重原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品、中間餾分油以及焦炭。加工過程中，延遲焦化裝置的管道由于工藝的影響有著自身的特點，因此，在進行管道設(shè)計時應結(jié)合管道的特點進行相應設(shè)計，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運行，提高施工質(zhì)量。

一、延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道特點

1.1管道高溫且直徑大

延遲焦化裝置在工作的過程中，其管道的溫度很高，而溫度高會對塔頂開口的位移量造成影響，例如，將裝置中塔體的直徑設(shè)置為9m，塔體基礎(chǔ)到塔頂開口之間的距離設(shè)置為34.5m，那么在管道造成塔體的溫度上升達到最高溫時開口處會向上移動，位移量為200mm，因此與塔頂開口處相連接的管線主要是為了補償位移量設(shè)置的。另外，由于溫度高，在高溫作用下會出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，因此管道還有管徑大的特點。需要注意的是高溫管線自身也有熱脹量，延遲焦化裝置中需要考慮這一因素，還需要對高溫管線、大口徑管線以及所有重要的管線進行應力分析。

1.2工況復雜

在延遲焦化裝置中，一爐加上兩塔為一個組合，該組合中每個單獨的塔的操作是一個循環(huán)的過程，兩個塔之間是進行交替操作的，單個塔的操作過程主要是預熱、甩油、進料生焦、給汽、給水冷焦和切焦。因此，一個塔在操作過程中的溫度變化時非常大的，進料生焦的時候塔的溫度可高達500℃，而給水冷焦的過程中塔的溫度會降低至90℃以下。又因為兩個塔是交替工作的，那么一個塔在進料生焦時，另一個塔卻處于給水冷焦的狀態(tài)，造成兩個塔之間的溫差很大，而這時兩個塔之間連接的管線就會受到牽制。正是由于這種復雜的工況對管線的牽制，所以在對管線進行應力分析時一定要把每一種可能的情況都考慮到。

1.3管道內(nèi)原料流速快

在進料生焦時，進料過程一定要注意不能讓原料在爐管中出現(xiàn)結(jié)焦的情況，同時還必須保證原材料在進入焦炭塔后的溫度保持在較高的一個狀態(tài)。為了確保進如焦炭塔的原材料的溫度，那么就必須確保原材料在經(jīng)過管線進入時的流速一定要快。但是，原材料在管線內(nèi)流速過快則會使管線出現(xiàn)振動的情況，憑操作經(jīng)驗來看，連接爐出口和塔底之間的進料管線(即轉(zhuǎn)油線)可能會出現(xiàn)振動，所以在管道設(shè)計過程中不僅要對其進行應力分析，同時還要采取相應的措施預防管線振動。

二、延遲焦化裝置核心區(qū)域的管道設(shè)計

現(xiàn)在，延遲焦化裝置也在不斷的改進，逐漸向大型化、冷焦水密閉處理、切焦水的環(huán)保化以及頂蓋機和底蓋機的自動化方向發(fā)展，而裝置的不斷改進也使管道設(shè)計的要求不斷提高。

2.1油氣線管道設(shè)計

連接焦炭塔頂?shù)挠蜌獬隹诤头逐s塔之間的管線即為油氣線，該管線具有溫度高、管徑較大、距離長等特點，塔頂位移對它的影響也較大。因此，在油氣線的管道設(shè)計時需要根據(jù)工程的實際情況，分析兩個塔之間的油氣線互相牽制的位置，然后可以在該處的平臺生設(shè)置水平“П”型補償，而且設(shè)計后需要進行應力分析，確認設(shè)置后的管系應力和管嘴受力是否能滿足要求。

2.2安全閥線管道設(shè)計

在延遲焦化裝置中，安全閥處于裝置的較高位置，而且重量較大，這使得塔體的輕微振動在安全閥處會得到放大的效果，從而造成較為強烈的振動，不利于進行安全生產(chǎn)。因此，在進行安全閥線管道設(shè)計時不僅要在塔頂設(shè)置彈簧用于補償向上位移，還需要在塔頂安裝防振、減振支架，確保生產(chǎn)安全。

2.3開工線管道設(shè)計

從焦炭塔的頂部開口連接到四通閥的管線稱為開工線，該管線通常情況下保持常溫狀態(tài)。但是，該管線的有一端是與焦炭塔相連的，而焦炭塔是交替工作，總有一臺塔體處于工作的狀態(tài)，而塔體工作中會出現(xiàn)向上熱位移，從而對開工線造成影響。因此，該管道設(shè)計過程中一定要注意管道的補償和支撐問題，對裝置操作中的各種工況進行注意分析，確保塔頂部開口和管系應力值在安全的范圍內(nèi)。

2.4法蘭氣密線和蒸氣吹掃線管道設(shè)計

法蘭氣密線和蒸氣吹掃線均為管徑較小的管線，而在這類管線的設(shè)計過程中，需重點關(guān)注的問題是塔頂在出現(xiàn)向上熱位移時管線的支撐問題。這類小管徑管線的支撐不能采用鋼結(jié)構(gòu)，因此我們可以選用管線附近設(shè)備的管嘴作為管線的支撐點。

2.5轉(zhuǎn)油線管道設(shè)計

延遲焦化裝置中，連接焦化爐出口和焦炭塔抵扣進料口之間的管線被稱為轉(zhuǎn)油線，該管線具有溫度高、容易結(jié)焦、流速快、容易振動等特點。該管線的質(zhì)量對產(chǎn)品出量以及生產(chǎn)效益有著直接的影響，因此在整套裝置中具有重要作用。由于該管道是原料進去焦炭塔的必經(jīng)之路，為了避免原料在管道內(nèi)出現(xiàn)結(jié)焦以及原料高速流動使管線出現(xiàn)振動的情況，在管線的設(shè)計過程中需要降低管道壓降、縮短管道長度，轉(zhuǎn)油線管道設(shè)計因此應該遵循設(shè)計原則，即管線短而直，盡可能的減少彎道的數(shù)量以及縮短管道的長度。

三、管線水力清焦處理

延遲焦化裝置進行熱加工所采用的原料一般為重質(zhì)原油，因為操作過程中溫度高等情況使爐管內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)焦的情況，久而久之裝置內(nèi)的管道阻力會增加，出現(xiàn)這種情況的主要管線是連接焦化爐入口和四通閥之間的管線，這種狀況不僅會對產(chǎn)品的參數(shù)造成影響，還會影響爐管的壽命。因此，在管道阻力增加到一定程度的時候，就需要進行除焦處理。它能夠?qū)芫€中的結(jié)焦情況進行有效地處理，而且不需要使用任何化學物品，環(huán)保、無污染而且對人體無害，也不會對管道造成腐蝕，還因設(shè)備簡單具有造價低但工效高等特點。

四、結(jié)語

延遲焦化裝置的核心區(qū)域管道因為具有溫度高、容易結(jié)焦以及塔體交替操作等特點及工況，在管道設(shè)計中應該盡力將各種情況都考慮在內(nèi)，以確保操作的安全穩(wěn)定以及產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

[1]劉亞麗，牛國光，單紀軍. 延遲焦化裝置焦炭塔一層、二層平臺標高的確定[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014，02：129+146.