張金玲(東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

張冰戰(zhàn)(合肥工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

烴化反應(yīng)工段的設(shè)備及管道布置

張金玲(東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

張冰戰(zhàn)(合肥工業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

本文以甲醇與苯反應(yīng)為例來說明烴化反應(yīng)裝置的設(shè)備及管道布置的基本原則及注意事項(xiàng)。

苯與甲醇?xì)庀嗤榛磻?yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，為了維持反應(yīng)在催化劑需要的溫范圍內(nèi)，并回收放出的熱量，在烴化反應(yīng)器的適當(dāng)位置將反應(yīng)物和產(chǎn)物通過側(cè)線采出來移走熱量，并利用移走的熱量產(chǎn)生蒸汽。

烴化反應(yīng)涉及到的設(shè)備主要有烴化反應(yīng)器、烴化加熱爐、蒸汽采出器、原料預(yù)熱器、原料過熱器、進(jìn)出料換熱器等。

1 主要設(shè)備的布置

設(shè)備布置是否合理，不僅決定化工裝置能否順利運(yùn)行，而且對(duì)操作人員的人生安全以及財(cái)產(chǎn)安全也有極大的影響，下面就烴化反應(yīng)幾臺(tái)主要設(shè)備的布置做簡(jiǎn)要說明。

1.1 烴化加熱爐布置

烴化加熱爐屬于明火設(shè)備，根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）規(guī)定，明火設(shè)備與甲類可燃?xì)怏w的防火間距為15米。因此在烴化加熱爐半徑為15米范圍內(nèi)禁止布置其他與之無關(guān)的工藝設(shè)備。

1.2 烴化反應(yīng)器與蒸汽采出器布置

烴化反應(yīng)的溫度為395～426℃，反應(yīng)壓力1.3～1.6MPaG，導(dǎo)致側(cè)線采出物料到蒸汽采出器之間的管徑較大，管道壁厚厚，管道柔性比較差，因此每段蒸汽采出器與烴化反應(yīng)器的間距要適當(dāng)放大，不僅要考慮水平方向間距，還要考慮垂直方向間距。越是上層的蒸汽采出器，與烴化反應(yīng)器側(cè)線采出口的垂直間距越大，主要是由于烴化反應(yīng)器側(cè)線采出口越高，管口的垂直向上的附加位移值越大。

1.3 原料預(yù)熱器與原料過熱器布置

烴化反應(yīng)的原料主要有甲醇和苯，由于烴化反應(yīng)催化劑要求原料在氣相條件下反應(yīng)，不允許存在液相，為了防止在原料進(jìn)入到烴化反應(yīng)器時(shí)存在液相，需要對(duì)原料進(jìn)行過熱。原料從界區(qū)外進(jìn)入時(shí)為液相，經(jīng)過預(yù)熱，過熱后再進(jìn)入到烴化反應(yīng)器，為了防止管道中原料積液，預(yù)熱器出口、過熱器出口、烴化反應(yīng)器進(jìn)口應(yīng)“步步高”，特別是過熱器出口到反應(yīng)器進(jìn)口之前，禁止積液。因此在布置上要求過熱器位于預(yù)熱器上方，烴化反應(yīng)器原料進(jìn)口位于過熱器上方。

臥式換熱器在布置時(shí)還要考慮到換熱器的固定端和滑動(dòng)端。為了降低換熱器設(shè)備管道的附加位移，一般將與換熱器相連的管道柔性較差的一段作為固定端，如補(bǔ)償量大，管徑大的管道。

在仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,將該方法應(yīng)用于感應(yīng)式磁力儀DPU的信號(hào)處理中,本實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)信號(hào)由多層磁屏蔽腔體內(nèi)產(chǎn)生的微弱精密電流通過螺線管產(chǎn)生,感應(yīng)式磁力儀傳感器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程如圖6所示。

2 管道布置

管道設(shè)計(jì)工作是煤化工裝置設(shè)計(jì)的重要部分，在煤化工裝置中，管道是將設(shè)備，系統(tǒng)和設(shè)施連接起來，并保證設(shè)備之間各種物料的安全運(yùn)輸。管道布置合理，不僅對(duì)節(jié)約投資有利，而且對(duì)后期整個(gè)裝置的安全運(yùn)行也起到重要作用。下面簡(jiǎn)要敘述下烴化反應(yīng)工段中一些重要管道的管道布置。

2.1 烴化加熱爐管道布置

烴化加熱爐主要管道有兩根，一根是進(jìn)烴化加熱爐的氣相苯管道，溫度為380℃，第二根是加熱后進(jìn)入到烴化反應(yīng)器的氣相苯管道，溫度為400℃。兩根管道管徑均為DN300。由于溫度高，壁厚厚，管道的應(yīng)力比較大，因此在布置烴化加熱爐管道時(shí)，首先要考慮這兩根管道的布置方案，在管道滿工藝要求、管道力學(xué)要求后，再考慮其他管道、儀表、操作空間的布置。

2.2 烴化反應(yīng)器管道布置

由于反應(yīng)器上管口較多，管口方位的布置對(duì)管道布置有直接的影響，因此，反應(yīng)器管道的布置包括反應(yīng)器管口方位的布置和管道的布置。

2.2.1 管口方位布置

烴化反應(yīng)器高度約40米，涉及到管口約62個(gè)，管口方位布置若不合理，對(duì)后期管道布置就會(huì)帶來諸多負(fù)面影響。

一般情況下，為了確定反應(yīng)器的管口方位，可以將反應(yīng)器分為操作區(qū)和配管區(qū)兩個(gè)區(qū)域。操作區(qū)域一般是為了人員操作、檢修設(shè)備、裝卸催化劑、填料等而設(shè)置的通道。配管區(qū)域主要是工藝管道和公用工程管道沿反應(yīng)器的布置。

（1）催化劑裝料口和人孔布置在同一個(gè)方位，并朝向馬路側(cè)，催化劑卸料口布置在對(duì)稱的方位。

（2）溫度計(jì)和儀表口布置在同一個(gè)方位。與人孔，催化劑卸料口位于同一操作區(qū)域。

（3）與蒸汽采出器相連的管道布置在同一個(gè)方位。（4）進(jìn)反應(yīng)器的物料料管道管口布置在同一方位。（5）出反應(yīng)器的氣相管道從反應(yīng)器頂沿反應(yīng)器下并朝向管廊方向。

2.2.2 管道布置

與烴化反應(yīng)器相關(guān)的管道主要是蒸汽采出器管道和進(jìn)出反應(yīng)器工藝物料管道，在管口方位確定后，首先布置溫度高，管徑大的管道，其次布置溫度低，管徑大的管道，再布置溫度高，管徑小的管道，最后布置溫度低，管徑小的管道。

管道布置除了要滿足工藝要求外，還要滿足力學(xué)要求，以及考慮管道的支撐，閥組的操作檢修等。

2.3 換熱器管道布置

烴化反應(yīng)工段涉及到的換熱器主要有原料預(yù)熱器、過熱器、蒸汽采出器以及烴化反應(yīng)器進(jìn)出物料換熱器。

臥式換熱器管道布置時(shí)要考慮換熱器管殼抽出、管箱端或風(fēng)頭拆卸等，并留出相應(yīng)的操作空間，便與檢修。

立式換熱器管道布置與臥式換熱器管道布置相比，多一項(xiàng)管口方位的布置。在布置立式換熱器管口方位時(shí)，要根據(jù)換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置管口，有折流擋板時(shí)，折流擋板進(jìn)出口需對(duì)稱布置，且進(jìn)口要遠(yuǎn)離最近的折流擋板缺口位置。

3 結(jié)語

化工生產(chǎn)過程是易燃易爆，有毒的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)裝置的設(shè)備及管道布置除了要滿足規(guī)范外，還要考慮裝置本身的特殊性，如當(dāng)?shù)貧夂驐l件，占地面積等。在有限的空間內(nèi)合理布置設(shè)備及管道，不僅是生產(chǎn)順利進(jìn)行的保障，也是人身和財(cái)產(chǎn)的安全保障。所以，煤化工工程中設(shè)備布置及管道布置要引起一定的重視。

[1]劉偉.化工工程的設(shè)備布置與管道材料優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].化學(xué)工程與裝備,2015,7:64-66.

[2]唐修祥.化工過程常見氣阻現(xiàn)象及其解決措施[J].化工技術(shù)與開發(fā),2013,42(1):54-56.

[3]孫騰龍.論石油化工裝置塔的管道布置與設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].化工管理,2016,7:249

[4]吳海濤.石油化工管道支架的設(shè)置及選用[J].中華民居, 2014,10:192.

[5]劉鏡鋒.石油化工裝置管道進(jìn)行應(yīng)力分析的探析[J].化學(xué)工程與裝備,2013,6:84～87.

[6]金霞.石油化工裝置管道設(shè)計(jì)安全性探究[J].化工管理, 2016,8:323.

Equipment Layout and Piping Design of AlkylationReaction

煤化工項(xiàng)目涉及的原料大多屬于易燃易爆、有毒，因此煤化工裝置存在潛在的火災(zāi)爆炸以及人員中毒的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備及管道布置是煤化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的重要組成部分，設(shè)備及管道布置不僅對(duì)投資大小有影響，更直接關(guān)系整個(gè)裝置生產(chǎn)過程的安全性。

烴化反應(yīng)；設(shè)備布置；管道布置；

The material of coal chemical industry are flamma?bility,volatile and poisonous.So,The device of coal chemical in?dustry existed potential fier,exploder and the hazard of personnel toxicosis.Equipment layout and piping design are important con?stituent in coal chemical industry.Equipment layout and piping de?sign affected not only investment,but also had direct relation with the safety of the total device when running.

alkylation reaction;equipment layout;piping de?sign

張金玲（1981-），女，工程師，主要從事化工設(shè)計(jì)。