林 春 光

（中國(guó)石油集團(tuán) 東北煉化工程有限公司錦州設(shè)計(jì)院， 遼寧 錦州 121001）

新型減壓褲型轉(zhuǎn)油線設(shè)計(jì)在錦州石化常減壓裝置的應(yīng)用

林 春 光

（中國(guó)石油集團(tuán) 東北煉化工程有限公司錦州設(shè)計(jì)院， 遼寧 錦州 121001）

常減壓裝置原油經(jīng)過(guò)減壓爐加熱后經(jīng)過(guò)減壓轉(zhuǎn)油線輸送至減壓塔。減壓轉(zhuǎn)油線是包括主管段、分支段、過(guò)渡段和末端爐管在內(nèi)的一個(gè)管系整體。減壓轉(zhuǎn)油管道的布置和安裝需要綜合考慮管道的壓降、溫降和流速等多方面因素影響，是常減壓裝置設(shè)計(jì)安裝的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。減壓轉(zhuǎn)油線的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)提高減壓爐油品拔出率和降低爐管油氣出口溫度提供了切實(shí)有效的方法, 而且大幅度改善了油品質(zhì)量、切實(shí)提高了油品穩(wěn)定性，并有效避免了油品的超溫裂解。錦州石化公司一套常減壓裝置改造設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)油線主管段采用低速轉(zhuǎn)油線，最大限度的降低了轉(zhuǎn)油線的溫降、壓降；提高了減壓塔的真空度，減壓塔側(cè)線拔出率大大提高，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，為錦州石化公司創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

減壓轉(zhuǎn)油線；溫降；壓降；拔出率

2010 年錦州石化公司對(duì)一套常減壓裝置進(jìn)行擴(kuò)能改造，新上減壓系統(tǒng)，裝置原油處理量由原來(lái)的 400 萬(wàn) t/a 擴(kuò)至 500 萬(wàn) t/a。本次改造對(duì)整個(gè)裝置的換熱流程重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加減壓塔、減壓轉(zhuǎn)油線及減壓爐等設(shè)備。

2009 年 10 月，東北煉化錦州設(shè)計(jì)院將新型減壓褲型轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)應(yīng)用于“錦州石化公司一套常減壓裝置改造”項(xiàng)目中，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了 DN2000 的低速褲型轉(zhuǎn)油線，并于2010年8月份一次開(kāi)車成功。此種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)油線為目前國(guó)內(nèi)最為先進(jìn)的轉(zhuǎn)油線，具有壓降低、溫降小、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，但也因?yàn)樵O(shè)計(jì)難度大，制造及施工難度高等原因，目前該項(xiàng)技術(shù)只在國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的幾家煉油廠得到了應(yīng)用。

常減壓裝置原油經(jīng)過(guò)減壓爐加熱后經(jīng)過(guò)減壓轉(zhuǎn)油線輸送至減壓塔。減壓轉(zhuǎn)油線是包括主管段、分支段、過(guò)渡段和末端爐管在內(nèi)的一個(gè)管系整體[1]。隨著減壓裝置節(jié)能降耗和其深拔水平的不斷提高，轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)和安裝越來(lái)越成為國(guó)內(nèi)外煉油行業(yè)設(shè)計(jì)院關(guān)注的焦點(diǎn)。減壓轉(zhuǎn)油線的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)提高減壓爐油品拔出率和降低爐管油氣出口溫度提供了切實(shí)有效的方法, 而且大幅度改善了油品質(zhì)量、切實(shí)提高了油品穩(wěn)定性，并有效避免了油品的超溫裂解[2]。

1 減壓轉(zhuǎn)油管道的設(shè)計(jì)

減壓轉(zhuǎn)油管道的布置和安裝需要綜合考慮管道的壓降、溫降和流速等多方面因素影響，是常減壓裝置設(shè)計(jì)安裝的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)[3]；減壓轉(zhuǎn)油管道的設(shè)計(jì)和安裝直接影響減壓塔的油品質(zhì)量和油品拔出率。近幾年來(lái)，大直徑低速減壓轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)逐步取代了傳統(tǒng)的高速轉(zhuǎn)油線設(shè)計(jì)，其目的旨在最大限度地降低轉(zhuǎn)油線的壓降和溫降，以降低減壓爐出口溫度，避免由于溫度分布不均勻?qū)τ推窔饣a(chǎn)生影響，盡可能的提高塔進(jìn)料段汽化率[4]。

減壓轉(zhuǎn)油線的低流速設(shè)計(jì)，可以確保在真空狀態(tài)下更大的汽化量和更小的高溫沖刷腐蝕，既是為了管道的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，也是為了工藝目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此加熱爐出口轉(zhuǎn)油線的操作條件十分苛刻；管內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，介質(zhì)為氣液兩相流。加熱爐出口轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)和安裝，需要綜合考慮管道的逐級(jí)擴(kuò)徑、高速段與過(guò)渡段的連接方式、低速段的長(zhǎng)度、管道材質(zhì)、應(yīng)力分析及支吊架設(shè)置等因素。此外，還需同時(shí)保證多路管內(nèi)介質(zhì)的勻速流動(dòng)和轉(zhuǎn)油線維護(hù)檢修的操作便利[5-7]。因此轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)在常減壓裝置設(shè)計(jì)安裝的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。

“錦州石化公司一套常減壓裝置改造”設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)油線主管段采用低速轉(zhuǎn)油線，盡可能降低轉(zhuǎn)油線的溫降、壓降；分支段采用褲型三通，使油氣逐級(jí)膨脹達(dá)到低壓降、低溫降的目的；過(guò)渡段采用大半徑煨彎彎頭，降低彎頭處的管路壓降及應(yīng)力值。如圖1所示。

圖1 減壓轉(zhuǎn)油線竣工圖Fig.1The as-bulit drawings of the vacuum transferpipeling

減壓轉(zhuǎn)油線為低速轉(zhuǎn)油線，并采用褲型三通，壓力降大幅度減少的同時(shí)管道柔性并未降低, 現(xiàn)場(chǎng)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況表明本次減壓轉(zhuǎn)油線非常成功，轉(zhuǎn)油線的實(shí)際溫降僅為 9 ℃,壓力降為 10.5 kPa，目前該管線運(yùn)行平穩(wěn)。錦州石化公司一套常減壓裝置的減壓轉(zhuǎn)油線自開(kāi)車以來(lái)，一直運(yùn)行平穩(wěn)，溫降、壓降較低，減壓塔側(cè)線蠟油拔出率較普通轉(zhuǎn)油線提高了 1.5%（wt），按現(xiàn)在一常裝置的實(shí)際加工量 400萬(wàn) t/a，蠟油與渣油的差價(jià) 1000 元/t計(jì)算，每年可為錦州石化公司多創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益達(dá) 6 000 萬(wàn)元(表 1)。

表1 減壓轉(zhuǎn)油線運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比表Table 1The comparison table of operating index of the vacuum transferpipeline

2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)外的減壓轉(zhuǎn)油線多采用 45°斜接，過(guò)渡段直接插入低速段或低速段管端封頭，使兩相流突然擴(kuò)張，這些是造成轉(zhuǎn)油線溫降與壓降過(guò)大的原因。

設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)油線主管段采用低速轉(zhuǎn)油線，最大限度的降低了轉(zhuǎn)油線的溫降、壓降；因加熱爐管出口嘴子對(duì)稱布置，分支段采用褲型三通按四合二和二合一布置，使油氣逐級(jí)膨脹達(dá)到低壓降、低溫降的目的；過(guò)渡段采用大半徑煨彎彎頭，降低彎頭處的管路壓降及應(yīng)力值。

轉(zhuǎn)油線是在高溫負(fù)壓下操作，只有管系壓降小，溫降小，才能保障系統(tǒng)有較高的真空度。低速減壓轉(zhuǎn)油線的應(yīng)用，保證了轉(zhuǎn)油線內(nèi)流體介質(zhì)輸送過(guò)程的低壓降和低溫降，對(duì)增大減壓塔的真空度和提高輕質(zhì)油品拔出率十分有益。因此，低速減壓轉(zhuǎn)油線的工藝設(shè)計(jì)關(guān)系到整套減壓裝置的先進(jìn)程度。

2.1 減壓爐轉(zhuǎn)油線逐級(jí)擴(kuò)徑降低壓降和溫降

汽化點(diǎn)的合理布置以及之后相應(yīng)爐管配管布置的逐級(jí)擴(kuò)徑，目的不僅在于實(shí)現(xiàn)最大程度實(shí)現(xiàn)輻射段出口油品的等溫汽化，而且還能更高品質(zhì)的提高爐內(nèi)輕質(zhì)油品的汽化率，這是低速減壓轉(zhuǎn)油線設(shè)計(jì)中保持整個(gè)管系低壓降和低溫降的重要因素[4]。在錦州石化公司一套常減壓裝置的設(shè)計(jì)中，減壓轉(zhuǎn)油線從爐出口開(kāi)始，分別從 DN350 到 DN450，DN450到 DN800，DN800 再到 DN2000 進(jìn)行了三級(jí)擴(kuò)徑，同時(shí)采用褲型三通使汽液兩相介質(zhì)逐級(jí)漸次擴(kuò)徑，避免了管線突然擴(kuò)徑引起的壓力及溫度劇烈變化。

2.2 合理設(shè)置支架充分考慮管線膨脹和應(yīng)力影響

減壓爐出口溫度一般在 380～400 ℃左右，減壓深拔爐出口溫度則達(dá)到 420 ℃，因此要充分考慮管線膨脹和應(yīng)力影響。在本次設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)油線的應(yīng)力計(jì)算充分考慮管線熱脹對(duì)整個(gè)管系的影響，在入減壓塔管口處對(duì)轉(zhuǎn)油線進(jìn)行冷緊，轉(zhuǎn)油線主管段設(shè)置帶聚四氟乙烯滑板的彈簧支架，支架位置、型式和彈簧的布置選取合理，使轉(zhuǎn)油線在運(yùn)行中對(duì)減壓塔及減壓爐的熱膨脹影響降到最小[8]。

2.3 減少管道振動(dòng)

減壓轉(zhuǎn)油線由于壓力低，管內(nèi)介質(zhì)汽化量大，因此在減壓轉(zhuǎn)油線的低速段形成了兩相流體，這種兩相流體極易造成管線振動(dòng)。減壓爐出口處管內(nèi)汽、液兩相流速大，在負(fù)壓操作條件下的兩相流速容易超過(guò)馬赫速度，設(shè)計(jì)中低速段介質(zhì)的流速不得超過(guò)馬赫速度的 0.8 倍，否則將會(huì)引起管路振動(dòng)、壓降上升、產(chǎn)品收率下降的結(jié)果。在錦州石化公司一套常減壓裝置項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，選擇合理的低速段管徑DN2000；選擇合理的變徑位置；選擇合理的變徑型式—褲型三通漸次變徑都使轉(zhuǎn)油線運(yùn)行平穩(wěn)，使裝置運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期效果[9]。

2.4 采用煨彎彎頭降低過(guò)渡段壓降

在過(guò)渡段采用6倍煨彎彎頭，降低過(guò)渡段壓降及彎頭處應(yīng)力。

綜上所述，選擇合理的管徑、科學(xué)的變徑位置及型式、穩(wěn)定的支架設(shè)置及采用大半徑煨彎彎頭是本次錦州石化公司一套常減壓裝置項(xiàng)目中轉(zhuǎn)油線設(shè)計(jì)中的亮點(diǎn)。同時(shí)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，減壓塔側(cè)線拔出率大大提高，為錦州石化公司創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 論

隨著減壓裝置節(jié)能降耗和其深拔水平的不斷提高，轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)和安裝越來(lái)越成為國(guó)內(nèi)外煉油行業(yè)設(shè)計(jì)院關(guān)注的焦點(diǎn)。減壓轉(zhuǎn)油線的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)提高減壓爐油品拔出率和降低爐管油氣出口溫度提供了切實(shí)有效的方法, 而且大幅度改善了油品質(zhì)量、切實(shí)提高了油品穩(wěn)定性，并有效避免了油品的超溫裂解[2]。錦州石化公司一套常減壓裝置改造設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)油線主管段采用低速轉(zhuǎn)油線，最大限度的降低了轉(zhuǎn)油線的溫降、壓降；提高了減壓塔的真空度，減壓塔側(cè)線拔出率大大提高，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，為錦州石化公司創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］馮永超．常減壓蒸餾裝置減壓系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)[J]. 化工設(shè)計(jì)，2009,19（5）：23-25.

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Application of the Design of Newpants-type Vacuum Transfer Line in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit of Jinzhoupetrochemical Company

LIN Chun-guang
（PetroChina Northeast Refining & Chemicals Engineering Company Jinzhou Design Institute，Liaoning Jinzhou 121001，China）

In atmospheric and vacuum distillation unit, the crude oil after heating is transferred to the vacuum tower through the vacuum transfer line. The vacuum transfer line is apipeline system, including the main section, branchpipe section, transition section and the end furnace tube. Effect of various factors (such aspressure drop, temperature drop and flow rate) on thepipeline should be comprehensively considered in the design of the vacuum transferpipeline. Design of the vacuum transferpipeline is the difficulty and keypoint in atmospheric and vacuum distillation unit. The optimal design of the vacuum transfer lineprovides not only apractical and effective method to improve the extraction ratio and decrease temperature of the furnace tube, but also a reliable guarantee to improve the stability of the oil and avoid over temperature cracking of oil. The low speedpipeline design decreases mostly the temperature drop andpressure drop and enhances vacuum degree of the tower. Moreover, it greatly improves the extraction ratio of the vacuum tower. The unit runs smoothly, and it creates a considerable benefit for Jinzhoupetrochemical Company.

Vacuum transfer line; Temperature drop;pressure drop; Extraction ratio

TE 626

： A

： 1671-0460（2017）02-0350-03

2016-10-08

林春光（1968-），男，遼寧省錦州市人，高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)石油加工專業(yè)，研究方向：常減壓及重油催化裂化。E-mail：lcg1126@petrochina.com.cn。