王 煜，孟令玲，王鐵剛

（中國(guó)寰球工程公司 遼寧分公司，遼寧 沈陽(yáng) 111000）

柴油加氫反應(yīng)系統(tǒng)安全閥的選擇

王 煜，孟令玲，王鐵剛

（中國(guó)寰球工程公司 遼寧分公司，遼寧 沈陽(yáng) 111000）

柴油加氫反應(yīng)是工業(yè)中改善油品性質(zhì)的重要途徑，具有高溫高壓的特點(diǎn)，裝置不可缺少安全泄壓的安全閥，其種類(lèi)較多，在加氫反應(yīng)系統(tǒng)中起到重要的保護(hù)作用。柴油加氫反應(yīng)分為傳統(tǒng)加氫反應(yīng)和液相加氫反應(yīng)，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)加氫反應(yīng)和液相加氫反應(yīng)的對(duì)比，論述了這兩種加氫反應(yīng)部分安全閥的設(shè)置特點(diǎn)。

傳統(tǒng)加氫反應(yīng)；液相加氫反應(yīng)；彈簧式安全閥；先導(dǎo)式安全閥

柴油加氫精制是煉廠(chǎng)提高油品質(zhì)量的重要手段，主要用于生產(chǎn)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的最終產(chǎn)品或滿(mǎn)足下游裝置對(duì)原料的需求。柴油加氫反應(yīng)是指在給定空速的催化劑存在的條件下，在特定溫度、壓力操作條件下，原料油、混合氫通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層，在催化劑的作用下，把所需加工的原料油中的氮、硫、氧等非烴化合物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烴類(lèi)的過(guò)程[1]。具有處理原料范圍廣、液體收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)[2]。

1 加氫反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置安全閥的必要性

加氫精制的特點(diǎn)是高溫高壓的操作系統(tǒng)，而安全閥就是對(duì)超壓設(shè)備的一種保護(hù)措施，所以對(duì)于加氫反應(yīng)體系，易超壓設(shè)備的壓力保護(hù)措施的計(jì)算與選擇就顯得尤為重要。常用的泄壓裝置有安全閥和爆破片。爆破片適用于造價(jià)較高、內(nèi)部介質(zhì)為粘度高或漿狀介質(zhì)、或粉末狀、毒性較強(qiáng)、具有高腐蝕性或是化學(xué)反應(yīng)將使壓力急劇升高的設(shè)備、爆破片在使用一次后將不可重復(fù)利用，并且當(dāng)爆破片（爆破后）必須將其所保護(hù)設(shè)備停止運(yùn)行，因而，爆破片一般只應(yīng)應(yīng)用在非連續(xù)生產(chǎn)的間斷生產(chǎn)過(guò)程。[3]加氫反應(yīng)裝置中多選用安全閥對(duì)裝置進(jìn)行超壓保護(hù)。安全閥為非人工操作閥門(mén)，其可實(shí)現(xiàn)自開(kāi)自啟，無(wú)需人工操作，在壓力容器超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，對(duì)被保護(hù)設(shè)備起到保護(hù)作用，防止其壓力超過(guò)設(shè)定的安全值，發(fā)生設(shè)備損壞和安全事故，當(dāng)泄放到一定壓力時(shí)，安全閥恢復(fù)密封并自動(dòng)關(guān)閉，阻止外部介質(zhì)倒流或內(nèi)部介質(zhì)的不必要的流失。安全閥為壓力容器和煉油化工工藝系統(tǒng)上的重要安全保護(hù)設(shè)施，在石化、能源、冶金、航天等行業(yè)的生產(chǎn)裝置及其設(shè)備上有大量采用[3]。由于安全閥的性能和可靠性決定著生產(chǎn)裝置的安全，因而對(duì)安全閥的設(shè)計(jì)、選材、制造等方面應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，以免帶來(lái)安全生產(chǎn)的隱患。

2 安全閥的分類(lèi)

按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，安全閥分為：直接載荷式，帶動(dòng)力輔助裝置式，帶補(bǔ)充載荷式，先導(dǎo)式;按結(jié)構(gòu)不同還可以分為帶波紋管和沒(méi)有波紋管的安全閥[4]，設(shè)計(jì)中常用的安全閥有通用式安全閥（全啟式和微啟式）、帶波紋管的安全閥，先導(dǎo)式安全閥，圖1-圖 4 即是常用安全閥的形式[4]。

圖1 彈簧封閉全啟式安全閥Fig.1Spring entirely closed safety valve1- 保護(hù)罩；2-調(diào)整螺桿；3-閥桿；4-彈簧；5 閥蓋；6-導(dǎo)向套；7-閥瓣；8-反沖盤(pán)；9-調(diào)節(jié)圈；10-閥體；11-閥座

圖2 彈簧封閉微啟式安全閥Fig.2 Spring entirely closed safety valve1- 保護(hù)罩；2-調(diào)整螺桿；3-閥桿；4-彈簧；5 閥蓋；6-導(dǎo)向套；7-閥瓣；8-襯套；9-調(diào)節(jié)圈；10-閥體

圖3 波紋管安全閥Fig.3 Bellow safety valve

圖4 先導(dǎo)式安全閥Fig.4pilot-operated safety valve

3 柴油加氫工藝流程簡(jiǎn)介

柴油加氫按照反應(yīng)的形式，可分為傳統(tǒng)加氫和液相加氫，在傳統(tǒng)加氫處理技術(shù)中，大量的循環(huán)氫氣體與進(jìn)料混合進(jìn)入反應(yīng)器，以確保反應(yīng)所要的氫氣被轉(zhuǎn)換成液相；而液相加氫處理技術(shù)的核心是能夠通過(guò)飽和液態(tài)循環(huán)物料提供反應(yīng)所需的氫氣，液相加氫反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)在于省去了循環(huán)氫壓縮機(jī)和高壓分離器的設(shè)置，減少一次投資、降低了裝置能耗。柴油加氫流程主要由反應(yīng)及分餾兩大部分組成，傳統(tǒng)加氫與液相加氫的流程設(shè)置的區(qū)別主要體現(xiàn)在反應(yīng)部分[5]。

傳統(tǒng)加氫反應(yīng)部分流程的主要設(shè)備有：加氫反應(yīng)進(jìn)料泵、反應(yīng)進(jìn)料加熱爐、加氫反應(yīng)器、熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器、冷低壓分離器等。圖5所示即為柴油加氫反應(yīng)的部分示意流程[6]。

圖5 柴油加氫反應(yīng)流程圖[4]Fig.5process flow diagram of diesel hydrotreatingprocess

液相加氫反應(yīng)部分流程的主要設(shè)備有：加氫反應(yīng)進(jìn)料泵、反應(yīng)進(jìn)料加熱爐、加氫反應(yīng)器、熱低壓分離器、冷低壓分離器等。圖6所示即為液相加氫反應(yīng)的部分示意流程。

圖6 液相加氫反應(yīng)流程圖Fig.6process flow diagram of liquid-phase hydrotreatingprocess

4 加氫反應(yīng)系統(tǒng)安全閥的選擇

傳統(tǒng)加氫反應(yīng)在反應(yīng)系統(tǒng)中，原料油進(jìn)料經(jīng)反應(yīng)器至冷高壓分離器之間沒(méi)有閥門(mén)，因此可以將反應(yīng)部分看做一個(gè)系統(tǒng)，將安全閥設(shè)置在冷高壓分離器上，一旦出現(xiàn)超壓的情況，安全閥起跳，就可以達(dá)到保護(hù)設(shè)備的效果，安全閥設(shè)置在冷高壓分離器上方的而不是在反應(yīng)器上的好處是，在冷高壓分離器上介質(zhì)溫度較低，此時(shí)選擇的安全閥形式為帶波紋管彈簧式安全閥；然而液相加氫反應(yīng)為控制反應(yīng)壓力而在圖6中的換熱器之后設(shè)置壓控閥，控制閥將加氫反應(yīng)部分的分隔開(kāi)來(lái)，因此反應(yīng)器作為壓力容器必須設(shè)置安全閥以保證設(shè)備的安全運(yùn)行[7]。

反應(yīng)器上方的介質(zhì)的操作溫度是 370～400 ℃，操作壓力為 7.0 MPa 以上，而在這種高溫高壓的條件下常規(guī)安全閥的O型密封圈是受應(yīng)用條件的限制的，且在高溫條件下，安全閥的材質(zhì)選擇也受限制，進(jìn)而投資費(fèi)用也會(huì)隨之增加，而先導(dǎo)式安全閥就適用于高壓、大口徑、位置緊湊的場(chǎng)合，它由主閥和導(dǎo)閥兩個(gè)部分構(gòu)成，主閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由導(dǎo)閥響應(yīng)系統(tǒng)介質(zhì)壓力決定。具有良好的密封性能，選擇先導(dǎo)式安全閥的好處就在于引壓點(diǎn)和泄放點(diǎn)可以位于不同地方，同時(shí)，它的動(dòng)作很少受背壓的影響。

將先導(dǎo)式安全閥（導(dǎo)閥）設(shè)置在液相加氫反應(yīng)器上方，引壓點(diǎn)在加氫反應(yīng)器上，裝置一旦達(dá)到定壓，安全閥起跳，泄放點(diǎn)（主閥）在加氫反應(yīng)進(jìn)料泵出口處，反應(yīng)進(jìn)料泵出口的操作溫度為 150 ℃,操作壓力為 7.53 MPa,在進(jìn)料泵出口處操作溫度大大的降低，有利于安全閥的選材。同時(shí)，在傳統(tǒng)的加氫反應(yīng)中冷高壓分離器上泄放的是循環(huán)氫氣體，在液相加氫反應(yīng)器上卸放的主要是液體，在相同條件下泄放氣體比泄放液體選擇的口徑要大，因泄放液體的安全閥成本也相對(duì)較低。

先導(dǎo)式安全閥雖然具有重復(fù)性好、開(kāi)啟關(guān)閉動(dòng)作精度高、閥門(mén)回座快、不易泄漏介質(zhì)、能帶高背壓排放、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可在線(xiàn)調(diào)校，關(guān)閉嚴(yán)密，維護(hù)操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在缺點(diǎn)，其的可靠性由主閥和導(dǎo)閥共同決定，反應(yīng)不如直接接觸式安全閥迅速、可靠，并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，投資較常規(guī)直接作用式安全閥高[5]。因此要針對(duì)不同工藝不同工況合理的選擇安全閥。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代對(duì)環(huán)保要求的日益提高，柴油作為車(chē)用燃料油的重要組成部分，對(duì)于柴油加氫反應(yīng)在工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，對(duì)于其操作條件為高溫高壓環(huán)境，因此對(duì)設(shè)備和整個(gè)裝置的保護(hù)措施的設(shè)置就顯得尤為重要，針對(duì)傳統(tǒng)加氫和液相加氫兩種技術(shù)的流程特點(diǎn)分別對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的安全閥進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以起到既保護(hù)了設(shè)備，又節(jié)省了投資的最大效益作用，給安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大效益。

［1］祝成耀,薛樹(shù)琦,劉靜. 余壓能量回收技術(shù)在柴油加氫精制工藝中的應(yīng)用研究[C].現(xiàn)代化工,2015-07-20.

［2］李大東．加氫處理工藝與工程[M]．北京：中國(guó)石化出版社，2004:954-962.

［3］張寧夏. 爆破片的安裝設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國(guó)石化出版社,2004：3-4

［4］張德姜，王懷義，劉紹葉. 石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 中國(guó)石化出版社，2003,09（4）.

［5］ 徐春明，楊朝合．石油煉制工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009：372-375．

［6］史開(kāi)洪，艾中秋.加氫精制裝置技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京：中國(guó)石化出版社,2007：111-113．

［7］章日讓?zhuān)に嚰跋到y(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M]．北京：中國(guó)石化出版社，2000：192-193．

Choice of Safety Valves Installed in Reaction Section of Diesel Hydrotreatingprocess

WANG Yu, MENG Ling-ling, WANG Tie-gang
（HQCEC Liaoning Branch，Liaoning shenyang 111000, China）

Diesel hydrotreatingprocess is an important approach to improve dieselproperties inpetrochemical industry, which is characterized by high temperature and highpressure, and the safety valves must be used in theprocess, they are indespensable for hydrotreating units andplay an importantprotective role in the hydrogenation reaction system. Diesel hydrotreatingprocess consists of the traditional hydrotreatingprocess and the liquid-phase hydrotreatingprocess. Through the comparison of the above twoprocesses, installing charateristics of safety valves located in reaction section of both hydrotreatingprocesses were discussed.

Traditional hydrotreatingprocess; Liquid-phase hydrotreatingprocess; Spring-loaded safety valve;pilot-operated safety valve

TQ052

： A

： 1671-0460（2017）02-0362-03

2017-01-05

王煜（1984-），男，遼寧省沈陽(yáng)市人，工程師，2007 年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)，研究方向：石油煉制：從事石油化工設(shè)計(jì)工作。E-mail：wangyu5057@hqcec.com，電話(huà)：024-31957502。